新型养老社区项目中智能照护系统的设计

文／吴康彪 上海市安装工程集团有限公司 上海 200080

引言：

随着中国社会老龄化程度不断加快，养老行业受到越来越多的关注，中国社科院在《中国养老产业发展白皮书》中预测2030年养老产业市场规模将达到13 万亿，这个数值与2017年中国房地产行业销售规模相当。

随着社会的进步，传统养老机构以解决老人生存和护理为先的模式，已无法满足人们对生活品质的追求。目前，一种兼顾娱乐、照料、护理一体的全日制养老社区——CCRC养老社区，成为了养老产业的主流[1]。

本文以上海地区某一CCRC 养老社区项目为工程背景，基于对养老社区智能管理的需求，设计一套具有主动探测、实时相应、自动记录等功能的智能化照护系统，利用系统的人员定位、智能报警和管理功能保障社区内老人的人生安全，具有重要意义。

1、设计思路与需求分析

本CCRC 养老社区工程主要分公寓楼、介护楼以及具备餐饮、娱乐活动室的配套活动中心。公寓楼内主要居住的是有自理能力，暂时不需要一对一护理的老人；介护楼内主要居住的是丧失自理能力，需要重点介护的老人。

相较于传统养老机构，CCRC 养老社区内设有大量的功能性场地，例如棋牌室、健身房、各类餐厅、影音室、阅读室、小型购物中心等功能区，室外还设有大量景色优美的园林景观。这些设施能为老人提供丰富的休闲娱乐文化体育活动，同时也对管理者带来了大量的问题：

（1）如何及时预防、发现、处理老人的意外事故；

（2）如何及时响应老人需求、减少老人的投诉抱怨，更快捷处理老人的日常诉求；

（3）如何通过智能设备、管理手段解放人力，降低服务人员的投入，解决护理人员短缺问题。

为了解决以上这些问题，本文分析与构建了一套具有主动探测、实时响应、自动记录等功能的智能照护系统。

2、智能照护系统总体架构

智能照护系统架构主要分为三部分：终端硬件层、数据传输层、应用管理层，如图1所示。

图1 智能照护系统架构图

终端硬件设备包含佩戴在长者身上的求助一卡通、健康运动手环等可穿戴设备和部署在房间内的活动探测器、睡眠健康垫、体征监控设备等智能家居设备，这些设备为系统提供基本的数据来源。

数据传输层主要是网络设备，包括Wi-Fi 网络设备、辅助定位设备、物联网关和交换机等。这些设备接收各类终端数据后，转发给物联平台，为整个系统搭建一个高效、稳定的通讯网络。

应用管理层主要设置在控制室内，主要有云服务平台和应用软件部分。云服务平台根据收集来的终端数据进行分析，判断是否做出报警或提醒，并将数据发给应用软件，同时存入数据库备份。应用软件主要分智能管理平台、智能照护助手。智能管理平台通过电子地图实时显示人员分布、状态、报警信息等数据，照护助手能将报警信息发送至管理人员微信小程序或手机APP，以及护理人员手表上，让护理人员能随时了解到发生的紧急情况并及时处理。

系统对外提供标准SDK 开发包，供各类综合管理平台或应用程序调用；同时，系统预留多种接口，便于后期系统的拓展。

3、人员定位系统设计

本套智能照护系统需建立在老人活动轨迹上，因而人员定位系统就成了重要的一环。公寓楼和活动中心主要用于具有自理能力的老人居住，系统需掌握老人在楼栋内的活动轨迹，对于定位精度要求不高。介护楼内主要生活着无法自理或需要特殊照料的老人，因此为了更好的保障他们的生命安全，对于他们的定位精度要求高。

结合项目的情况特点，综合对比主流的UWB 定位、蓝牙定位、WiFi 定位方式，如表1所示，以及相应的成本，最终选择WiFi 定位+蓝牙信标定位相结合的人员定位系统。

表1 UWB 定位、蓝牙定位、WiFi 定位参数分析表

本项目公寓楼和配套活动中心内，可利用原有的WiFi 网络，减少设备投入，用较少的资金达到使用需求，并且使用WiFi 定位方式能满足定位的精度要求。每个无线AP 都有一个全球唯一的MAC 地址，通过在后台数据库中对每个无线AP 做标记，并绘制完整的数字地图[2]。

在介护楼以及活动中心的部分区域额外加入了蓝牙技术来增加定位精度，主要在每个客房、走廊、理疗室、洗手间等老人常出入的区域内，设置了大量的蓝牙信标，蓝牙信标会不断的向周围广播信号和数据包，当终端设备进入蓝牙信号覆盖的范围，测出其在不同基站下的信号场强指数（RSSI）值，然后通过网络将数据传输回平台，最后由平台内置的定位算法测算出位置。

4、终端硬件与功能设计

终端方面主要是两部分，一是老人随身携带设备，如多功能一卡通、健康手环；二是智能房间设备。

老人随身佩戴多功能一卡通，主要功能包括：

（1）一键报警：一卡通上有一个报警按钮，当老人遇到身体不适、意外损伤、环境异常等问题时，可以通过按下多功能一卡通上的报警按钮，进行一键求助。

（2）实时定位：多功能一卡通具有实时定位功能，内置了WiFi 触发模块以及蓝牙模块，通过室内ap 和蓝牙信标，可以自动上报老人的实时位置，定位精度高，可以准确区分楼层和房间。

（3）一卡通：该设备本身具备IC 卡功能，可以实现基本的门禁功能；餐厅就餐，超市购物等的记费功能；体检登记、身份确认等功能。

健康手环，功能上基本涵盖一卡通的一键报警、实时定位、一卡通功能外，还有心率监测、血氧饱和度监测功能，通过网络，定时向管理平台上传当前老人的身体状况，如有异常可进行预警。

智能房间内主要是通过多种智能硬件和传感器，包括红外传感器、智能门磁、床垫监测设备、拉绳报警、地面传感器等，对房间内的老人进行无感知的监测，并将数据传送给后台，通过一系列的算法运算，对老人的状态进行分辨，发出预警，如图2所示。智能房间功能主要包含：

图2 智能房间的功能设计

（1）拉绳告警：在床头、卫生间、起居室、厨房等位置设置拉伸报警按钮，老人觉得身体有不适或者需要护理人员帮助时，通过拉绳报警按钮主动呼叫、寻求帮助。

（2）睡眠监测：通过在床榻上设置床垫监测设备，监测老人体动、呼吸、心率等数据；通过数据传输层回到后台，经过后台逻辑分析，为管理者提供详细的睡眠分析报告。同时，该设备具有离床报警功能，当老人离床或者离床后设定时间内未返回，能够及时触发预警机制，第一时间传递到护理人员的手机上，尽快去现场确认情况。

（3）智能门磁：房门设置门磁报警装置，感应房门是否非正常时段开启、是否忘记关门等，并与人员定位等数据结合，能够及时触发报警。

（4）活动感应：在房间内设置了红外探测器，当老人进入房间后，若长时间没有活动时，红外探测装置将无法收集到活动数据，此时就会通过网络把这一异常情况反馈给护理人员，让护理人员能有所关注。

（5）摔倒判断：在卫生间、厨房等湿滑区域，设置地面传感器，通过传感器收集重力数据，结合活动感应数据，运用逻辑算法，可以判断长者是否出现摔倒的情况，并第一时间报警给护理人员；

（6）健康监测：老人的健康体检设备可以自动上传体检数据，而安装在马桶里的抽水次数监测设备可以主动了解老人的如厕次数。

（7）厨房监控：安装在厨房的水电及烟雾煤气探测器，可以实时监测老人房间中的安防异常情况，及时发出报警。

（8）医护对讲：在床头和起居室设置了医护对讲机，和护士站管理机实现双向语音通话。当护理人员接受到异常预警后，护理人员可先通过医护对讲机与老人进行沟通，确认具体情况，可以减少人力资源。

5、监控报警流程

当老人感到不适后，通过携带的一卡通设备、健康手环或者房间内的拉伸报警按钮，进行主动报警；通过数据传输层回到后台，后台收到报警，进行定位分析；通过管理平台将报警信息传输到护理人员的智能照护助手上，通知最近的护理人员前往现场协助处理。

自动监测报警，当老人超出正常活动的范围，或长时间静止不动以及摔倒等情况时，后台会弹出报警信息；管理中心的工作人员看到预警信息后，通过医护对讲系统，与老人语音沟通，确认情况后采取相应措施进行介护介助，合理安排人员调动。（图3）

图3 报警监控流程图

6、照护计划

每位老人入住后会有一个基础档案存在平台数据库中，管理人员会设定老人的照护计划，如服药计划、洗护计划、打扫计划等。智能照护系统通过健康监测设备与各类传感器收集来的身体数据，定期形成一份身体状况报告交给管理人员，管理人员根据报告和医生的建议，调整照护方案，通过管理应用平台实时更新照护计划，提醒护理人员及时完成照护内容。

结语：

结合CCRC 养老社区项目，本文分析配置了人员定位系统，主动报警装置以及红外探测器、床垫探测装置等一系列传感器以及医护对讲系统，形成了一套完整的智能照护体系，弥补了传统养老项目中的不足和缺陷，能实现老人在复杂的养老环境下，意外事故的早发现和及时处理。同时，还能解决专业护工少、人力成本高的窘境，有效的提高机构的管理效率、服务质量，减少意外事故率、降低运营，进而提升养老机构的形象[3]。

后续，作者将深入项目施工现场，进一步研究新型养老社区项目的智能照护系统的实施。通过研究与总结相关的智慧养老技术，为公司承接养老产业的业务提供技术支撑，为建造CCRC 养老社区积累技术储备。