李天瑜 吳奕咖 吳馨怡 王佳妮 馬蕭麗 陳昌騰

摘要：該項(xiàng)目是在社區(qū)養(yǎng)老的基礎(chǔ)上，為居家老人設(shè)計(jì)的一款具備健康檢測、一鍵求助社區(qū)功能的智能輕便手環(huán)。該產(chǎn)品以方言識(shí)別為特色，旨在解決老人語言溝通問題，助力老人實(shí)現(xiàn)居家養(yǎng)老。

關(guān)鍵詞：居家養(yǎng)老；智能手環(huán)；方言

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）11-0084-03

1 研究背景及意義

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，由于老人跨地域流動(dòng)日益頻繁，養(yǎng)老服務(wù)信息經(jīng)常會(huì)在不同城市、不同社區(qū)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，這加大了社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)工作的難度[1]。因此，讓科技賦能，積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+養(yǎng)老”，用數(shù)字科技驅(qū)動(dòng)養(yǎng)老行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，提升傳統(tǒng)養(yǎng)老服務(wù)，已成為必然選擇。

“智慧養(yǎng)老”目前已成為改革傳統(tǒng)養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)、推動(dòng)養(yǎng)老服務(wù)智能化發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。它是指在原先的社區(qū)養(yǎng)老基礎(chǔ)上，加入物聯(lián)化（利用可穿戴設(shè)備技術(shù)對(duì)健康進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、疾病預(yù)防和管理，提高醫(yī)療保健效率）、互聯(lián)化、智能化的養(yǎng)老服務(wù)，主要面向以居家型為養(yǎng)老模式的老年人[2]。

2020年，關(guān)磊等人[3]提出以便攜式智能可穿戴設(shè)備為媒介，依托GSM通信技術(shù)，建立物聯(lián)網(wǎng)智能養(yǎng)老系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在子女客戶終端和社區(qū)服務(wù)平臺(tái)終端顯示老人的生活狀態(tài)并及時(shí)做出反應(yīng)。同年，王小榮等人[4]提出構(gòu)建智慧居家養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)APP應(yīng)用、家庭自動(dòng)化家電和身體健康監(jiān)測設(shè)備與社區(qū)端、子女端進(jìn)行信息交互，使子女能夠了解父母的健康狀況。因此，可穿戴式智能養(yǎng)老手環(huán)作為物聯(lián)化智慧養(yǎng)老模式的載體，其出現(xiàn)可以極大地滿足老年人及其子女的需求。

智慧養(yǎng)老系統(tǒng)通過芯片植入智能可穿戴設(shè)備和5G技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控老年人健康、生活及突發(fā)情況，提供無時(shí)空限制的居家養(yǎng)老服務(wù)，從而減輕子女的養(yǎng)老負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)工作原理主要分為三個(gè)步驟：數(shù)據(jù)采集、客戶端上傳、后臺(tái)分析判斷，共同構(gòu)成信息化、智能化的智慧養(yǎng)老系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用信息化拓寬養(yǎng)老服務(wù)渠道，整合居家老人、社區(qū)和養(yǎng)老資源，推動(dòng)養(yǎng)老服務(wù)智能化轉(zhuǎn)型。目前市場上的智能手環(huán)主要面向中青年，而針對(duì)老年人的手環(huán)存在操作復(fù)雜、功能不完善等問題。因此，本文在傳統(tǒng)可穿戴養(yǎng)老設(shè)備的基礎(chǔ)上引入方言識(shí)別技術(shù)，旨在解決老年人語言交流障礙，并增加社交功能，讓居家老人能夠享受社區(qū)交友和分享生活的零距離體驗(yàn)。

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品是一款集通訊、社交、醫(yī)療功能于一體的智能手環(huán)。它巧妙利用可穿戴設(shè)備技術(shù)，對(duì)老人的健康狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，有效預(yù)防和管理疾病，從而提高醫(yī)療保健效率。

2.1 心率監(jiān)測

心率、呼吸率、血氧飽和度是反映人體生理狀況的重要信號(hào)。目前，高精度心率測量的方法包括心電圖、脈搏血氧儀、光體積描記術(shù)等[5]。本款專為老年人設(shè)計(jì)的智能手環(huán)在健康監(jiān)測方面繼承了眾多智能穿戴設(shè)備的基礎(chǔ)功能。在心率監(jiān)測方面，本產(chǎn)品采用了光電容積脈搏波描記法（PPG） ，通過光電手段檢測人體組織中的血液容積變化。當(dāng)特定波長的光束照射到皮膚表面時(shí)，未被皮膚組織吸收的散射光會(huì)返回并被光電傳感器接收，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后，這些電信號(hào)最終反映為心率和血氧飽和度的數(shù)字信號(hào)，由芯片處理并傳輸。本系統(tǒng)全天候監(jiān)測用戶心率，一旦檢測到異常，會(huì)立即向手環(huán)關(guān)聯(lián)的手機(jī)用戶發(fā)出警報(bào)，并通過鈴聲提醒使用者尋找安全舒適的地方休息。同時(shí)，手環(huán)主界面會(huì)顯示紅色異常提醒，向路人傳達(dá)需要幫助的信息。

2.2 睡眠監(jiān)測

本產(chǎn)品利用光電容積脈搏波描記法測量脈搏率，進(jìn)而計(jì)算心率與心電圖相關(guān)參數(shù)（如心率變異性HRV） 。通過應(yīng)用心肺耦合算法，可以計(jì)算出呼吸頻率。這種方法通過過濾非呼吸誘導(dǎo)的心率變化引起的功率譜，提高了診斷的實(shí)用性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶睡眠數(shù)據(jù)的深入分析。本設(shè)備旨在通過睡眠監(jiān)測為用戶提供有益的睡眠信息和建議，幫助改善睡眠質(zhì)量。同時(shí)，能有效屏蔽老年人休息時(shí)的消息和電話提醒，為他們營造一個(gè)良好的睡眠環(huán)境。

2.3 跌倒檢測預(yù)警

本產(chǎn)品在老年人智能手環(huán)設(shè)計(jì)中特別加入了跌倒預(yù)警模塊，以應(yīng)對(duì)老年人可能發(fā)生的突發(fā)性跌倒。該模塊通過ADXL345傾角傳感器實(shí)時(shí)采集老人在日常活動(dòng)中產(chǎn)生的傾角數(shù)據(jù)。傳感器能夠采集X、Y、Z 三個(gè)方向的加速度數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)STC89C52進(jìn)行處理，從而判斷老年人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[6]。一旦系統(tǒng)檢測到跌倒?fàn)顟B(tài)，會(huì)立即發(fā)出報(bào)警聲音，提醒老人及周圍人群。同時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)發(fā)送報(bào)警短信至相關(guān)人員的手機(jī)，以最大限度地減輕老人可能遭受的傷害，并及時(shí)提醒他們尋求醫(yī)療援助。

3 產(chǎn)品特色和創(chuàng)新點(diǎn)

本文對(duì)智能養(yǎng)老手環(huán)提出以下創(chuàng)新點(diǎn)：（1） 在傳統(tǒng)手環(huán)的常規(guī)功能基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)報(bào)醫(yī)模塊和社區(qū)服務(wù)功能。老人可通過手環(huán)一鍵求助社區(qū)，用以解決一些日常生活需求或?qū)で笊踩戎?。?） 方言識(shí)別技術(shù)。從20世紀(jì)50年代開始，人們便對(duì)方言識(shí)別技術(shù)展開研究。最早的語音識(shí)別系統(tǒng)基于模擬電路實(shí)現(xiàn)，且僅能處理有限的詞匯。經(jīng)過多年研究，至2020年，最新的發(fā)展包括使用Transformer模型進(jìn)行語音識(shí)別、自監(jiān)督學(xué)習(xí)減少標(biāo)注數(shù)據(jù)需求、聯(lián)合學(xué)習(xí)語音識(shí)別和語義理解等。與其他技術(shù)領(lǐng)域的交叉應(yīng)用，如自然語言處理和知識(shí)圖譜結(jié)合，推動(dòng)了語音識(shí)別技術(shù)的創(chuàng)新，方言識(shí)別技術(shù)也更為成熟。本產(chǎn)品采用基于遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN） 的在線方言識(shí)別算法和基于聲學(xué)模型的快速方言識(shí)別方法，使實(shí)時(shí)場景下的方言識(shí)別更高效穩(wěn)定，為老人提供更好的服務(wù)。以浙江方言為例，聲學(xué)模型訓(xùn)練流程如圖1所示。

3.1 自動(dòng)報(bào)醫(yī)

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人階段性的生命體征數(shù)據(jù)的分析，具有輔助診療和及時(shí)報(bào)醫(yī)的作用。養(yǎng)老手環(huán)作為老年人身體數(shù)據(jù)的采集端，確保在老年人居家睡眠及戶外活動(dòng)期間，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)不間斷的生命體征數(shù)據(jù)（包括呼吸頻率、血壓、心率、血氧飽和度等）采集并上傳至生命體征監(jiān)測服務(wù)器[7]。通過5G通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與簽約醫(yī)療中心服務(wù)器之間的持續(xù)通信、傳輸和存儲(chǔ)。日常累積的生命體征健康監(jiān)測數(shù)據(jù)將以量化的形式展現(xiàn)。當(dāng)身體某項(xiàng)指標(biāo)急劇飆升或驟降偏離標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，智能手環(huán)將自動(dòng)開啟120呼叫模式，并自動(dòng)向急救中心提供使用者在智能手環(huán)中綁定的家庭、用戶信息，同時(shí)自動(dòng)定位當(dāng)前地點(diǎn)，并通過手環(huán)的通話功能向接聽者播報(bào)，從而為使用者的安全保駕護(hù)航。同時(shí)，為防止手環(huán)對(duì)信息的誤判，使用者能在十秒內(nèi)通過長按手環(huán)屏幕來取消自動(dòng)報(bào)醫(yī)功能，減少對(duì)醫(yī)療資源的浪費(fèi)。

3.2 方言一鍵求助

傳統(tǒng)智能手環(huán)的語音識(shí)別技術(shù)主要服務(wù)于普通話用戶，解決一些基本問題，但在對(duì)老年人的人文關(guān)懷方面尚存不足。本產(chǎn)品的創(chuàng)新之處在于融入了方言識(shí)別技術(shù)，使其更貼近老年用戶的實(shí)際需求，并根據(jù)這一創(chuàng)新功能滿足老年人多樣化的使用場景。

3.2.1 上門維修服務(wù)

在當(dāng)今社會(huì)，獨(dú)居老人在物品維修方面普遍面臨以下三種情況：一是隨著科技不斷進(jìn)步，家電更新?lián)Q代速度加快，許多老年人對(duì)于電子產(chǎn)品的維修感到困難；二是由于老年人身體機(jī)能下降，對(duì)于高處的燈泡、低處的水管等難以進(jìn)行維修；三是獨(dú)居老人信息獲取渠道有限，難以自行找到維修工人上門服務(wù)。針對(duì)這些問題，本產(chǎn)品在一鍵求助功能中加入了上門維修服務(wù)。老人在遇到需要維修的情況時(shí)，只需按下一鍵求助按鈕，用普通話或方言說明需求，系統(tǒng)識(shí)別并處理后，將信息傳輸至社區(qū)端。社區(qū)核實(shí)信息后，會(huì)安排合適的維修人員上門服務(wù)。若用戶滿意，維修任務(wù)即告完成；若有其他問題，可進(jìn)一步協(xié)商解決。此外，若手環(huán)本身出現(xiàn)故障，用戶可通過特定按鈕觸發(fā)維修需求，云服務(wù)平臺(tái)接收并處理相關(guān)信息，確保維修服務(wù)的高效協(xié)調(diào)。

3.2.2 求救求助服務(wù)

本手環(huán)基于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、太陽能技術(shù)、5G和GPS服務(wù)，構(gòu)建了一個(gè)集一鍵報(bào)警、廣播、視頻報(bào)警、語音報(bào)警、聯(lián)網(wǎng)報(bào)警、遠(yuǎn)程喊話、報(bào)警定位和網(wǎng)絡(luò)報(bào)警于一體的緊急求救和語音廣播聯(lián)網(wǎng)報(bào)警平臺(tái)。該平臺(tái)具有報(bào)警及時(shí)、方便、隱蔽的特點(diǎn)，并能自動(dòng)彈出報(bào)警定位和現(xiàn)場視頻，極大彌補(bǔ)了現(xiàn)有報(bào)警系統(tǒng)的不足，滿足了人員實(shí)時(shí)報(bào)警的需求。

本手環(huán)的求救服務(wù)主要包括兩個(gè)方面：一是通過健康檢測功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測到老人某項(xiàng)或某些指標(biāo)異常時(shí)，會(huì)及時(shí)通知社區(qū)，社區(qū)將根據(jù)情況派出工作人員前往查看或送醫(yī)；二是當(dāng)老人遇到突發(fā)情況但系統(tǒng)無法檢測時(shí)，可長按一鍵求助按鈕，通過語音向社區(qū)傳達(dá)求助信息。若20秒內(nèi)無聲音，系統(tǒng)將自動(dòng)開啟緊急通報(bào)模式，彈出報(bào)警定位和現(xiàn)場視頻，并向預(yù)設(shè)的緊急聯(lián)系人或監(jiān)護(hù)人發(fā)送求助信息，同時(shí)通知社區(qū)派人前往老人所在地。此外，手環(huán)還設(shè)有日常求助功能鍵，方便老人在日常生活中遇到其他問題時(shí)向社區(qū)或聯(lián)系人求助。手環(huán)內(nèi)部的傳感器和通信模塊能夠?qū)崟r(shí)檢測用戶操作、獲取位置信息，并通過無線通信方式將信息傳輸給接收端，確保求助信息的及時(shí)傳遞和處理。

4 市場前景預(yù)測

4.1 老齡化程度加深

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)，截至2022年底，我國60周歲及以上老年人口總數(shù)已達(dá)到28 004萬人，占總?cè)丝诘?9.8%。其中，65歲及以上的老年人口更是占總?cè)丝诘?4.9%。與前一年相比，60歲及以上的老年人口增加了1 268萬人，老齡化程度進(jìn)一步加劇。由于人口的出生率持續(xù)走低，獨(dú)生子女?dāng)?shù)量不斷增加，空巢老人和失能老人的比例也呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。目前，空巢老人的數(shù)量已高達(dá)1億，失能老人數(shù)量也超過了4 000萬。這使得許多老年人面臨著老無所養(yǎng)、老無所依的困境，我國的養(yǎng)老問題日益凸顯。因此，可以認(rèn)為本產(chǎn)品的市場潛在消費(fèi)人群非常龐大[8]。

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，年輕人為了工作而忙碌奔波，往往忽視了對(duì)父母的照顧，甚至在父母遇到問題時(shí)也不能及時(shí)趕回。獨(dú)居在家的年邁父母由于缺乏有效的護(hù)理和監(jiān)護(hù)，往往無法及時(shí)察覺異常情況，這常常造成無法挽回的遺憾。因此，本產(chǎn)品的推出不僅有效緩和了老齡化現(xiàn)階段的困境，也大大減輕了年輕人的壓力。

4.2 智能養(yǎng)老市場存在缺口

當(dāng)前，中國正處于老齡化的加速期，這給整個(gè)養(yǎng)老體系帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的養(yǎng)老機(jī)構(gòu)和家庭養(yǎng)老模式在應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)時(shí)，面臨著諸多問題和困難。因此，開發(fā)以社區(qū)為基礎(chǔ)的新型智慧養(yǎng)老模式顯得尤為迫切和重要。社區(qū)養(yǎng)老模式以家庭為核心、社區(qū)為基礎(chǔ)，為老年人提供日間照料、生活護(hù)理、家政服務(wù)和精神慰藉等服務(wù)。然而，作為新養(yǎng)老模式的“社區(qū)養(yǎng)老”目前仍處于初期開拓發(fā)展階段，存在設(shè)施不完善、養(yǎng)老設(shè)施質(zhì)量參差不齊、人員素質(zhì)不一等問題，這使得部分受眾對(duì)此持謹(jǐn)慎態(tài)度。

本產(chǎn)品通過提出智慧養(yǎng)老的概念，在傳統(tǒng)社區(qū)養(yǎng)老的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和智能技術(shù)，提供更智能化的養(yǎng)老服務(wù)，旨在應(yīng)對(duì)我國老齡化所帶來的社會(huì)困境，如空巢家庭增多、社區(qū)養(yǎng)老設(shè)施不足等問題，從而有效彌補(bǔ)市場缺口。

5 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了智能手環(huán)在智慧養(yǎng)老中的應(yīng)用，旨在通過這一創(chuàng)新產(chǎn)品為老年人提供更人性化的照護(hù)服務(wù)。通過應(yīng)用智能手環(huán)，我們能夠有效地整合居家老人與社區(qū)、醫(yī)療資源之間的關(guān)系，為老年人提供預(yù)防、提示、互助、社交等全方位的智慧養(yǎng)老服務(wù)。未來的研究將致力于進(jìn)一步加強(qiáng)模型的訓(xùn)練，提升手環(huán)的智能交互能力，并探索多元化的商業(yè)化模式，以降低用戶使用成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的普及化。這項(xiàng)研究不僅為智能可穿戴設(shè)備在傳統(tǒng)養(yǎng)老領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有益借鑒，也為解決老齡化社會(huì)問題做出了積極探索。

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