廣西醫(yī)科大學(xué) 吳昊 唐忠

根據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)顯示，截至2020 年底，我國老年人口（60 歲以上）總數(shù)已達(dá)到2.64 億，占總?cè)丝诒戎氐?8.7%，預(yù)計在2035 年，老年人口將達(dá)到3 億以上。面對復(fù)雜嚴(yán)峻的社會養(yǎng)老問題，居家養(yǎng)老作為最符合傳統(tǒng)文化下國人長期形成的價值觀念，在多元化養(yǎng)老模式中占據(jù)基礎(chǔ)、主體、優(yōu)先且長期的地位。在推廣居家養(yǎng)老模式的同時，應(yīng)引入更多智能設(shè)備來改善老年人的居家服務(wù)環(huán)境，利用技術(shù)力量改善當(dāng)前養(yǎng)老資源不足、養(yǎng)老服務(wù)水平不均衡的狀況。本文以廣西地區(qū)為例，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧居家養(yǎng)老服務(wù)體系構(gòu)建中的具體應(yīng)用。

1 廣西地區(qū)城鎮(zhèn)居家養(yǎng)老現(xiàn)狀

廣西是我國西南地區(qū)最大的省級行政區(qū)，也是少數(shù)民族的聚居區(qū)。第七次人口普查的數(shù)據(jù)顯示，廣西60 歲以上的老年人口達(dá)到836 萬人，占總?cè)丝诒戎氐?6.69%，其中65 歲以上的老年人口占近四分之三，較2010 年人口普查數(shù)據(jù)上升了1.91 個百分點[1]。根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)2021 年民政事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》，截至2022 年底，在廣西注冊的養(yǎng)老機構(gòu)和設(shè)施共有112891 個，其中機構(gòu)583 個，床位數(shù)25.2 萬張，平均每1000 名老人僅擁有養(yǎng)老機構(gòu)床位數(shù)30 張。2022 年，廣西全區(qū)建設(shè)養(yǎng)老床位26.1 萬張，盡管床位數(shù)成倍增長，但養(yǎng)老機構(gòu)在疏解城鎮(zhèn)養(yǎng)老人口壓力上所發(fā)揮的作用極為有限，居家養(yǎng)老仍是該區(qū)老年人口養(yǎng)老的首要方式。城鎮(zhèn)養(yǎng)老資源緊張使居家養(yǎng)老資源供給不足、供給方式不匹配等問題相當(dāng)突出。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧居家養(yǎng)老服務(wù)中的應(yīng)用方向

在城鎮(zhèn)居家養(yǎng)老服務(wù)中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)接入智能設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)平臺和各種應(yīng)用，能夠?qū)崟r監(jiān)測與老年人的體能變化、健康狀況，預(yù)警安全風(fēng)險，同時提供多樣化的居家養(yǎng)老專屬服務(wù)，打造智慧化的居家養(yǎng)老服務(wù)體系，有效提升老年人的生活質(zhì)量和居家安全感。

2.1 老人健康管理

物聯(lián)網(wǎng)是智慧居家養(yǎng)老服務(wù)體系的基礎(chǔ)，能夠顯著提升居家養(yǎng)老的健康管理水平。在居家養(yǎng)老環(huán)境中安置智能設(shè)備和各類傳感器，如智能手表、手環(huán)等可穿戴設(shè)備能夠收集老人的心率、血壓、血氧、行動步數(shù)、睡眠質(zhì)量等各類數(shù)據(jù)，上傳至云端或手機App，方便子女的遠(yuǎn)程監(jiān)護，同時可以接入人工智能等，對老人的健康狀況作實時評估，長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)還能形成個性化的老人健康檔案和管理方案，協(xié)助醫(yī)生提供定制化的健康指導(dǎo)，及時給出干預(yù)意見。

2.2 智能家居

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家居系統(tǒng)與功能服務(wù)進行整合，從而使各種定制的設(shè)備職能有效服務(wù)于養(yǎng)老需求，如智能語音助理接入居家養(yǎng)老環(huán)境的各類電器設(shè)備，實現(xiàn)語音指令操控，減少不必要的家務(wù)活動；智能攝像頭、智能門鎖、煙霧報警器等設(shè)備，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程提醒、自動報警、一鍵求救等關(guān)鍵功能；智能床、智能座椅等可以根據(jù)老人睡眠時的慣用姿勢、睡眠時長、睡眠質(zhì)量調(diào)節(jié)硬度、高度、溫度等，為老人提供更適宜的居家環(huán)境。

2.3 多元生活服務(wù)

構(gòu)建智慧居家養(yǎng)老環(huán)境需要考慮到老年人的社交與情感需求，并提供定制化的生活服務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生成的數(shù)據(jù)，可以記錄老年人的位置信息、行動軌跡等，從而智能化地推薦適合老年人的社交活動，輔助醫(yī)生定期咨詢問診。同時，根據(jù)設(shè)備對居家環(huán)境中家電情況、室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測，幫助老人智能預(yù)約家政服務(wù)、自動購置日用消耗品等，使老年人更方便地管理個人生活。這些服務(wù)能夠幫助老年人隨時掌握自身狀況，同時加強與外界的交流，提高生活滿意度。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下廣西智慧居家養(yǎng)老服務(wù)體系的構(gòu)建

針對廣西地區(qū)城鎮(zhèn)居家養(yǎng)老的現(xiàn)狀問題，該區(qū)曾先后出臺了《關(guān)于建設(shè)養(yǎng)老服務(wù)業(yè)綜合改革試驗區(qū)的意見》《廣西促進養(yǎng)老托育服務(wù)健康發(fā)展三年行動方案（2021—2023 年）》《廣西壯族自治區(qū)“十四五”養(yǎng)老服務(wù)體系規(guī)劃》等政策，其中明確提出了智慧居家養(yǎng)老服務(wù)體系的構(gòu)建要求，即“推進智慧居家養(yǎng)老服務(wù)平臺建設(shè)”，實現(xiàn)“信息化、智能化、便捷化的居家養(yǎng)老服務(wù)”，同時鼓勵社會積極參與智慧居家養(yǎng)老設(shè)備、產(chǎn)品的研發(fā)與推廣。根據(jù)廣西城鎮(zhèn)居家老年人的實際需求，這一體系的構(gòu)建主要包括智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺和智能終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)兩部分。其中，智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺提供居家養(yǎng)老環(huán)境之外的數(shù)據(jù)采集，以及與政府、醫(yī)療機構(gòu)等第三方服務(wù)的合作，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于在智能終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)部分，實現(xiàn)采集和存儲生命體征、預(yù)處理健康數(shù)據(jù)等重要功能。

3.1 智能終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

3.1.1 生命體征采集

物聯(lián)網(wǎng)中智能設(shè)備的生命體征采集主要是通過體征感應(yīng)器中的測量模塊實現(xiàn)的。目前，主流的手持設(shè)備和智能穿戴設(shè)備幾乎都采用這種方式進行實時監(jiān)測，如心率測量、血氧測量等。相比傳統(tǒng)的指標(biāo)監(jiān)測方式，智能終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于可以細(xì)化到皮下、皮表的傳感器實時采集生命體征。以皮下植入的連續(xù)動態(tài)血糖測量為例，該測量主要采用微型酶電極的化學(xué)反應(yīng)方法，在電極端固化葡萄糖氧化酶，加快葡萄糖分解，根據(jù)電流讀取分解后葡萄糖的濃度計算血糖水平，監(jiān)測過程持續(xù)5min 左右即完成，設(shè)備隨后將動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至手機App 以進行可視化呈現(xiàn)。若監(jiān)測值不屬于正常范圍，則根據(jù)具體數(shù)值情況在App 端提出檢查建議或健康狀況告警，指出罹患糖尿病、高血壓等病癥的概率和建議。皮表的實時采集則以多維傳感設(shè)備為主，如實時采集血壓的智能血壓測量設(shè)備，則采用氣體壓力傳感器、電子排氣閥等，使加壓更平穩(wěn)、測量精度更高[2]。在完成周期性測量后，設(shè)備內(nèi)置的軟件系統(tǒng)能夠?qū)崟r控制其他相關(guān)硬件，以嵌入式的Web 服務(wù)器對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，數(shù)據(jù)傳輸至嵌入式Web 服務(wù)器后，被監(jiān)測程序提取不同信道的數(shù)據(jù)變量，緩存為CGI 格式的文件，檢查網(wǎng)絡(luò)連接并獲取到用戶端對緩存數(shù)據(jù)的訪問請求后，利用近場通訊或無線網(wǎng)絡(luò)等將處理結(jié)果發(fā)送到分析軟件，向App 傳輸各變量的Value 值，最終轉(zhuǎn)換成響應(yīng)的可視化指標(biāo)。在App 端突然離線、斷電或無響應(yīng)的情況下，程序會控制設(shè)備進行振動報警。

3.1.2 行動定位

行動定位功能主要搭載于老年人在家和外出時攜帶的定位終端設(shè)備。在信號較弱的區(qū)域，例如遮擋、陰暗和塵土較多的地方，使用RFID 無線通信技術(shù)內(nèi)置在設(shè)備中的RFID 標(biāo)簽和固定的讀寫器可以定位老年人的位置。在戶外，利用BDS 與GPS 雙定位模塊接收衛(wèi)星信號，對老人的位置進行持續(xù)追蹤。定位模塊的啟動時間一般控制在30s 以內(nèi)，每50ns 發(fā)送信號至嵌入式服務(wù)器，再由嵌入式服務(wù)器解碼為經(jīng)緯度信息，由社區(qū)運營商提供的GPRS 網(wǎng)絡(luò)上傳至云端服務(wù)器，最后，位置信息通過智能App 傳送給監(jiān)護人。物聯(lián)網(wǎng)作為連接公共網(wǎng)絡(luò)與智能設(shè)備的終端橋梁，為監(jiān)護人及時了解老人的出行動態(tài)和實時位置提供了極大的便利。

3.1.3 跌倒檢測

此類功能依托于智能穿戴設(shè)備中的主控處理器和加速度模塊（常見模塊如ADXL345、MMA7260Q、MPU6050等）協(xié)同作用實現(xiàn)。當(dāng)配合智能攝像頭和環(huán)境聲音傳感器使用時，能夠更好地發(fā)揮作用。跌倒檢測則主要依靠智能穿戴設(shè)備內(nèi)置的三軸加速度傳感器[3]，該傳感器能夠在1ms 以內(nèi)對突然的射頻信號進行捕捉，對傾斜時產(chǎn)生的靜態(tài)重力加速度以及運動沖擊時產(chǎn)生的動態(tài)加速度進行測量，再將瞬間加速度轉(zhuǎn)化為輸出的電壓值，利用內(nèi)置的軟件算法，即可對老人運動過程中是否跌倒作準(zhǔn)確判斷。該系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)下的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)智能穿戴設(shè)備跌倒檢測功能結(jié)構(gòu)Fig.1 Functional structure of fall detection of IoT smart wearable devices

該系統(tǒng)主控芯片的算法部分，基于重力建立人體與地面的垂直坐標(biāo)系，首先根據(jù)x、y、z三軸向上的加速度定義合加速度，根據(jù)合加速度的變化及其與重力加速度的差值判斷跌倒加速度變化。其公式為：

其中，cx、cy、cz分別為三坐標(biāo)軸方向上的加速度，c為合加速度。傳感器在運行時不斷記錄老人行動時的合加速度變化，在跌倒身體失重時，合加速度會減到最低，身體撞擊至地面時發(fā)生劇烈變化，其傳感器采集數(shù)值表現(xiàn)出“失重—撞擊（峰值）—靜止”的瞬時變化。但由于老人劇烈運動時也可能出現(xiàn)加速度波動的情況，因此該算法還要包含閾值設(shè)定和夾角計算，為波動變化設(shè)定0.4s 的階段間時間間隔以內(nèi)的時間閾值和1.8gn 的加速度臨界值，即可依靠計算判斷老人是否出現(xiàn)跌倒情況；再根據(jù)人與坐標(biāo)系內(nèi)各軸的夾角（包括圍繞x軸的側(cè)傾角、圍繞y軸的俯仰角和圍繞z軸的旋轉(zhuǎn)角）計算確認(rèn)失重和跌倒的程度。不同智能設(shè)備的算法之間可能存在差異，但在硬件構(gòu)造和判斷邏輯上大體相同，都是依靠主控芯片的算法運算和多模的傳輸協(xié)議完成必要的信息采集、處理與傳遞[4]。

3.2 智慧居家養(yǎng)老服務(wù)平臺的構(gòu)建思路

在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，居家養(yǎng)老所產(chǎn)生的各類服務(wù)需求都可以借助在線平臺上多方寫作的服務(wù)模式加以滿足。多方參與、共享醫(yī)療是近年來居家養(yǎng)老服務(wù)行業(yè)的發(fā)展趨勢，因此智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺的建設(shè)也要體現(xiàn)出符合該趨勢的業(yè)務(wù)運營模式，如廣西南寧的南寧市智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺，就采取與多家養(yǎng)老機構(gòu)、社區(qū)合作的方式構(gòu)建線上服務(wù)體系。

根據(jù)當(dāng)前較為成熟的物聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)成套方案，一般按照“終端物聯(lián)，服務(wù)互聯(lián)”的思路[5]，將其整體服務(wù)模式分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和用戶層。數(shù)據(jù)層的內(nèi)容由各服務(wù)方和居家老人主體共同提供，包括政府登記、醫(yī)療記錄、智能設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)等，形成每位老人專屬的電子健康檔案記錄，平臺的運營人員根據(jù)不同數(shù)據(jù)的性質(zhì)和使用需求，將其分發(fā)到家政服務(wù)、醫(yī)療體檢機構(gòu)等不同服務(wù)參與方。在業(yè)務(wù)層，第三方根據(jù)數(shù)據(jù)需求提供相應(yīng)服務(wù)，接受平臺對業(yè)務(wù)流程的監(jiān)督。在用戶層，則對接居家老人的物聯(lián)網(wǎng)居家環(huán)境，保證各穿戴設(shè)備、智能家居和手機應(yīng)用所產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)能夠及時進入在線服務(wù)平臺。

在平臺統(tǒng)一調(diào)度下，居家老人的隱私得到保護，體征數(shù)據(jù)得到集中的處理和傳輸，保證各方提供的服務(wù)受到監(jiān)管，同時增加養(yǎng)老服務(wù)的接入形式。居家長者的數(shù)據(jù)傳輸、養(yǎng)老政策的下達(dá)、服務(wù)平臺的監(jiān)督均由構(gòu)建平臺的官方負(fù)責(zé)，第三方機構(gòu)則在平臺的功能指導(dǎo)下提供養(yǎng)老服務(wù)。同時，根據(jù)平臺上對服務(wù)效果的反饋，第三方機構(gòu)可以不斷優(yōu)化服務(wù)提供方式，完成服務(wù)內(nèi)容的迭代。

4 結(jié)語

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入下，智慧居家養(yǎng)老服務(wù)體系的構(gòu)建具有明晰的技術(shù)前景，能夠有效解決廣西城鎮(zhèn)居家老年人面臨的各種養(yǎng)老問題，增強其晚年生活的幸福感。要實現(xiàn)該體系的成功構(gòu)建，需要繼續(xù)加強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在居家養(yǎng)老領(lǐng)域的研發(fā)力度和推廣程度，鼓勵各類社會力量參與智慧居家養(yǎng)老服務(wù)體系的建設(shè)和運營，引導(dǎo)、促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧居家養(yǎng)老領(lǐng)域的健康發(fā)展，通過軟硬件迭代提升養(yǎng)老服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)智慧養(yǎng)老服務(wù)體系的不斷完善與優(yōu)化。