基于信息融合的智慧居家养老平台研究

李雨谦，吴韶波，姜冰，王明浩

(北京信息科技大学信息与通信工程学院，北京100101)

基于信息融合的智慧居家养老平台研究

李雨谦，吴韶波，姜冰，王明浩

(北京信息科技大学信息与通信工程学院，北京100101)

随着我国人口老龄化进程的加快，养老问题日益突出。文中设计的智慧养老平台，通过多种传感器全面采集老人信息，并将数据送至数据处理中心进行融合和判决，根据融合判决的结果为老人提供所需求的服务，解决了单一模块因采集信息量少而误报率高、模块单一却要求较高的准确率而导致成本较高等问题，最终实现全面照看老人的功能。

智慧养老；信息融合；数据融合判决；信息采集；照看老人

近年来我国人口老龄化进程加快。据第六次人口普查数据显示，60岁及以上人口占全国总人口的13.26%，比2000年人口普查上升2.93个百分点。且在诸多养老方式中，居家养老占96%，是我国现阶段最主要的养老方式。在居家养老问题日益突出的背景下，智慧居家养老开始步入人们的视线。

智慧居家养老基于互联网技术，并结合传感器和数据传输等技术，使老年人的日常生活处于远程监控状态，并为其提供充足的医疗监护和生活服务，使其享受高质量的养老生活。目前我国的智慧居家养老服务还处于起步的阶段，如北京石景山区八角街道“老街坊”居家智能健康养老示范项目，厦门国太亚医互联网科技有限公司推出的“上门康复云养老”服务平台，等等。在今年召开的两会上，作为未来养老发展模式的智能居家养老被提出。国际上，发达国家的智能居家养老产品已经步入市场,如英国信托基金开发的“全智能化老年公寓”和“网络房屋”，以及丹麦推出的“智能厨房”等等。

智慧居家养老改变了传统居家养老面对面照看的模式，让老人在远程看护下享受高质量的养老生活，提高养老效率，是未来居家养老的新趋势。

1 居家养老需求分析

居家老人有多种需求，大致可分为3类：

1)医疗健康需求。老年人因为其自身特点容易引发各种疾病，如突发性心脑血管疾病等，或是因跌倒、坠床等引起的生命体征异常，这就需要智能养老系统能够对老人的生命体征进行实时监测并及时报警。老人也可以在家进行远程预约挂号，并在诊断结果出来后，在家中得到结果。

2)安防救援需求。当老人遭遇到盗窃、入室抢劫等违法犯罪行为时，或所处的环境出现火灾、煤气泄露等情况时，需要养老系统能够及时监测到异常并发出警报，或是老人能够通过智能设备进行一键呼救。

3)生活服务需求。有些老年人行动不便，需要周边商家提供一系列上门服务，如订餐服务、家政服务和购物上门服务等，从而满足老人的一系列生活需求。

针对这些需求，国内外已研究了很多种智慧居家养老系统，例如可穿戴式健康监测系统，通过在人体表面安放生理传感器来采集生理参数如血压、脉搏、呼吸和心电等，并利用无线传输技术将数据传输至手机端来对老人进行远程监护。再如跌倒监测系统，三轴加速度传感器采集加速度信息，通过阈值算法来判断是否跌倒并自动报警。

但上述的系统都或多或少的存在一些问题，如由于采集的信息量较少导致误报率较高，或由于模块单一而要求较高的准确率导致成本较高，而且都只是解决某一单一的问题，不能完整的实现照看老人的功能。

针对以上问题，本文提出了一种基于信息融合的智慧居家养老平台，该平台通过多种传感器全面采集老人日常信息(如生理信息、环境信息、行为信息等等)，将这些信息送至社区数据处理中心进行存储和数据融合分析，并将结果发送至医院、公安消防部门和周边商家等服务端，从而为老人提供相应的服务，实现医疗健康、安防救援、生活服务的完整居家养老看护功能。

基于信息融合的智慧居家养老平台功能模块如图1所示。医疗健康功能可以实现对老人生命体征监护，让其能够在家中预约挂号并获取诊疗结果。安防救援功能是智能养老平台中最核心的功能，为老人提供生命安全的保障。当老人发生如摔倒、坠床、火灾和燃气泄漏等紧急情况时，向养老服务中心发出异常警报申请救援，并为老人提供一键式呼救服务；生活服务功能主要为老人提供一些日常生活服务，老人可以通过家中的智能设备选择相应的服务，如订餐、家政、购物上门等。

图1 基于信息融合的智慧居家养老平台功能模块

2 基于信息融合的智慧居家养老平台设计

基于信息融合的智慧居家养老平台能够更高效、全面的实现照看老人的功能。其系统拓扑结构如图2所示。系统由用户端、社区数据处理中心和服务端三部分组成。

图2 基于信息融合的智慧养老平台的系统拓扑结构图

用户端主要包括多种传感器和智能网关，多种传感器用来采集老人的实时信息，如生理传感器采集老人的生理信息(如脉搏、血压和体温等)，跌倒传感器采集老人的行为信息，烟雾传感器采集老人所处的环境的烟雾浓度，燃气传感器采集老人所处环境的可燃性气体的浓度等等，并通过无线网络(如GPRS、Zig⁃Bee网络和蓝牙等等)将采集到的信息传送至家庭智能网关。智能网关将采集到的各类传感器信息进行简单处理，并送至社区数据处理中心。老人也可以对网关上的应用程序进行操作，与服务端口的web端、手机端交互，来获得需求服务。

智能网关通过无线或有线网络将数据传送到社区数据处理中心，数据处理中心将发送来的数据进行作融合并存储，将融合和判决的最终结果发送至服务端的医院、公安消防部门、商家和老人子女。

3 信息融合

基于信息融合的智慧养老系统能够采集多方面的信息，并将其融合，提高准确率，高效的实现照看老人的功能。例如在判断老人是否跌倒时，传统的智能养老系统(如图3)仅融合行为信息(利用三轴加速度传感器采集加速度信息，磁传感器采集人体的倾角信息以及压力传感器获取两脚的压力信息)，并通过阈值算法来判断是否跌倒。而基于信息融合的智能养老系统(如图4)不仅融合老人的行为信息，还有其生理信息，如血压、脉搏和心电等，并通过特定的算法来判断老人是否跌倒并提供救助。采集多方面信息进行融合能够提高准确率，且降低了对单一模块的准确率要求从而降低成本，并将多个看护功能集与一体，完整的实现照看老人的功能。

4 结论

图3 融合行为信息判断跌倒

图4 融合行为信息与生理信息判断跌倒

随着我国人口老龄化进程加快，养老问题日益突出。在这样的背景下，智慧养老应运而生。然而，市场上所提供的智慧养老系统都或多或少的存在一些问题，如信息采集不全面导致误报率高，在单一模块上要求较高的准确率导致成本较高，且功能单一不能完整的实现照看老人的功能。针对这些问题，本文提出了一种基于信息融合的智慧居家养老平台，该平台通过用户端的多种传感器采集老人的实时信息，经智能网关的简单处理后，发送给数据处理中心进行数据融合和判决，并将判决的结果发送至服务端，从而为老人提供所需求的服务。智慧居家养老平台能够全面采集老人信息，根据多种信息融合的结果为老人提供服务，所以准确率较高，对单一模块降低要求所以降低成本，能够实现全面照看老人的功能。

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TN919

A

1009-3044(2017)21-0171-02

2017-06-11

北京信息科技大学研究生创新项目(5121724108)

李雨谦(1993—)，女，山西运城闻喜县人，硕士研究生，主要研究方向为多源信息融合技术研究与应用；吴韶波(1970—)，女，江苏常熟人，北京信息科技大学物联网工程系主任，副教授，哈尔滨工业大学信号与信息处理硕士毕业，主要研究方向为智慧感知与信息处理，下一代网络关键技术；姜冰(1993—),女，湖北省鄂州市人，硕士研究生，主要研究领域为D2D的功率控制；王明浩(1994—)男，安徽合肥人，硕士研究生，主要研究方向为智慧感知与信息处理。