基于移动开发的智能居家养老系统设计

摘 要

基于移动开发的智能居家养老系统，是为适应当前社会现状和解决社会矛盾而应运而生的App。作为家庭亲情和高科技的最新结合，实际上也就是在远程科技的体系上建立的一个支持家庭温情养老的新型社会化服务体系，这个体系不仅解决了我国家庭养老资源匮乏的问题，也符合中国一向提倡的“孝”文化。

【关键词】智能居家 养老 物联网 移动

目前，中国人口老龄化的速度已经超过了中国现代化的进程。截至2012年底，80岁及以上高龄老年人口达2273万人，并以每年100万左右的人口在递增。随着老年人口数量的快速增长，高龄、失能（生活不能自理）的情况也明显加剧。2012年，失能老年人口3600万人，2013年达到3750万人，预计到今年年底将达到4000万人。同时，老年人健康问题也在迅速地增长，主要表现在人口慢性病的患病率增高。2012年，慢性病患病老年人已经达到0.97亿人；近几年更有明显的上升趋势，截到目前，老龄人口患有一种及以上慢性疾病的人口比例已经高达80%。庞大的老年人数据，以及随之而来的疾病、失能、服务、照料、精神关爱等诸多困难和问题，对于“未富先老”的中国社会的养老事业来说，无疑是一个巨大的难题；而如何更好地解决老年人的健康与养老问题，也就成为当下社会乃至国家的重大课题。

1 背景

在国内，已经有诸多关于智能居家养老系统上市，但是大多功能不够实用没有考虑到老年人对新兴事物的接受程度。况且伴随着互联网技术的升级，以及手机移动端的普及，一个合适的APP的出现可能会引领出一种全新的养老观念。

在国外，智能居家养老早已成为一种新近流行的养老概念。最早由英国生命信托基金会提出的全智能化老年系统。又比如像老龄化严重的欧洲国家，以及日本，韩国等地，也早已着手研究这一方面的相关内容。

2 研究意义

智能居家养老系统的产生使得老人在日常生活中可以不受时间和地理环境的束缚，借助于各种智能穿戴设备和数据网络互联，在自己家中过上高质量高享受的生活，在健康安全也更有保障。相比于传统的养老方式，智能居家养老可谓是其升级版和优化版，继承中国儒家文化的“孝”道精神的同时，既满足老年人对“家”的需要，又充分满足了子女对老人的呵护需要与管理。针对受众主要以老年人为主，这款App在设计初期就充分考虑到这一点，界面简洁，操作简便，具有一键呼叫，精准定位等功能防止突发事件的产生。另外该App可以通过具有无线传输功能的心电监测仪、血压监测仪、脉搏手表等设备能够检测老人的血压、体重、血脂等状况，让普通的日常生活融入系统的医疗检查，所测数据直接传送到所属医疗服务中心的老人电子健康档案，一旦出现数据异常，智能系统会自动启动远程医疗，必要时上门进行医疗服务。同时系统自带的数据库可以作为老人的备份健康档案，实现对老年人档案的电子化管理，建立老年人健康档案动态数据库，使子女可以在APP上动态查看老年人的身体情况，还可根据需求自动生成初诊病历，在就医时作为医生对病情分析的有效参考。不仅如此，APP还能根据老人年龄、疾病、职业、兴趣爱好等信息进行统计分析，方便为老人提供更加精准化，更加细致的服务。

3 研究内容

3.1 语音识别技术

识别使用者发出的命令以及讲话的意义。

3.2 云技术

实现数据的共享。

3.3 传感技术

通过传感技术实现对人体体征信息的采集。

3.4 人机交互

研究适合老年人使用的智能移动终端界面的交互设计。

3.5 数据库整合

共享和合并所有用户的数据。

4 硬件要求分析

现代化的智能居家养老系统离不开硬件的支持。结合到总体需求，对硬件的要求有以下几点：

（1）便携智能穿戴设备的设计需要考虑到实用性与功能性的结合。

（2）一块能够采集心电信号，并进行滤波放大的电路板，要求电路板功耗低，体积小，价格便宜。

（3）一个能对心电信号数据进行处理传输的网关（Gateway），要求功耗低，处理上速度快，价格便宜。

（4）一台能够对心电信号进行分析的Android系统的平板电脑（Tablet），要求操作系统4.0以上的版本，屏幕10.1英寸。

（5）若干台基于Android系统的客户端，Android系统的手机即可。

（6）一块能够对住宅进行智能家居控制的控制器，要求控制器要求操作简单，运行稳定。

（7）若干个用于监控的网络摄像头，要求摄像头拍摄画面清楚流畅；

（8）一台能够对心电信号进行分析的windows系统的个人电脑（PC）。

5 软件要求分析

硬件的运行离不开软件的支持，所以软件也是非常重要的一部分。考虑到老年人对于智能设备的接受有限，考虑到这一点，对软件部分提出了以下的需求：

（1）对于采集到的身体信息自动上传，设备自动进行监控。

（2）对于室内的电器，门窗等可通过向串口发送命令的方式进行控制。

（3）在微处理器上运行的心电信号采集软件实现心电信号的采样，定义与上位机的通信协议，并将数据传输到上位机。

（4）能够在windows系统的PC和Android系统的手机上上获取来自采集软件的心电数据，然后自动进行分析。

（5）系统结合地方医院的数据库，分析检测到的数值，当老年人有心血管疾病的危险时，自动向医院和监护人发出求救信号。

（6）能将采集到的原始心电信号以及分析后的心电数据传输到云平台，建立个人的健康信息档案，方便医生对用户的病情分析及健康状况的指导。

6 系统分析

系统的总体框架如图1所示。一方面，通过老年人穿戴的智能设备获取心电信号，

再通过ECG采集电路对心电数据进行滤波放大，然后将模拟信号通过AD转换变成数字信号，传输到Server端，即上位机，能够实时的显示心电图、计算实时心率、对心电信号进行时域和频域分析，并将结果显示在Server端的界面上。同时，将相关的数据传输到云端的个人健康数据库。当侦测到危险时，会自动的向医院以及监护人发出求救信号。除此之外，Server端的操作界面提供老年人的日常照护计划以及注意事项，并能够实时的进行更新。还能够将日常照护的信息，包括老年人的健康状况，上传到医院的服务器，医生可以根据上传的信息对日常照护计划进行调整，或是给出治疗方案。另一方面，老年人在家中可以通过Server端或Client端控制家用电器以及门窗，同时，也能实时的监控住宅周围的情况。

根据用户的要求以及对需求分析阶段对功能的分析，要实现老年人用户的基本信息管理、第三方机构管理、权限管理、任务管理、产品管理、数据维护以及知识库。

6.1 用户的基本信息管理

用户注册之初所录入的数据，包括患者的姓名、性别、编号、年龄等基本信息，紧急联系人信息最少两名，以及健康信息包括心理状况、常用、过敏史、历史病历等。

6.2 第三方机构管理

对于社区服务的第三方机构的登记，记录。包括所在区域、街道、经营范围、服务区域。

6.3 权限管理

主要对使用系统的人员进行不同的权限设置。

6.4 任务管理与查询

主要包括工单查询、投诉、派单三类，主要是按条件查询所需信息、客服人员对老人需求进行记录，继而派给线下服务队员等的一些操作。

6.5 产品管理

主要是对新增产品的添加、产品的查询、日托套餐以及VIP服务定制。产品包括服务项目、服务名称。

6.6 数据维护

主要是对新增区域的添加、以及对区域代码的修改。

6.7 系统登录模块

主要负责使用者和管理员进入系统的一个身份验证。需要用户帐号+用户密码。

7 系统设计

由问题分析我们确定了本系统需要哪些确切的功能模块和组织结构。

本系统的总体结构采用菜单来调用窗体，利用窗体来进行管理、数据加工、信息查询等工作，系统的功能模块图如图2所示。

8 功能说明

系统分为六个模块来对实现其功能需求，即：用户的基本信息管理模块、第三方机构管理模块、权限管理模块、任务管理模块、统计分析模块、服务团队管理模块、产品管理模块、数据维护模块以及知识库模块。

8.1 用户信息管理模块

用户信息管理：对用户的基本信息进行添加、删除、密码管理。

8.2 第三方机构信息管理模块

第三方机构信息管理：对第三方机构的信息进行登记、查询和删除。

8.3 权限管理

权限管理：对权限进行创建，修改，删除和配置操作。

8.4 任务管理

任务管理：主要提供工单的查询、受理投诉和派单请求。

8.5 产品管理

产品信息管理：对于新增加的服务项目和服务名称的增加、删除和修改。

8.6 数据维护

数据维护：对于区域、街道、社区进行添加。

8.7 用户账号管理

用户账号信息：根据所输入的账号赋予使用者权限。

9 重要数据的数据结构设计

9.1 变量设计

在系统的代码实现的时候，必须用到一些变量，一般我们所用到的变量为两种：一是全局变量、二是局部变量。

全局变量：以“global_”加字母作为变量名，如：global_name。

局部变量：不限制。

9.2 函数设计

为了简化程序，并且提高代码的重要性，在编写代码时，对多次用到代码段，定义成函数，在用到的地方直接调用函数。

全局函数以“gfunction_”加函数名，如：gfunction_Add（）；

局部函数以“zfunction_”加函数名，如：zfunction_Add（）；

10 项目创新点

（1）采用动态数据库技术，方便对老人健康档案的电子化管理，该数据库还可与各大医院病人病历档案互相共享数据，实现一体化的监管，为老龄人群提供完善的居家养老服务及保障。

（2）拥有独特的视频功能，子女可以通过APP远程查看老人居家的状况，及时通过视频送上关爱与祝福。

（3）APP与智能穿戴设备之间的实时连接使他们在老人的日常生活中相辅相成，共同构建起完善的功能与服务。本系统综合运用了物联网、各层次的典型技术，以满足并且完善老年用户的根本需求为基本目标为老年人提供有质量、有安全的晚年居家生活的新兴理念与模式。

参考文献

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作者简介

周旭东（1995-），大连理工大学城市学院计算机科学与技术专业本科学生。

作者单位

大连理工大学城市学院 辽宁省大连市116600