基于人工智能的养老家居系统设计

周晓玲 廖茜 魏佳

摘 要：本文是以人工智能技术为支持，结合物联网创建智能养老家居系统，专为老年人创造智能化、便捷化、人性化、适老化的智能养老家居系统，在老人享受晚年幸福的同时减轻子女的压力。

关键词：智能养老家居系统;人工智能;物联网

一、发展背景

人工智能技术是引领社会进步和产业发展的重要力量，人口老龄化加速、养老服务需求增加促进了人工智能与养老服务的融合。因此国家积极鼓励人工智能与养老服务的融合，各级政府部门颁布了多个政策，并不断加大资金投入，使两者相互交融、相互促进，不断满足老年人多样化、个性化的养老需求，推动养老服务深层次的变革的同时，也促进了相关技术的不断发展和革新，人工智能下的智慧养老的发展势头在不断加强。

从已有的问卷调查和研究中可知，智能养老家居系统越来越受到国家的重视和老年人以及老年人子女的关心，主要对智能养老家居系统的智能、安全、便利、舒适度等重点关注，为此结合人工智能与智能养老家居系统，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。

在各种智能家居中安装人工智能，使各种智能家居拥有和人一样的思考模式及学习能力，让老年人在使用时不用像对机器般操作，而是像对人类一般交流沟通。同时让人工智能与物联网相结合，发挥出更大的作用，更好的助力养老家居系统。

智能养老系统市场的规模随着老年人口的增多而不断发展，有统计显示，2020年全球智能养老系统市场规模已增至37万亿元。而发达国家相继出台的人工智能养老发展战略和政策文件，为我国人工智能养老战略的实施提供了丰富的经验，随着我国人工智能在各个领域的发展取得了显著成果，国家积极鼓励人工智能与养老服务的融合，两者相互交融、相互促进，不断满足老年人多样化、个性化的养老需求，推动智能养老系统市场深层次的变革。2010年是养老服务信息化的起步阶段;2012年是探索阶段，全国老龄办首次提出“智能养老”的理念;2015年是试点阶段，智能养老被正式列入国家工程;2017年是示范阶段，三部委发布《开展智慧健康养老应用试点示范的通知》;2020年后是爆发阶段，适应智慧养老服务产业的各类企业基本建立，创新的服务模式不断涌现，投融资市场十分活跃。

二、主要产品及功能

智能护理床：隨着人的年龄增长，身体机能的下降是不可逆的趋势，针对失能失智的老年人，智能护理则需要代替人工护理。比如通过人工智能技术设计一个智能护理床，可接收语音、按键或大脑发出的指令，床面增加体温传感器、脉搏传感器、心电传感器等，可以自动采集使用者体温、脉搏等生理数据，并帮助行动不便的老人完成排便、穿衣、翻身、屈膝等动作，在智能床的设计中增加湿度感应器，通过对空气中水分的接收达到阈值后产生提示反应以帮助老人排便;其次是床椅的转换，变成轮椅后可转向、移动、升降等，对于在床上排便会有心理排斥感的老人也可通过轮椅移动到卫生间，升高到蹲便器上，变形轮椅以帮助老人排便，增加老人的自助方便性，照顾老人心里感受;最后就是为老人沐浴提供帮助，必须做到自动调节高度，保障老年人不会溺水，自动为老人沐浴，保证老人舒适度;还要配备专业护理功能，改善人体机能。而作为人工智能，除了基本的功能外，还要具备人为学习、积累、总结的能力，再结合物联网将老人的各项健康指标数据上传致智能养老家居系统终端，为社区养老服务提供数据基础，为子女关心老人身体健康提供途径。智能护理既能照顾老人的感受，为老人提供专业护理，还能节省人工护理成本。

智能管家：在人工智能机器人的系统中编辑各种处理日常家政服务的编码程序。智能管家致力于围绕老年人的家庭生活，提供定制化的服务，像一个真正的“管家”一样。它能服从老年人发出的各项指令，比如烹饪适合老人的美食、打扫家庭卫生、调控房屋温度光亮、监测家庭安全隐患、提供老年娱乐服务、维系亲情互动等，这些都由人工智能技术开发完成，为方便老年人使用，只需像与人交流一样发出指令即可;同时智能管家还可以进行有针对性的聊天和情感交流，利用人脸识别算法和人脸表情识别算法分析人的情感，最后让智能管家模仿真人类做出不同的情感表达，达到人机交互、情感交流的功能，对老年人起到一定的精神疏导作用;如果在此过程中遇到不明白的指令或语言，智能管家可以通过网络学习、积累、总结，实现自我提升，从而让老人的晚年生活变得舒适又多姿多彩。

智能健康监测系统：老年人的健康监测与疾病预防模块也是设计智慧养老系统中的核心问题。将人工智能设计的STM32F4主控芯片与物联网技术结合研发的健康监测系统镶嵌在养老家居中，可以实时监测老年人的健康状态，如血压、心率、温度等，能极大的避免突发性疾病的危害，同时也能提高养老产品的质量和拓展产品更高的市场。该健康监测系统在硬件方面采用了意法半导体的STM32F405RGT6处理器作为系统的主控、SIM800C模块作为远距离控制数据链，终端在子女手机上，能第一时间接收到相关监测参数。相关监测模块有气体检测模块，利用气体传感器可以检测老年人周围一氧化碳、液化气等有毒气体;还有生理参数检测模块，可以检测心率、血压参数，并可以根据这些数据进行老年人身体状态的跟踪对比;另外还有温湿度监测模块，可以对老年人居住环境进行检测，当超高设定值时就会触发警报。该智能养老健康监测系统从外部环境、老年人自身等因素考虑，达到了全面保护的作用，让在外的子女能实时关注老人健康，可以放心的工作。

智能防跌倒系统：老年人通常具有活动不便、腿脚不灵活等问题，可能会出现不慎跌倒、摔倒等行为。为此就需要识别跌倒的方法，可通过红外探测技术、高清影像采集技术、支持向量机的阈值分析人体跌倒的行为以及动态运动图像。基于SVM的阈值分析需要先进行阈值的设定，将跌倒行为分为失重、撞击、静止三个阶段，每个阶段都设置了不同的阈值，并都由上一阶段行为触发。对于出现第一阶段后，快速得出运动轨迹，得出是否跌倒的结论，最后决定是否给出预警，拥有该系统的机器人则可决定是否给出援助，防止老人跌倒。最后还得利用支持向量机用于区分跌倒行为和日常行动行为，对于老年人正常卧床、休息等日常行为则不必进行提醒。

智能洗衣机：在洗衣机中采用自主研发的智能感知系统，具备独立思考和学习的能力，老人可通过一键启动无需其他操作，洗衣机根据感知自动洗衣，并且安装人工智能语音，可根据用户习惯及要求回复用户，实现AI语音智慧洗;同时能根据产品状态提供故障自诊断服务，分布式语音交互解决方案，对于需要技术人员修理的问题可自行通知售后维修人员。

三、结论

人工智能是社会技术发展的趋势，养老服务是社会发展中产生的需求，两者结合下的智能养老家居系统迅速发展，并在市场推广和市场竞争下，促使人工智能和养老产品同时产生了质的飞跃，充分解决老人需求问题的同时大大提高了老人满意度，缓解了子女压力，维护了社会稳定，并促进了科技的进一步发展。

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