智能居家养老辅助系统分析与设计

肖巍

摘要：随着我国人口老龄化日益严重，解决养老问题成为尤为重要的社会民生问题。本文首先对我国养老现状以及居家养老辅助系统进行了分析，并提出了开发一款基于智能手机的居家养老辅助系统的必要性，然后主要从系统拓扑结构、系统开发技术和系统概要设计等几个方面对该系统进行了详细阐述，最后对基于智能手机的人体基本运动状态检测服务的实现进行论述。

关键词：智能手机;居家养老;服务平台

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）10-0138-02

0 引言

随着我国人口老龄化日益严重，解决养老问题与每个家庭都息息相关，成为尤为重要的社会民生问题。利用现代科技手段实现的智能居家养老辅助系统，借助于移动互联网、大数据和智能交互等技术，可以有效解决老年人智能看护和健康管理等基本服务，保证了老人居家生活的安全性，同时为社保、医疗部门和居家养老机构等提供了有效的基础数据服务及参考。

1 养老现状及辅助系统分析

1.1 我国养老发展现状

《“十三五”国家老龄事业发展和养老体系建设规划》指出：预计到2020年，全国60岁以上老年人口将增加到2.55亿人左右，占总人口比重提升到17.8%左右;高龄老年人将增加到2900万人左右，独居和空巢老年人将增加到1.18亿人左右，老年人抚养比例将提高到20%左右[1]。老年人口预计到2025年将突破3亿，2033年突破4亿，2050年前后达到峰值4.87亿，占总人口的34.8%[2]。目前，我国已经迈入了人口老龄化阶段，养老问题已成为重要的社会民生问题。

1.2 养老辅助系统分析

我国确立了“以居家为基础、社区为依托、机构为支撑”的养老产业框架和9073养老格局，即90%在家中（居家）养老[3]。

政府近年来积极推进智能养老产业发展，利用先进的信息与通信技术提高居家养老效率已成为必然发展趋势[4]。在国内，智能养老是一个正在起步与成长的领域，随着社会保障及医疗卫生信息化建设的推进，智能养老面对着巨大的市场需求量，蕴藏着巨大商机。

智能居家养老辅助系统采用电脑技术、无线传输技术等手段，为老年人提供日常生活资讯、健康管理、实时安全监控等服务，使老年人的日常生活处于远程监控状态，是家庭亲情和高科技的最新结合。它不同于传统的养老方式，因为它既体现了家庭成员的亲情，也融合了高科技的辅助功能。所以，智能居家养老服务实际上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，是其它养老模式的补充与完善，不仅解决了我国家庭养老资源弱化的问题，也符合中国一向提倡的“孝”文化。

2 系统总体设计

2.1 系统开发目标

我国智能手机已全面普及，开发出基于智能手机的居家养老辅助系统，解决老人日常的生活、健康及安全服务，同时能利用智能手机中内置的传感器及GPS芯片等，自动检测出老人的基本运动状态和准确定位其所在位置，并通过WIFI或4G、5G网络可以将数据上传至互联网云端的数据库服务平台系统中，并通过Web Page和APP方式可供医疗人员及老人家属查询、统计和分析数据，必然能解决全面地关注老人弱势群体，妥善解决老人养老问题。

2.2 系统拓扑结构

基于智能手机的居家养老辅助系统包括智能服务平台子系统和智能终端APP子系统两部分，系统拓扑结构如图1所示。

2.3 系统开发技术

系统数据库服务器和应用服务器操作系统为Windows Server 2012 R2，Web服务器采用IIS 8.0，数据库服务器采用Microsoft SQL Server 2012。系统采用C/S+B/S多层开发结构，开发语言使用C#，并辅助ASP.NET、Ajax、JavaScript、CSS、Html和Web Service等相关技术。

3 系统概要设计

3.1 智能服务平台子系统

智能服务平台子系统包括生活服务模块、健康服务模块、安全服务模块和休闲娱乐服务模块和系统管理模塊。其中生活服务模块包括日用品购买服务、餐饮服务、家庭保洁维修和证照办理等日常生活照料服务;健康服务模块包括基本医疗保健服务、专业医疗救护服务和看护护理服务等医疗护理服务;安全服务模块包括人身安全防护、燃气安全、电器安全和报警服务等突发事件处理;休闲娱乐服务模块包括休闲互动、文化教育和心理情感慰籍等休闲娱乐服务;系统管理模块包括基础字典管理、角色管理、用户管理、权限管理、日志管理、统计查询和分析报表等功能。

智能服务平台子系统从数据层面上分为基础数据、业务数据和运行支撑数据三部分;从实现层面上使用MVC模式，采用多层设计，将UI层和业务层、数据层分离。

3.2 智能终端APP子系统

智能终端APP子系统能够在智能手机上实现老人核心服务和家属核心服务。老人核心服务包括身份鉴别、紧急呼救、地理定位、生理参数检测、数据传送、运动状态监测及报警等;家属核心服务包括老人位置查询、服务设置与选择、服务状态查询和音视频通信等。

智能终端APP子系统构建了一套基于智能手机的人体运动状态检测服务，该服务在手机后台运行，利用手机内置的陀螺仪、三轴加速度、GPS等传感器实时检测人体运动状态，通过无线网络连接，在服务器云端记录该状态信息，用户可以随时通过APP或浏览器远程查看、分析记录。

手机对人体运动状态的检测几乎全天都在工作，所以在算法上要求尽可能地减小运算时间和运算量。为了减小在算法上的耗电，拟采取运动时多计算，静止则少计算的方法[5]，即可以利用静止状态对传感器的采样率进行适当的调整，当人一直运动时，则有高速采样率，如果经过小段时间后人体一直处于静止状态时，就可以切换到低采样率。

跌倒检测算法同时利用加速度传感器和陀螺仪监测人体姿态变化，可以有效地减少跌倒检测结果的假阳性和假阴性，其基本设计思想是人体跌倒过程会经历失重阶段、碰撞阶段和最后的静止阶段，传感器加速度和角速度数据有突变发生，通过设置阈值，并利用时间信息来判断跌倒状态。

4 结语

基于智能手机的居家养老辅助系统能解决老人日常的生活、健康及安全服务，因不需要专用的硬件设备来进行老人身体及行动数据的采集，网络通信拓扑结构简单，使用起来也更加便捷，而且大大降低了硬件成本。智能手机端APP的数据采集设计是面向接口的、开放的，在需要的时候，可以方便的和第三方的传感器进行通信，来实现对老人养老数据的扩充。

参考文献

[1] 陈四清.国内外物联网技术在养老护理领域的应用与展望[J].中国老年学杂志，2015，9（35）：5349-5352.

[2] 燕丽红.基于物联网的智能居家养老系统的分析与研究[J].电脑知识与技术，2017，13（11）：247-248.

[3] 颜秉秋，高晓路.城市老年人居家养老满意度的影响因子与社区差异[J].地理研究，2013，32（7）：1269-1279.

[4] 黄凌霄.互联网+智能居家养老看护系统的研究与设计[J].曲靖师范学院学报，2018，37（3）：40-43.

[5] 蔡培君.基于单个三轴加速传感器的人体运动状态识别[J].安庆师范学院学报，2016（1）：83-86.