基于物联网的智能养老家居系统的研究

邱诗淇 李亚宁 王 娟 李希峰

(聊城大学,山东 聊城252059)

1 概述

“老有所终,壮有所用,幼有所长,矜、寡、孤、独、废疾者皆有所养。”《礼记·礼运》对理想中的大同社会进行了这样的描述。千年来,老有所终始终是人们所关心的话题。“老有所终,老有所依”也随时代的变迁及社会的进步不断“升级”。

1.1 研究背景

在物联网时代,科技的飞速发展将使智能化养老家居系统应用越来越广泛,世界上有很多国家面临着老龄化的问题,许多国家已经采取了运用物联网技术的智能家居养老系统,政府也在医疗、养老、教育等方面积极推进“物联网+”模式,为智能养老家居产品的设计与开发提供一定的理论依据并实现。因此,本研究提出了“基于物联网的智能养老家居系统”的探讨。

1.2 研究目的

智能居家养老系统可以为老年人居家养老提供更加舒适、智能、便捷、健康、快乐的生活方式,是实现居家养老的重要途径。综合而言,基于物联网的智能养老家居系统就是以住宅为基础,以物联网技术为支持,实现家居养老的智能化、便捷化、人性化,在老人享受幸福晚年的同时减轻子女的压力。

2 智能家居系统总体设计

2.1 智能健康管理系统

2.1.1 智能监护床。智能监护床通过光纤传感、压力传感、加速度传感技术等多重传感器技术协同合作,不同于单一的传感器技术,其不具有局限性,采样人在床上的状态数据后通过平台自主研发的算法分析系统研发出一份分析报告,如若异常,通过信号传输给社区和养老中心机构以便求得救援。智能护理床使得老人的身体各项数据可视化、收集系统化,其工作流程如图1。

图1

2.1.2 智能腕表。智能腕表主要是运用WIFI+GPS+北斗+重力感应+A-GPS 相结合的技术,具有心率检测、微聊、语音播报、睡眠监测、吃药提醒、久坐提醒、跌倒提醒、闹钟、危险区域自动报警,轨迹追踪等功能。其不需要老人亲自操作,可由子女在手机上完成配置、操作和监测。这样不仅不会给老人带来任何心理和使用上的负担,而且也可以让身在外的子女担负起照顾老人的责任和义务,这样当老人发生摔倒或者突发疾病时,可以第一时间得到救助。

2.1.3 智能药箱。智能药箱是一款专门为老年人设计,帮助他们按时吃药的药箱。它能够按照准确的时间提醒老人吃药并能够将老人的服药信息传送至云端,这样子女或者监护人便可以查看到老人的服药状况。其工作流程也非常简便,子女在离家前可以将药物的保质期输入到药箱的系统中,并将一周所需要的药物分类放入药箱中,智能药箱可以将每天应该服用的药量装入药杯中,当到了指定时间,药箱会想起闹钟的声音来提醒老人吃药,老人只需要按动取药按钮,药箱便会自动弹出该吃的药,并有语音提示功能,其还能进行屋内湿度和温度智能监测,在每天的固定时间,智能药箱会传输老人服药信息等数据到智能平台终端,老人的子女可以通过平台APP 查看记录。

2.2 智能安防系统

2.2.1 智能门禁。以住宅为基础,利用物联网技术支持,对进出家居设置权限,用户可通过指纹、面部、密码进行解锁,视频监控模块可以实时监控人员进出状况,系统管理平台会储存所有的进出记录以及状态记录,对非正常进入人员可进行异常报警模块并进行自动防护,有效保护老人安全。而且用户可以远程控制家内的门锁开关,这样可以很好地为孩子或者老人没带钥匙提供帮助。其工作流程如图2 所示。

图2

2.2.2 远程监护系统。该系统由便携式监护装置终端、移动物联网云平台端、社区监护管理软件以及手机客户端软件几个层次构成,子女可以通过手机客户端,实时查看老人的生活状况。其框架如图3。

图3

2.2.3 紧急求助系统。紧急求助系统贯穿整个建筑房间,通过网络与通信技术相结合,在客厅、卧室床头、卫生间、厨房等地安装紧急求助按钮,当老人遇到紧急情况的时候,可以一键按动,如果发生摔倒按不到按钮等情况,可以使用其的语音识别操作,然后通过通信系统传递给邻居和子女手机上。

2.3 智能服务系统

智能服务系统是以老人的需求为基础,集住宅设备控制及环境监控于一体,提供全方位的信息交换功能,并通过物联网技术进行数据信息交流,主要作用是满足老人在精神、休闲、情感和生活方面多元化的需求。

智能服务系统主要有以下子系统：

2.3.1 智能机器人“小康”。该智能机器人具备提醒、监测、护理和亲情互动等功能,其配备中装有嵌入式监控系统,其可以从其它设备接收数据,用来实时监控老人的行踪,保证老人的健康安全。智能机器人也可以使用边缘计算来处理自身数据,运用多传感器信息技术处理信息。老人只需要通过语音就可以实现某种操作,可以自动连接孩子视频,也可以给老人健康诊断,做出健康食物,定期扫描是否在安全范围内。技术流程如图4。

图4

2.3.2 智能马桶。智能马桶垫采用体征传感器技术,铺设在马桶圈内,监测老人因在厕所久坐,存在站立不起的风险,当监测到风险存在时,其会发出警报给家人或邻居,两旁设有可升降扶手,背后设有靠垫,其具有自动冲水的功能,给予老人最好的体验。其设计如图5。

图5

2.3.3 跌倒监护系统。其采用分层次的架构体系,主要是光纤传感器技术,内嵌入地板,与防滑材料结合进行实时监测,当老人跌倒在地上时,就可以将信号传输给家人或者邻居,为老人提供安全保障。系统结构如图6 所示。

图6

3 国内外发展现状

国内关于“物联网+”智能养老家居的研究近年来日渐丰富,政府也在医疗、养老、教育等方面积极推进“物联网+”模式,2012 年,全国老龄办首先提出了“智能化养老”的理念,鼓励支持开展智慧养老的实践探索。2015 年,国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》。但相比于国外较为完善的智能养老机制,我国的智能家居机制正处于发展期,还面临着许多理论与技术方面的问题。

近年来,我国对智能养老家居的探究主要集中在运用现状以及存在问题等方面。目前国内智能养老运用现状主要包括：

3.1 智能穿戴式设备

智能穿戴设备：通过智能监测手环、手机APP 等智能可穿戴设备对老人健康进行实时监测。

3.2 智能养老平台

智能养老平台拥有档案管理功能,可记录每位老人的健康状况、服药记录、监护人信息等,便于提高养老机构的管理效率的同时,也实现了对每位老人的个性化护理。

基于物联网的智能养老家居系统则是将智能穿戴设备与智能养老平台相结合的产物,智能养老家居系统不仅局限于此,它不是一个简单的叠加,而是一个有机的整合,它包括一系列子系统,子系统又包含一系列智能生活设备,通过这一有机组织实现对老人健康及生活的监测,基于物联网的智能养老家居系统有助于实现养老服务的人性化、便捷化和专业化,可以满足老年人对于不同服务的需求。

4 结论

总而言之,智能家居养老系统通过物联网技术改善老人的日常生活质量,对老人生活质量的提升起到了极其重要的作用,具有良好的可行性和巨大的市场前景。美中不足的是,项目开展的成本偏高。同时,智能系统在执行远程监控功能时也可能涉及一些隐私权的问题,使得部分老人觉得有监视感,不愿意使用。目前,国家对此表示支持,并大力宣传,但仍处于起步阶段。最终,智能家居养老系统的成功与否,将取决于在发展的过程中能否不断的解决问题,打造更好的发展前景。