物联网技术在空巢老人生活与健康服务中的应用

王秀平 (无锡科技职业学院物联网技术学院，江苏 无锡 214028)

物联网技术在空巢老人生活与健康服务中的应用

王秀平 (无锡科技职业学院物联网技术学院，江苏 无锡 214028)

物联网;空巢老人;家庭护理;老年化

到2020年，中国老年人口将达到2.48亿，老龄化水平将达到17.17%〔1〕。中国特有的“421式”家庭结构，子女大多因工作忙碌而无暇照顾老人，空巢老人的数量在不断增加，而社区养老机构由于场地有限，许多老人只能采取居家的方式养老，给养老、医疗等社会保障和为老社会服务体系等方面带来了巨大的压力。随着年龄的增大，老年人的生活自理能力日益弱化，各种意外的情况随时都有可能发生，如何保障老年人日常生活质量和健康水平成为社会和家庭的一大难题。物联网技术被喻为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次革命浪潮。随着物联网技术的不断完善，以及在其他领域的成功应用，把物联网技术应用于空巢老人生活与健康服务，不仅可行，而且很有必要，可以在很大程度上减轻社会和家庭所面临的压力和难题。

1 物联网技术介绍

物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现物品到物品(Thing to Thing，T2T)，人到物品(Human to Thing，H2T)，人到人(Human to Human，H2H)全面互联的网络，其主要特征是通过信息传感设备等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、通信网等网络进行信息传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制〔2〕。

物联网主要由感知层、网络层和应用层组成，其中感知层包括传感器、二维码、射频识别(RFID)、多媒体设备等数据采集和自组织网络系统;网络层包括各种网关和接入网络以及异构网融合、云计算等承载网支撑系统;应用层包括信息管理、业务分析管理、服务管理、目录管理等物联网业务中间件和物联网应用子系统。

1.1 RFID技术〔3〕物联网中非常重要的技术是RFID技术，它利用射频通信实现非接触式自动识别。最基本的RFID系统由三部分组成：①标签。由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，并提供一定的容量供用户写入信息。标签附着在物体上标识目标对象，或以RFID卡的形式，用于持卡人的身份识别。②读写器。读取和写入标签信息的设备。可设计为手持式或固定式。通过读写器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。③天线。在标签和读写器间传递射频信号，还可以给标签提供能量。电子标签、读写器、天线和应用软件构成的RFID系统直接与相应的管理信息系统相连，可使人员和物品能被准确地识别。

1.2 无线传感器网络〔4〕无线传感器网络(Wireless SensorNetwork，WSN)是当前在国际上备受关注的、多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现人与人、人与物、物与物的全面互联。

典型的传感器网络的系统结构，包括分布式传感器节点(群)、接收发送器、互联网(移动通信网)和用户接口等。其中，传感器网络节点的基本组成包括如下4个基本单元：数据采集单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、数据处理单元(包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、数据传输单元(由无线通信模块组成)以及电源。

在无线传感器网络中，节点被部署在感知对象内部或者附近，这些节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，并通过多跳中继网络经由Sink节点(接收发送器)链路将整个区域内的信息传送到远程控制管理中心。反之，远程管理中心也可以对网络节点进行实时控制和操纵。

1.3 网络摄像机 网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，一般由镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像、声音、控制器网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成。网络摄像机内置嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，并转换为基于TCP/IP网络标准的数据包，通过网络传送到Web服务器。网络上的用户无需用任何专业软件，直接用浏览器就可以观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或操作系统配置。

2 物联网技术应用

物联网技术应用于医疗领域，国内外都有不少研究与报道〔5，6〕。将其应用于空巢老人家庭生活与健康护理过程中，必定会打破了时间和空间的限制，给老人生活与护理带来全新的、革命性的变化。下面从智能化识别、远程监护、生活助理等方面，阐述物联网技术在空巢老人生活与健康服务中的应用。

2.1 智能医药箱 智能医药箱由传感器、无线通信、RFID阅读器、控制系统、人机交互等模块和箱体等部分组成。传感器模块提供可用于测量体温、心率、血压的常规传感器，还可根据需要选配其他专用传感器。无线通信模块用于将传感器模块采集的体征信息传送到医院或社区护理中心，减少了老人去医院检查耗费的体力开销和经济支出。老人在医院就诊后，医生所开的每一种药品均被配上一个RFID标签，标签中除了记录药品名称外，还记录用法与用量和服用时间，并将检测体征和下次复诊的时间要求等医嘱信息也记录到一个专门的RFID标签中。老人回家后，将RFID标签和药品放入智能医药箱中，RFID阅读器读取并存储RFID标签中的信息。当到达了医生要求的服药或检测时刻时，智能医药箱就会发出语音的通知，同时人机交互屏幕上也会显示要服用的药品名称、用法用量或检测体征项目的信息。老人拿取药品后，可再由RFID阅读器读取药品所附的RFID标签，如果拿错药，则给予提醒。

2.2 远程看护系统 借助无线网络摄像机和传感器，可以建立远程看护系统，解决子女和社区不能及时了解老人状况的难题。老人看护系统包括网络摄像机、各种无线传感器、报警系统、控制系统和客户端等组成部分。

网络摄像机安放在老人居住场所的合适地点。网络摄像机可以支持单向或者双向语音和视频交互，也可以设置隐私保护区域。系统可以包含烟雾、红外、煤气、CO、温度等传感器。摄像机和传感器采用无线方式与控制系统进行通信，减少了传统有线监控方式线路施工上的困难。控制器将现场采集的视频图像、语音信息及其他数据经过数字压缩后，进行本地存储并通过网络进行传输。子女和社区服务人员通过身份验证之后，就可以在任何地点通过客户端(网络浏览器)了解老人当前的生活和居所状况。当发生盗窃、煤气泄漏、火灾等安全事故时，报警系统可以与警方报警系统联动，及时发出报警信号。

图1 空巢老人生活与健康服务体系

2.3 智能食品采购系统 老年人年迈体弱，日常生活中的食品采购有时会比较困难。构建智能食品采购系统，有助于为老人解决生活中的这一难题。智能食品采购系统分为智能冰箱、智能米桶和超市采供系统等子系统。

智能冰箱内置了RFID阅读器、处理器和触摸显示器等部件。RFID阅读器读取放入冰箱的食品的RFID标签，获知其品名、数量和保质期，并显示在显示器上。智能冰箱根据冰箱中所存食品，从内置菜谱和营养学的角度，推荐哪些食品搭配可以组合出一份美味佳肴。老人也可通过触摸显示器查询食品的烹饪方法。

智能米桶带有防蛀和防霉功能，不仅可以根据老人需要自动计量出米，还可以自动称出米桶中剩余大米的总量。

当食品的数量不足时，智能冰箱和智能米桶可根据老人需要自动向超市采供系统发出采购信息，超市供货人员主动将食品送到老人家中。

3 空巢老人生活与健康服务体系

图1可见，除了上面介绍的几种系统外，利用物联网技术-还可以设计老人防走失系统、智能护理系统等多种系统，在政府、社区、医院、企业和家庭等多方的共同努力下，可以进一步构建起空巢老人生活与健康服务体系。

4 结论

老龄化问题是当今社会所面临的一项重要问题，空巢老人的生活质量尤其应该引起全社会的广泛关注。关爱老人、照顾老人，构建和谐社会是全社会的责任〔7〕。政府部门和公共服务机构应该立即行动起来，采取有效措施，加大财政投入，解决人口老龄化所带来的一系列问题。广大科研人员也义不容辞，积极承担起应有的责任，抓住物联网产业发展所带来的机遇，为老年人开发出更多功能实用、简单易学的系统。产业界更应该积极做好为老服务的产品和系统的应用与推广工作。在全社会的共同努力下，为老年社会保障体系增添新的内容。

1 全国老龄工作委员会办公室. 中国人口老龄化发展趋势预测研究报告［ER/OL］.http：//www.cncaprc.gov.cn

2 沈苏彬，范曲立，宗 平，等.物联网的体系结构与相关技术研究〔J〕. 南京邮电大学学报，2006;29(6)：1-11.

3 中国射频识别 RFID技术政策白皮书［ER/OL］.http：//www.most.gov.cn.

4 Bhaskar K.An introduction to wireless sensor networks［ER/OL］.http：//ceng.usc.edu/～bkrishna/.

5 Ibrahim N.Survey paper：medical applications of wireless networks［ER/OL］.http：//www.cse.wustl.edu/～ jain/

6 王粉花，年 忻，郝国梁，等.物联网技术在生命状态监测系统中的应用〔J〕.计算机应用研究，2010;27(9)：3375-7.

7 崔治春.马克思主义和谐社会视域下我国老年社会保障体系构建〔D〕. 哈尔滨工程大学，2009：56-8.

TP31

A

1005-9202(2012)07-1549-03;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.07.118

江苏省高校科研成果产业化推进工程项目(JH10-9)

王秀平(1970-)，男，硕士，副教授，主要从事计算机教育、物联网应用、智能控制应用研究。

〔2011-03-11收稿 2011-06-17修回〕

(编辑 张 慧)