基于物联网技术的智慧养老系统设计

黄雪琴　耿强　林珍

关键词：老年人；智慧养老；物联网；云计算；系统设计

中图分类号：TP391 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）20-0126-03

0 引言

“十四五”时期是养老服务业发展的重要战略机遇期，在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出，推动养老事业和养老产业协同发展，健全基本养老服务体系，发展普惠型养老服务和互助性养老，支持家庭承担养老功能，培育养老新业态，构建居家社区机构相协调、医养康养相结合的养老服务体系[1]。

智能产品的广泛应用确实方便了人们的生活，足不出户便可满足生活各方面的需求。大部分的智能产品可基于App平台进行操作，但这对老年人而言是一种挑战，甚至是一道不可跨越的鸿沟，现已受到多个部门的重视。这几年国家和省市各职能部门，不断呼吁要保护老年人在使用智能技术中的合法权益，保障老年人基本公共服务需要和尊严。

结合“物联网+”和云技术的智慧养老平台设计，可以最大限度解决老年人操作智能产品的障碍，可根据老年人语音操作、一键操作、智能传感等模式方便老年人使用。解决老年人数字无助的尴尬状态。满足个性需求，提高老年人的社会参与度与自信心，帮助老年人更好地融入社会生活，从而促进智慧养老服务的持续推广[2]。

1 需求分析

根据第七次人口普查数据，我国60岁及以上人口有2.6亿人，其中65岁及以上人口1.9亿人[3]。目前我国主要有居家养老、社区养老和机构养老三种模式，而居家养老占比相对比较大。居家养老的老年人，虽然有部分是与子女同住，但子女上班、孙辈上学，大部分时间还是老年人独自在家中。对于行动有些不便且不与子女同住的空巢老人，房子是他们的养老环境，更是他们的生活重心。所以智能的居家环境，结合能实时监管的智慧养老系统对于居家养老的老年人尤为重要。现从智慧养老系统的各方参与者的身份进行需求分析。

1.1 老年人的需求

对于智能化产品，老年人最大的需求是易于学习掌握、方便灵活。老年人应用智能化的辅助产品能够得心应手，有成就感，有价值感。其次，能够有针对性地获得正确的健康指导信息资源，而不是广而告之的无差别推广模式，老年人在信息不对称的情况下无法正确判别。第三，能通过智慧化的产品获取生活照料、助餐助洁、娱乐聊天等方面的服务[4]。第四，能够很方便与子女、服务机构进行联系，快速发出求助信号并得到及时的回应。

1.2 监护人的需求

在当下经济快速发展的环境下，子女作为老年人的监护人，自己工作压力大、生活节奏快的同时，照顾老年人的精力有限，可能无法面面俱到地照顾到老年人。此时希望智能化产品起到良好的辅助作用。监护人的需求主要从心理和生理两方面出发，例如娱乐服务和医疗服务。娱乐服务能够提供兴趣班学习、陪聊、生活照料、结伴出游、短途旅游等各类贴心服务，满足老年人心理精神上的娱乐需求；医疗服务能够提供预约常规体检、上门服务、固定的社区医生问诊等健康需求。

1.3 服务机构的需求

服务的需求从三个角度进行分析。首先是政府部门。政府机构要起到监督管理及各类审批服务进入系统的功能。鼓励和补贴各类服务机构提供多样化的服务种类，满足不同的养老需求，同时可以在系统平台监控社会服务市场和非营利组织的服务效果，随时发出整改要求等，监督服务机构服务内容的合法性、合理性。

第二是社会服务市场，社会养老服务企业要根据老年人的需求，进行资源整合优化和需求挖掘，提供精准贴心的专业化服务，并需要兼顾一定的人文关怀。能准确获取老年人及监护人各方面的需求，并能第一时间得到老年人在获得服务后的数据反馈等。

第三是社区或非营利组织的需求。目前的居家养老服务模式主要是以居家养老为核心、以社区服务为依托、以社会产业市场的专业化服务为依靠的方式。社会和非营利组织在居家养老中扮演着重要的角色。并且社区和非营利组织是社会服务市场的补充与沟通，起到协调各方的作用[5]，并能够提供灵活、多样化的人文服务。需要及时获知老年人及监护人发出的预约或紧急求助的信号，需要有规范化的服务指导与政策文件，能在服务过程中规避一定的风险。

智慧养老系统主要从老年人的生活照料、健康保健和精神抚慰三方面的需求出发进行分析，系统的其他参与者均围绕着老年人这三方面的需求提供专业性的服务与资源，为老年人提供智慧化、多樣化、多层次、个性化的养老服务。

2 总体设计

结合“物联网+”与云计算技术，运用监控设备、蓝牙技术、健康手环、智能语音、人脸识别、呼叫系统等各类智能家居、穿戴设备与智能传感设备，记录、存储、分析老年人的习惯和需求，以语音、图像和文字等多种智能方式与用户进行数据交互，还通过信息技术接入各类管理和社会服务资源，为老年人提供健康、可靠、协助、娱乐等多种服务的智慧养老系统[6]。

结合物联网与云技术的智慧养老系统分为三层：感知层、数据分析层和应用层。系统架构如图1所示。

智慧养老系统的核心参与者是老年人，而老年人居家养老的生活行为轨迹是系统的核心数据。系统依托感知层的各类智能识别设备感知的数据信息，获取老年人的生活环境、健康状态、活动轨迹等基本信息，完成数据采集。通过GPRS/eMTC、蓝牙、Zigbee和LoRa等通信接口技术传递到数据层，完成数据传输。从而精准构建老年人养老信息的基础数据库，为智慧养老系统提供基础数据，使系统功能得以向上延伸。

数据层分类保存平台运行所需的数据，包括老年人基本需求信息、服务机构信息，并设置一定的安全性，保护各方隐私。同时记录与存储老年人在生活场景中智慧产品传输的活动数据，分析老年人的生活习惯和个性化需求。并随时对传输的数据进行精准分析，如有异常向应用层各终端发出警报。

应用层与数据层进行数据交互，服务机构可通过应用层，录入基本数据与服务内容。数据分析的各类指标也是服务机构进行设定的。服务机构根据自己的服务内容，专业性地对老年人基本数据信息进行ADL（日常生活活动能力）评估与实时监管[7]，提供精准服务。监护人可通过应用层录入老年人的基本信息及个性化需求，选择提供服务的各类对象并下订单等操作。非营利性服务机构可根据管辖范围，针对老年人与监护人的需求，提供非营利性服务。应用层在接收到警报后，根据发出警报的对象，分别向老年人所在的社区、监护人、志愿者的终端与老年人的智能设备发出信号，确保老年人可以第一时间得到救助。

智慧养老产品不仅需要智能，更应该是在满足智能化的同时能够实现真正的智慧。系统应结合老年人的生活习惯，利用大数据技术，深度挖掘老年人的个性需求，丰富专业性服务的广度和深度，满足老年人在生活、医疗、精神等方面多元化、多层次的需求。同时要考虑如何提高智慧养老产品的适老性，避免智慧产品给老年人带来的是负担而不是便捷。

3 关键技术

智慧养老系统的设计是围绕老年人的生活照料、健康保健、精神抚慰、娱乐休闲等方面的内容，对老年人的信息自动检测、预警处理、传感监管等操作，实现切实提升老年人养老生活质量的多用户系统。智慧养老是结合物联网、云计算、大数据、智能硬件及传感设备等进行构建的服务平台[8]。这里简要介绍系统的“感官”传感技术、各个子系统的关联接口技术、数据的计算和存储方式的云计算技术和与云计算息息相关的大数据技术。

3.1 传感技术

智慧养老系统中，需随时获取并存储老年人的健康与安全状态等数据，以便及时发送相应的信号。在系统中，需要感知的对象一般包括身份信息的感知、健康数据的感知、所处位置的感知、安全感知、音视频的感知、智能设备的感知等。所需设备有定位器（如智能手环等）、各类穿戴智能设备、智能床垫、健康检测设备、智能音箱、视频摄像头、红外摄像头、各类智能居家用品（如智能插座、智能门锁等）等。

传感技术在日常生活中对老年人的健康与安全进行检测，是智慧养老系统中的“感官”，通过它传送的数据信息，智慧养老平台能够在紧急情况下及时做出预判和警示[9]。所以在智慧养老系统中，对传感器的要求包含了灵敏度高、准确性强、适用范围广、识别速度快、可靠度高等特性，需要的是一个能够互联、实现自主控制和智能化的智能传感子系统[10]。

3.2 接口技术

智慧养老系统是由多个智慧子系统组成，为了能将各个子系统的数据进行安全、可靠、灵活的互通、共享，接口技术在此尤为关键。目前主流的接口技术包括Wi-Fi、GPRS/eMTC、蓝牙、以太网、Zigbee 和LoRa 等[11]。智能感知设备通过物联网和专用网接口技术向数据层传递所获取的数据，数据层通过互联网接口技术向应用层进行数据交互。

3.3 云计算技术

云计算技术是实现数据的计算、储存、处理和共享的一种技术，具有成本低、灵活性高、可靠强、安全性高等优势，同时有集中、共享、自动、优化等特点[12]。云计算技术的应用，实现了将智慧养老系统的各类数据进行云处理，采用分布式存储方式和并行计算处理[13]，提高了数据存储的可靠性，同时也使老年人、社会服务市场、非营利性组织的各类等数据信息更加容易被查阅和使用，加强了智慧养老系统内外间业务及数据的交互能力和可用性，使系统为用户提供快捷方便、满足个性化、可靠性强的服务。

3.4 大数据技术

智慧养老平台是基于物联网、云计算、大數据等技术而建立起来的养老服务系统，大数据技术的应用提升了智慧养老平台的智能化。大数据技术能够实时分析处理由感应层传递的数据，使得智慧养老系统能准确地分析相关数据并及时做出反馈；政府等管理部门通过大数据技术，优化社会服务市场的参与机制，有效监督服务机构，保障养老服务质量；专业化的服务市场通过大数据技术的分析，可以优化整合资源，提供个性化的精准养老服务。

4 结论

目前我国智慧养老产业还在初级阶段，但随着信息技术与科技的发展，人工智能、物联网技术的应用场景不断扩展，智慧养老方式也日趋流行。科技部等6个部门于2022年印发的《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》提出，“要在养老等领域持续挖掘人工智能应用场景的机会，……养老领域积极探索居家智能监测、智能可穿戴设备应用等场景”[14]。智慧养老系统结合各类智能居家产品、可穿戴设备等物联网技术、云计算、大数据等技术进行研究设计，不断提升其适老性及智能性，让老年人也能够享受科技社会带来高效便捷的生活福利，提高老年人的幸福感与获得感，使得智慧养老触手可及。