面向智慧城市建设的养老服务平台框架设计*

2021-03-15冯海霞常启琪

科技创新与应用 2021年10期

刘航，冯海霞，常启琪，王鑫

（1.甘肃有色冶金职业技术学院，甘肃金昌737100；2.金昌市排水管理处，甘肃金昌737100）

1 调查分析

1.1 金昌市养老服务现状调查

全市现有老年人口8.36 万人（城市4.36 万人，农村4 万人），占人口总数的17.8%。高龄老人占据1.01 万人，（其中城市0.64 万人，农村0.37 万人），伤残老年人占据了0.135 万人（城市0.047 万人，农村0.088 万人），贫困老年人占了0.7358 万人（享有城市居民最低生活保障有0.172 万人，享受农村居民最低生活保障0.518 万人，城市散居特困老年人0.0028 万人，农村散居特困老年人0.043 万人），计划生育特殊困难家庭老年人有0.0239 万人（其中城市占有0.0185 万人，农村有0.0054 万人），经济条件不好的留守老年人有0.076 万人（城市占据0.046万人，农村有0.03 万人）。全市和我国其他城市一样，老年人口呈现基数大、增速快及高龄化、失能化、空巢化趋势明显的特征,养老供需矛盾比较突出[1]。

1.2 金昌市养老服务信息化程度分析

全市现有养老服务网站、养老基础信息管理系统和服务中心，初步形成了以“12349”服务热线、网站、手机客户端、微信公众号等居家养老服务网络平台。但是这种养老服务信息系统功能不全面，当前的主要功能为填写老年人数据、统计功能，而这种养老服务热线、微信、网站等都没有与信息服务平台建立合作关系，不少养老服务业务依然还是采用纸质文档的方式，在效率上很低，在办理养老业务时其自动化程度也很低，无法做到智能分析、科学决策，还不能很好地满足我市的养老服务信息化要求[2]。有些社区养老服务站信息化水平不高或者根本就没有建立，工作效能极其低下，无法满足当代智慧养老服务的需求[3]。

2 智慧养老需求分析

2.1 功能需求

科技在不断的发展，智慧健康养老平台既是一种养老服务的方式，也是社区居家养老和民生关爱切实可行的方法[4]。根据金昌市养老服务现状分析，养老服务信息平台建设应满足如下需求：

（1）提高养老服务供需良好对接水平的需求。我市尚未建立统一的老年人需求评估体系，没有解决供需信息不对称问题。通过试点工作开展，加快建立老年人需求评估体系，推动实现养老服务供需的有效对接。

（2）提高政府公众信息服务的需求。智慧养老平台是我市公众信息服务的重点，理应面向社会公众，以便为老年人和其家庭获取紧急救援、主动关爱、居家养老服务、健康管理、康复护理等养老相关的优质服务。

（3）满足“互联网+”养老服务融合发展需要。可以有效借鉴上海[5]、江苏[6]的成功经验，积极探索“互联网+”在居家和社区养老服务中的应用，建立信息平台，构建完备的智慧养老服务体系，实现大数据管理，打造没有围墙的“数字化养老院”，运用信息化、标准化管理提升养老服务质量[7]。

（4）提升机构养老服务水平和管理水平的需要。从养老服务管理来看，留守、失能的居家老人给主管部门工作带来极大的挑战。这就更加需要智慧健康养老系统来提供服务，能给老人提供健康管理、应急呼叫、在线监控、定位等方面的技术服务，为老年人、管理部门或医疗健康机构打造共同平台，建立起监管、服务、社会医疗机构和老年人及其家属之间的密切联系，以便能实现养老服务、健康管理服务落实到每个家庭和社区中，促使养老服务能呈现出更高的水平。

（5）提升居家和社区养老服务监管能力的客观需求。健全信息平台监管制度，还需完善相关内容登记制度，如居家老年人服务最高消费限度、月底清零、服务评价制度系统，加强建设加盟服务组织服务质量测评反馈制度，针对服务机构和服务质量实行监管评估，从而能最大程度上实现老年人需求合理化、企业服务标准化、政府监督高效化。

（6）推动全市新型智慧城市建设的客观需要。在城市建设中公共服务是基本需求，而养老问题却是公共服务中的关键内容，智慧健康养老成为我市新型智慧城市建设的重中之重。

实现平台对接和扩展运用，要符合与第三方平台或者现有平台实现对接，像民政业务信息系统、卫健委家庭医生系统、政务系统和省民政厅养老信息平台实现数据共享交换。需要通过物联网设备/系统接入平台，实现智慧养老服务平台与多种智能可穿戴设备，如智能手环、智能手表、健康监测一体机等各种智能终端系统的对接和信息同步。

2.2 业务能力需求

2.2.1 用户量和业务量分析

全市用户量及业务量测算如下：

系统用户包括两大类，如预分配的各级别业务人员、注册的普通用户[8]。借助类似于养老服务信息系统来看，根据实际注册用户占据用户数量的10%左右来预估计算。该平台覆盖人数将近10 万人，所以系统在设计时就要符合10000 人注册的需求：

并发量按照10%考虑，则并发用户数为1000 人（U1）平均每个用户每分钟发出4 次业务请求（N1）；忙分钟处理量为平均值的8 倍（B1）；则系统忙分钟业务请求数量=U1*N1*B1=32000。在各类业务请求中，业务受理类占20%、信息查询类占60%、信息浏览类占20%（B2），平均每次业务受理类业务产生5 个事务（T1）；平均每次信息查询类业务产生8 个事务（T2）；平均每次信息浏览类其它业务产生3 个事务（T3）；每个交易折算标准交易系数1.6；服务器保留50%的冗余。

则服务器处理能力Tpcc 需求=忙分钟业务请求数量*1.6*（T1*20%+T2*60%+T3*20%）/冗余系数=655360Tpcc。

2.2.2 信息量分析

智慧养老系统产生的信息量包括结构化数据和非结构化数据。结构化数据通过关系型数据库存储，初始化占用30G 存储。将每位用户平均每年按照3M 来计算，也就是每年有60G 左右的上升，三年所需要的存储空间是180G+30G=210G。

在非结构化数据方面就可通过普通文件结构的方式来存储，包括了图片、通话录音、文档等，每位用户平均每年按照10M 计算，总体计算大约100000M 也就是100G，3 年需求的存储空间是300G。

2.2.3 带宽分析

智慧养老系统的用户，在进行系统访问时主要是访问应用服务器，其他服务器是借助内网直接连通，不需要占据公网宽带。

应用服务器的带宽估算依据如下：

观测时间T，即产生PV 的时间长度，此处按24 小时内产生50000 个PV 估算；单个页面请求的HTTP 连接数C，此处取平均值10 个；接的持续时间t，一般取一个估计用户等待连接的时长，此处取5 秒；f 表示极端情况下PV 相对于平均PV 的倍数，此处取2 倍；并发数PC=PV/T*C*t*f=50000/（24*60*60）*10*5*2=58。页面平均大小PS，此处取值200KB；极端因数r，此处取2，即极端情况下需要2 倍的带宽；用户能忍受的平均最大等待时间t，此处取值5s。

综上，带宽大小BW=PS*PC*r/t=200KB*115*2/5=4600KB/s，约为5MB/s。即网络带宽不低于40M，考虑适当冗余设计带宽100M。

2.3 系统数据需求分析

将相关的数据进行整合，然后进入数据中心，以便将养老数据实现标准化、规范化管理，建立养老信息基础数据资源库；实现数据资源中心与数据来源机构的互联互通；将健康养老数据实现存储和处理，从业务需求来设置多个专题数据资源库。借助于大数据技术来支持智慧养老使用，呈现出养老数据的价值所在，从而也能满足数据资源运营和开发使用。

需提供智慧养老数据的存储、分析利用和数据质量治理能力。要切实满足数据分析服务，支持未来运营管理需求的水平，其中就包含了底层各种数据资源借助服务总线和API 服务封装对外提供服务和调用，服务管理使用。能根据业务服务的不同特点，提供各种报表分析工具和引擎。

3 总体框架设计

金昌市智慧养老服务平台按照“124”总体框架设计（如图1 所示），即：一个综合平台（管控中心）：建设全市统一的综合智慧养老服务平台，设立永昌县、金川区两个分平台，以便能满足全域健康养老工作各个领域信息实现集中化、可视化的管理、剖析和决策的服务，对服务商、服务组织、服务人员有效管理和服务支撑，对服务对象、社会公众提供多层次的健康养老服务、信息提供、服务供需对接、在线申请等诸多的需要，从而也能满足一站式健康养老服务的需要。建立养老服务综合管理中心，集中进行居家和社区养老服务运营和机构安全监督服务管理工作。逐渐打造全市健康养老服务业务的管理指挥中心，打造我市良好的养老示范基地，建立养老服务行业形象展示窗口、行业沟通体验交流平台及智慧健康养老示范推广服务区。两个全面覆盖：覆盖永昌县、金川区辖区城市和农村全部老年人群，覆盖居家和社区养老服务改革试点工作全部业务。四级联动机制：构建“市（局）-县/区-街道（乡镇）-社区（村）”四级联动机制，打造全市养老服务系统一致性管理，业务及数据纵向协同，养老有关业务部门要实行部门分工合作、资源共享、共同处置。

图1 智慧养老服务平台总体架构图

3.1 网络系统设计

智慧养老系统有关数据和软件都将集中在金昌市紫金云数据中心，公众用户、智能终端设备、养老服务机构等都将借助于互联网访问平台，在市/县/区、镇街、社区/村借助于政务外网连接到云平台，云平台服务器连接宽带设计100M。

3.1.1 网络设计

本项目为了保障金昌市、区/县、镇街、社区/村四级系统常态化运行，借助于托管的模式来建设网络。其中，相关的系统和设备都是租用紫金云系统来运行，如服务器及存储、交换路由设备、网络安全防护设备、网络管理系统，仅在市、区/县采购配套接入交换机、管理计算机等硬件设备。平台计算、存储设备都托管在运营商机房，同时还建立在运营商数据网络之下，建立成私有云平台，如下图2 所示：

图2 网络拓扑图

3.1.2 安全防护设计

本系统是借助运营商混合云平台来打造，继而实现网络结构部署。混合云平台位于其内网边界设立了专门的边界防护区，所涉及到的相关应用访问请求都会通过该边界防护区与互联网实行对接，边界防护区借助专门的边界防护方式，确保内网应用系统和业务数据的安全。混合云平台边界防护手段包含了：防火墙、DDOS（分布式拒绝服务攻击）防护、入侵防御、流量分析。如图3 所示：

图3 边界防护

3.2 平台设计

3.2.1 云数据平台

建立全市老人基本信息数据库、养老服务资源数据库，支持数据治理、交换共享、数据分析服务；以匹配全市养老基础信息、养老业务实行、服务质量管理、机构安全监管及养老机构中心站点数据管理和使用。

数据治理系统：

（1）数据支撑模块

数据支撑模块的主要工作就是给平台系统提供数据处理、数据分析功能，借助于集中使用数据，应用ETL 工具、大数据处理工具，将所有业务数据集中存储于数据仓库和数据中心，并向应用层提供调用数据接口，如图4 所示：

图4 数据支撑模块示意图

数据支撑模块在设计养老大数据时，具备了分散性、多元化和复杂性的效果，从这些特性上来看，为大数据处理呈现出更大的挑战。想要处理大数据，首先就要针对诸多数据源进行集成，借助于数据获得、转换、剔除等进行处理，打造正确、健全、统一、有效的养老大数据。当前形势下，一般使用的数据集成模型包含数据联邦、基于中间件模型及数据仓库等。

ETL 为数据集成最关键的解决方式。ETL 所说明的是Extract、Transform、Load，也就是抽取、转换、加载。数据抽取是根据数据源获得的数据根据业务需要来转换，将其转换成目的数据源需求的效果，同时在错误、不统一的数据上还要实行加工；所谓的数据加载是通过转换后的数据进行加载到目的数据源。ETL 环节中的核心过程为数据抽取、数据转换和加工、数据加载。为了更好的呈现这些功能，每个ETL 工具通常会实行某些功能上的拓展，譬如工作流、调度引擎、脚本支持、统计信息等。数据集成为大数据使用的重要过程。大数据集成牵涉了诸多各类型应用系统，相关系统类型和特征比较复杂，从实时性要求、数据规模、数据类型等方面来看，都有很大的差距，养老大数据集成中要整体考虑到各环节的因素，从集成技术而言，单一的技术难以呈现，可结合诸多技术来呈现大数据的集成，如图5 所示。

图5 ETL 设计

（2）数据加工

引入数据仓库构建技术，实现分散异构数据的汇聚和加工[9]。这种技术主要呈现了下面功能特征：

面向主题：传统数据库面向应用实行了数据库组织的特征，与此相比较，数据仓库中，数据是面相主题来完成组织。面向主题的数据组织方式，所表现的是比较高层面上对分析对象的数据所呈现的完整、统一的描述，能系统、一致的表达每个分析对象所牵涉到的各项数据和数据之间的关联。

集成化特性：数据仓库中数据的由来是根据原有分散数据库中抽离出来，因为数据仓库的各个主题在对应的源数据方面，是从原有分散数据库中得来，其中或许存在重复或者不统一的方面，并且综合数据还不可从原有数据库中获得。因此数据在进入数据仓库之前必须要经过统一和综合形成集成化的数据。

随时间不断变化：数据仓库中的数据是无法更新的，这是相对于应用而言，也就是用户在完成分析处理中，是不会实行数据更新操作[10]。不过也并非说，数据集成入库到最后被删除的整体数据生成周期中，在数据仓库中的数据都是不可改变的，需要根据时间来逐步改变。

（3）数据共享

金昌市智慧养老系统涉及到诸多方面，如市级智慧养老服务平台、永昌县分平台、金川区分平台及民政业务系统和有关连接平台，在对接数据交换方式上采取了下面两种方式：

a.通过HTTPAPI 接口：对端平台以RESTfull Web API方式提供接口，并通过Token 验证机制保证接口安全。

b.通过中间数据库共享：对端平台位于数据库中按照视图（View）的模式来给予有关数据，匹配单独的数据库来访问账户，同时还分配上面视图到该账户。

对接数据共享交换频率如下：由于实际需要交换的数据特点呈现出了静态或者准静态数据，信息更新不高效，提议共享交换频率要每天进行。实际的数据共享交换时间可选择在平台访问压力较小的时间段进行。

（4）数据管理

“数据管理平台”所包含的智慧养老资源库、数据采集系统、数据资源目录管理系统、数据标准管理系统、数据质量检查系统、数据生命周期管理系统、数据安全管理系统[11]，能与当前的业务应用系统包容，继而也能从不同来源、不同类型、不同格式数据资源的全方位收集、剖析、结合。大数据采集平台可采集结构化、半结构化、非结构化数据；可通过网络爬虫、API 接口、消息队列等来完成收集功能，能符合数据收集的实效性、准确性。其他数据管理系统要对收集而来的数据资源实行高效率的管理，同时还要根据多维度来完成实时监控，以确保数据资源能实现合理利用。并且提供的平台管理模块要贯彻于整体架构中，还要从高可用、任务调度、安全和监控等来确保平台能实现整体运行。

3.2.2 数据库架构

打造业务信息数据库，在涉老数据、信息集中和分析运用方面要建立相关的能力，以便能实现数据采集录入，同时还要支撑与当前养老信息系统数据进行对接，将民政局系统中养老基础数据平行移动到智慧养老服务信息平台中。数据库包括老人基础信息库、业务数据库[12]。

老人基础信息库：建立健全辐射区域内老年人基本情况信息库，收集分析老年人服务需求，链接周边社区居家养老服务资源，承担区域性养老信息管理服务功能，实现信息数据共享。

业务数据库：业务数据库集中存放通过共享交换获得的所有业务系统的数据，业务数据库的建成要结合政府部门、服务机构、有关社会机构在为老龄化用户服务中逐渐累积数据、丰足资源[13]，如图6 所示：

图6 数据库网络拓扑

3.2.3 大数据功能框架

（1）数据挖掘分析。借助搭建金昌市养老数据应用和服务，借助于基础的、整体的查询分析服务，并且结合聚类分析、关联分析等数据发掘分析方式来给民政部门提供养老数据运用，如图7 所示。

（2）服务产品分析。要借助该功能，用户能从中查看到服务产品数据中的分析状况。在数据维度方面包含了地区、发布时间和服务分类，指标包含了服务产品数量[14]，如图8 所示。

（3）服务需求整体分析。借助于此功能，用户能查看服务需求数据的分析现状。数据维度包括地区、发布时间以及服务分类，指标包括服务需求数量。

（4）多维度对比分析。根据不同的维度来进行对比剖析基本数据，用图表方式来呈现。一是根据地区比较，借助于此功能，用户能在全市范围之内，搜索特定类别在规定的时间范围之内，各个区域的数量比较。类别包括个人用户、服务机构、服务窗口、服务产品以及交易次数；搜索时间范围采用按日的方式[15]。二是根据服务比较，借助于该功能，用户能在全市范围之内，搜索特定地区在规定时间范围之内，将每个服务类别的数量进行比较。其中地区有三级，最小单位是社区；时间范围根据日来搜索。

（5）服务质量分析。要切实对服务商工单完成相关的工作，从处理状况、满意度、投诉情况等方面完成智能剖析、考评，能更快的反应出其中不合格或者有待改进的具体事宜，同时还要从考评结果来完成对服务商、机构组织实行动态排名，提高服务质量监管工作中的互动性，提高安全管理目标的认可度，给予上报、交流渠道，帮助服务商发现问题和不足之处，同时还要指导改进。借助于图、表来直接呈现出全市居家和社区养老服务质量现状，通过对加盟服务组织的分析、就餐点与服务对象双方面的评价形式变化数据，彰显养老服务质量转变的状况和形势，从而表现出为养老服务就餐点、加盟组织的整体评价、企业信誉度评级等现状，如图9 所示。

4 结束语

本文设计的金昌市智慧养老服务平台总体框架，借助于深入的细化和代码设计，通过可视化的方式来展现本市养老机构、组织、中心站点、服务商等各种养老产业的核心信息，切实搜索、导航、浏览，直面清晰展现老人、服务资源热力布局，养老服务需求和服务项目，接受热度，提供精准的服务信息推荐等功能，对中小城市智慧城市建设和居家养老服务具有一定参考价值。