安徽智慧养老5G+IoT应用研究

叶 松

(铜陵学院 建筑工程学院，安徽 铜陵 244000)

安徽省作为全国人口大省，在1998年就较早地进入老龄化社会。截至2019年末，安徽省常住人口6366万人，其中60岁以上人口1172万人，占总人口的18.41%，65岁以上人口887万人，占总人口的13.93%，均超过全国平均标准，并将进入深度老龄化社会[1]。同时，随着信息技术的应用发展，智慧养老产业也是近些年来的政策与应用研究的焦点领域，因此，对于物联网在智慧养老中的应用研究具有高度应用价值和现实指引意义。

一、文献综述

1.关于智慧养老的发展思路研究

智慧养老作为智慧城市体系的重要组成，这一概念最早由英国生命信托基金会提出后，国内外已展开了多方面研究。同春芬等(2016)[1]提出在养老产业中引入“互联网+”技术和思维；张雷等(2017)[2]总结了中国智慧养老的四种常见模式；张程等(2018)[3]提出智慧养老标准化体系建设；张博等(2018)[4]提出智慧养老要注重老年人的精神需求和个性化服务；何迎朝等(2020)[5]针对智慧养老服务需求和技术采纳影响因素开展了实证分析。

2.关于智慧养老中的物联网应用研究

瑞士、巴西和美国科学家都曾探讨通过室内传感数据的集群系统和识别图像信息来监测老年人室内活动及情绪变化；日本和芬兰等国科学家尝试用小型机器人辅助老人生活；罗晓兰等(2017)[6]研究了可穿戴设备在智能养老中的应用；睢党臣等(2020)[7]探讨了人工智能在智慧养老中的适用性；吴玉霞等(2016)[8]构建了以物联传感系统为技术支点的信息平台；李彩宁等(2018)[9]提出了基于物联网、云计算、大数据等技术的智慧养老服务平台架构；贾妍等(2020)[10]设计了依托大数据和端—网—云技术的智慧养老3.0系统，以实现精准养老模式。

3.关于安徽智慧养老发展应用的研究

基于物联网的智慧养老不仅仅局限于理论研究，而且在安徽合肥、安庆和铜陵等地实施了不断实践。杨飞洋等(2017)、潘琳(2018)、甄圣如(2019)、王娜(2020)、杨田田等(2020)、陈妍群等(2020)、程萌勋等(2020)等分别根据安徽省合肥、亳州、蚌埠等地智慧养老现状展开实证分析，黄剑锋(2020)[11]对长三角地区三省一市的智慧养老政策展开对比研究，基于政策协同和养老一体化规划，探讨了政策优化的协同路径。

综上所述，国内外学者从宏观角度探讨了智慧养老的必要性和运作模式，从智慧养老设备的技术角度研究具体功能，从对物联网、互联网等信息技术如何应用于养老服务展开研究。但对于5G技术背景下，有效实现安徽省智慧养老中物联网技术的深度融合，基于感知设备信息快速传导及反馈、大数量智能设备互联互通、养老需求精准服务等问题没有给出实际解决途径。因此，基于物联网应用于安徽智慧养老的现状，本文试图构建安徽省5G技术应用下物联网智慧养老平台，从社会、产业、技术等多维度探讨平台架构和应用功能，实现物联网智慧养老的精准服务。

二、物联网应用于安徽省智慧养老的PEST-SWOT分析

基于物联网技术支持下的安徽省智慧养老产业现状，运用PEST-SWOT分析法，从政治、经济、社会、技术四类外部环境因素分别剖析产业现状的优势、劣势、机会和威胁。

1.优势

从政策角度来看，随着步入老龄化社会，安徽省政府近年来明显加强了引导和鼓励智能技术进入养老行业的政策支持。2014年发布了《关于加快发展养老服务业的实施意见》，鼓励运用互联网等技术手段，推进物联网智能养老试点；2017年发布的《“十三五”安徽省老龄事业发展和养老体系建设规划》中明确提出运用可穿戴设备等移动信息采集终端，利用物联网等信息技术，开发养老服务智慧平台，实施“互联网+养老”工程；2018年发布的《安徽省构建多层次养老服务体系(2018—2020年)行动计划》和《安徽省社会养老服务体系建设实施办法》中都强调了要利用人工智能产品与社会创新发展智慧养老，并给予财政补助。2019年发布的《安徽省社会养老服务体系和养老智慧化建设实施办法》，明确将创新发展智慧养老列入了指导思想；2020年经信厅等四部门联合发布《安徽省智慧健康养老产业发展规划(2020—2025年)》，从政策面上积极支持和规范将物联网、互联网等先进信息技术融入智慧养老产业发展。

从经济角度来看，一方面，随着经济持续稳定发展，安徽省居民家庭可支配收入不断增长，老年人口消费观念逐渐升级，养老服务支出随之增加，为养老产业发展提供了稳定增长的有效需求。另一方面，随着经济发展结构转型升级和供给侧改革持续深入，人工智能产业飞速发展，远程医疗、物联网、互联金融等领域与智能制造产业结合，促进了智慧养老产业的资本投入，丰富了产品供应。此外，政府不仅出台相关政策鼓励和引导养老产业升级发展，也在社会保障方面加大了支持力度，政府财政支出的持续扶持优化了养老产业发展环境，提升了养老质量。

从社会角度来看，随着安徽老龄化程度加深，高龄老年人接近270万人，空巢老人约600万人，社会发展节奏加快，以及家庭结构小型化的趋势，造成以往以子女照护为主的居家养老模式难度加大，以人力实现家庭照护越发不现实，智慧养老需求快速增长，迫切需要以物联网、人工智能为核心的智能养老服务。传统养老观念也在逐渐发生转变，老年人对心理需求和个性化需求越发重视，部分老人在享受家庭照护时会产生负担心理，而且因代沟和兴趣等原因难以实现与子女的心理共鸣。通过物联网和互联网等技术可以在保障老人身体健康的同时，减弱独居和空巢老人的负面心理，拓展其精神文化需求，提升养老质量。

从技术角度来看，近年来安徽省创新型强省建设成效突出，拥有全国四大综合性国家科学中心之一，人工智能技术发展迅速，网络通信基础设施先进且完备，5G建设与应用成效显著。5G技术具备延时低、带宽广、互联设备众多等特征，对于物联网的发展起到了极大的促进作用，有助于真正实现“万物互联”。在智慧养老中运用5G技术平台的物联网可通过信息传感设备，有效连接互联网，将大量数据通过云平台实现信息交换，从而实现智能化定位、识别、监测和照护功能。

2.劣势

在政策层面，智慧养老产业的管理分属于多个部门，“智慧”属于经信厅管理，“养老”属于民政厅管理，“医疗”属于卫健委管理，社保报销归于医保局管理，政出多门束缚了产业统筹发展，不仅监管不利，也阻碍了产业技术合作。互联网、物联网等现代技术推广到居家养老、社区养老和专业养老机构存在障碍。医疗健康与养老体系的分割产生“治病不养老”“养老不治病”的矛盾，老人的医护康健费用难以享受医保报销，集中养老机构也无法切实保障老人的健康。同时智慧养老服务属于准公共产品，但目前覆盖面较窄，特别是农村老人很难享受政策福利，存在明显的城乡差异和地区差异，缺乏统一公允的政策标准。

在经济层面，首先，养老产业尤其是智慧养老投资大、资金回收慢，物联网等智慧养老产品应用较多依赖于地方财政。随着老龄人口不断增加，政府养老保障支出压力不断增大，可能导致陷入社会福利陷阱。其次，安徽省经济发展仍具有明显的区域差异和城乡差异，部分地区因经济发展相对滞后而无力承担智慧养老资金保障，广大农村地区更因保障资金不足难以推广基于物联网技术的智慧养老应用。最后，安徽省智慧养老产业发展迅速，但健康标准化的可持续发展产业链并没有形成和完善，与经济发达省份相比较未能形成龙头企业的规模优势，产业服务与需求匹配度不足，市场运营效果并不理想，产业资本引力不足。

在社会层面，目前安徽养老方式中传统居家养老占绝大多数比例，一方面是社区养老总体规模不足，另一方面专业机构养老仍在一定程度上对子女会产生舆论压力和道德压力。传统观念对物联网基础上的社区智慧养老形成了挤出效应，而居家养老的智能化实施过程单体成本过高。同时，养老产业的发展相对滞后，从而造成养老服务业的专业人员数量不足，服务质量参差不齐，服务供给与需求不相一致，进一步阻碍了智慧养老产业的发展。

在技术层面，智能感应设备和移动终端是物联网的基础节点，而老年人对于智能设备的应用比率偏低，效果较差。智慧养老中部分智能终端产品的运行需要依赖老年人自主操作，这就形成了天生的技术鸿沟。此外，智慧养老行业当前并没有形成统一的技术标准，信息化建设缺乏规范，信息平台的异地跨部门互联互通尚未实现，信息安全的保障和信息共享的缺失对智能养老行业发展形成了负面影响。

3.机会

人口老龄化是世界发达国家普遍现象，众多老龄化国家纷纷将物联网、人工智能与养老服务相结合，安徽作为中部地区省份，经济和社会发展的劣势可以转化为政策制定上的后发优势。近年来安徽省经济增长保持稳定健康态势，2020年全省GDP增长3.9%，高于全国平均增速1.6个百分点，对于智慧养老产业发展无疑奠定了坚实的经济基础。智慧养老产业因其市场前景广阔，更加具备发展潜力，在政策引导和扶持下，将会吸引更多民间资本进入和加大投资力度，促进产业发展。当前互联网产业的发展和应用居于世界前列，老年人对于智能设备和网络互联的适应性和习惯性不断增强，照护、医疗、保健、养老相结合的智能化发展趋势能够被越来越多的家庭接受，养老职业化发展已成为社会共识，如安徽部分城市已经建设和开通了12349养老服务热线平台。安徽省高度重视科技创新，智慧养老相关产业蓬勃发展，科大讯飞、荣事达电器等企业在智能语音、人工智能、智能家电等领域快速发展，有助于信息化产业的持续发展，有助于物联网在相关行业的广泛运用。

4.威胁

在中国发展过程中，因政治体制和地缘文化等原因，部分发达国家对中国的发展存在遏制意图，从而在物联网等信息技术领域存在政治层面的外部威胁。近年来，世界经济发展中出现了贸易保护主义和逆全球化思潮，叠加上2019年末出现的新冠肺炎疫情，一方面影响了经济正常健康发展，另一方面贸易壁垒和歧视严重危及全球经济发展格局。从信息安全角度出发，外部政治环境的恶化也会导致政府对产业发展政策的开放度趋向谨慎态度。安徽整体科技发展水平与强省存在明显差距，智慧产业发展竞争相对激烈。同时，因智能设备科技含量高，功能更新快，与老龄人口的认知与接受能力存在一定偏差，现阶段智慧养老的社会氛围没有有效形成。与此同时，社会普遍对于智慧养老设备与服务信任度不足，对于信息安全、产品质量等方面都存在质疑，部分老年人对于物联网设备有抵触情绪，这些都不同程度影响智慧养老的推广。

三、5G前景下智慧养老中物联网技术的应用设计

基于以上分析，可以看出安徽智慧养老产业发展需要统一产业标准，强化信息安全保障，各区域和部门信息共享，实现人工智能实习。展开OT外部条件分析可以发现在政策层面和经济层面鼓励和支持智慧养老的基础上，关键在于解决物联网智慧养老中的技术研究与应用问题。当前5G技术已经走向实际应用推广，5G技术展示出远超4G技术的广带宽、高可靠、低延时、联网容量大等特征[12]，与物联网发展中的响应时间短、信息容量大、海量设备互联、智能程度高等需求完全契合，能有效实现智能养老中的安全性、复杂性、智能性等特点。

物联网(IoT)技术基于传感技术和嵌入技术，将各种物品设备通过互联网等信息载体连接，实现信息数据交换和通讯，形成具备智能化采集、识别、定位、跟踪、监控和管理功能的网络，被称为信息科技的第三次革命，早已应用于智能家居和智能建筑等领域。在5G技术应用前景下，物联网的功能得到拓展和强化，可以更加高效的结合互联网、云计算、大数据等技术，构建新型精准化的智慧养老服务系统。

1.物联网智慧养老服务系统实现的功能

物联网技术支持下的智慧养老服务系统需要协同运用框架技术、认证技术、加密技术、定位技术、通讯技术、网络技术等，以保障信息安全和数据精准，系统运行可实现以下功能。

(1)动态感知

以智能传感设备集成的物联网，可以实时动态获取老年人的生活轨迹和健康信息，对生活干扰少、照护全面，可以及时准确地采集数据，并进行危机反馈。

(2)智能处理

5G支持下的互联网和智能计算可以实现大数据的整理、转换、归类、挖掘和深度学习，可以预设规则，对于物联网感知信息的异常数据进行自动化处置，保障老年人的基本生活安全。

(3)远程交互

智慧养老依托互联网可以运用智能软件，实现网络互动交流，满足日常生活需求和社交需求，让老人亲属能通过认证了解老人的健康和生活信息，在5G运用前景下，还可以通过VR、AR等技术实现远程诊疗。

(4)综合协同

综合养老信息数据库的建立和应用操作系统的运用，有助于促进不同地域和不同部门的信息整合和管理对接，有效解决养老服务的条块分割，以网络突破现有壁垒，进行养老资源的整合协同和高效配置。

(5)有效增能

智能家居、人工智能等技术的应用不仅保障了老年人的身体健康，也增强了他们的活动能力，丰富了他们的生活内容，进而缓解了他们心理焦虑和孤独等负面情绪，有助于终身教育，激活了老年人的生活状态。

(6)精准服务

物联网基础上的智慧养老系统在5G时代大数据技术支持下，可以根据个体特征安排合理的照护方案，并根据偏好特征，自动匹配服务产品，实现精准推荐，驱动供给和需求端的精准服务创新。

2.安徽智慧养老5G+IoT服务系统构建

在5G技术应用前景下，物联网的功能得到拓展和强化，可以更加高效的结合互联网、云计算、大数据等技术，构建新型精准化的智慧养老服务系统，整体由基础数据库、物联传感端、网络传输系统、云计算平台、操作应用服务系统五部分构成，即“库—端—网—云—用”的模式架构，如图1所示。

图1 物联网智慧养老服务系统架构

该系统依托养老基础信息数据库建设，以物联传感设备采集感知数据，借助互联网、移动网络将信息传输到云计算平台，进行数据分析挖掘后，对接第三方应用服务软件系统，实现精准化智慧养老服务。

养老信息数据库是精准化智能养老服务系统的运行基础，可以利用现有各区域各单位的养老数据建立统一的平台数据库，包括老年人的姓名、年龄、住址、健康情况、家庭情况、经济情况等基本信息，同时，还应涵盖医院、消防队、派出所等公共健康和安全部门的地址、联系方式。这些信息往往归属于不同的政府管理部门和医院等企事业单位，通过整合信息建立数据库，可以建立以老年人个体为单位的电子健康档案，并进一步归纳出养老服务需求。

物联信息层由各类穿戴式、固定式、便携式、移动式、嵌入式的传感设备构成，如智能手环、智能家居、智能电器、智能手机等物联网端产品，可以实时、动态地收集用户端行为数据，实现对老年用户的血压、血糖、心率、睡眠等健康指标进行监控和预警，也可以实现对老年人的实时定位和记录老年人的行动轨迹及环境信息。这些长期连续性的健康信息有助于及时联络到老年人，并对于及时发现突发性疾病、预防慢性病具有重要的研究价值。

5G技术支持下的传输网络将感知设备收集的数据通过光纤网络、无线网络等互联网络系统安全快速的传输到云计算平台，实现数据云端存储和数据交换。在统一的数据标准规格下，通过数据挖掘、人工智能学习，可以对健康信息和消费信息完成用户偏好画像，归纳和预测用户行为特征和趋势，实现多维度分类整理，建立个人健康和生活需求的动态监控模型和用户群体聚类模型。

应用层依托平台数据挖掘分析结果，接入第三方服务软件，为养老服务主体提供各类应用操作和健康、生活服务，如物业服务、远程诊疗、订餐外卖、网络购物、物流旅游、生活娱乐、在线教育、互动交流及服务评价等。第三方软件端的接入，一方面提供了养老服务的外部环境信息，如气象、医疗、水电、交通等公共信息；另一方面完善了老年生活服务，提升了养老质量，增强了老年人的社会功能。同时，综合服务平台提升了运营服务效率，实现精准化养老服务，推动养老产品与服务的升级，有利于增长智慧养老市场的供给与需求，促进养老产业健康发展。

3.物联网智慧养老系统的技术实现

(1)养老基础信息数据库

智慧养老平台中的基础信息来自各地、各部门和各单位的养老个人档案信息和综合服务保障单位信息，通过对以上信息的有效整合形成数据库资源。该数据库应提供对外接入和智能查询功能，如老人和亲属出于自身需求偏好查询服务方案和相应信息，因此，要在数据库加密基础上辅以智能认证功能、查询引导功能。考虑到老年人对于登陆账户和密码容易遗忘，可采用指纹验证、瞳孔验证等登录方式，查询方式可加入语音功能。5G技术的高带宽、低延时有助于提升海量数据的筛选和查询反馈速度，并可将动态信息补充数据库，完成数据完善与更新。

(2)物联传感终端设备

系统动态监控和采集养老个体状态信息是通过穿戴式、便携式、移动式或固定式终端设备来完成的，为了简化老人操作难度，可在活动场所内广泛应用RFID(射频识别)技术，并实现智能终端设备的互联互通。在活动高频场所通过多终端信息的相互验证，强化健康报警和解除误报功能。5G技术的海量设备的交互功能将有效解决以往智能设备多级联网的困难，实现智能感应和信息传感。

(3)网络传输系统

考虑到5G支持下的大规模物联网应用特殊性，可采用基于NDN(命名数据网络)的网络架构，以保障海量终端设备交互传输中的移动性、安全性、异构性和扩展性特征[13]。在NDN网络架构之上，运用蓝牙、WIFI、以太网等技术依托5G技术实现快速高效的网络信息传输。

(4)云计算平台

物联网智慧养老系统的云计算平台应实现IaaS服务和PaaS服务接入，要具备多重结构和分级层次以及标准化接口，以实现数据的交换和整理。此外，平台更应具备兼容存储和处理能力，实现数据的分析和挖掘，为此云平台应引入深度学习服务(DLS)和机器学习服务(MLS)。为便于接受老年人信息指令，可接入自然语言处理服务，如百度的“理解与交互技术”(UNIT)。

(5)综合应用服务系统

为实现智慧养老的产业化发展，智慧养老系统需对接市场需求，实现精准服务。一方面响应养老个体的需求信息，另一方面要主动推送。在云计算平台的数据分析挖掘基础上，系统对接各类第三方服务软件和平台，根据养老个体的需求特征，推送定制化服务，实现SaaS服务的精准定位。

四、结论

5G技术支持下的物联网能够有效收集、交换、整合、服务智能养老的需求信息，实现基于大数据的精准智慧养老服务，推进安徽省智能养老产业标准化规范化，提供高效率、精准化、智慧化、综合性的养老服务。以物联网技术为基础的智慧养老服务系统有助于突破老年人生活的“亚文化”圈，回归主流社会，增强身体机能、心理机能和精神机能，共享社会发展。