基于可穿戴設(shè)備的老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計(jì)

摘 要：我國(guó)日益嚴(yán)峻的人口老齡化趨勢(shì)，使得老年人智能服裝的研究與發(fā)展獲得了更多人的關(guān)注，并成為未來服裝工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。本文通過調(diào)研和技術(shù)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)老年人智能服裝的發(fā)展及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整體分析，系統(tǒng)地梳理和總結(jié)了相關(guān)的研究成果，從可穿戴設(shè)備的使用入手，總結(jié)了老年人智能服裝在功能上的不同設(shè)計(jì)，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，提出了使用樹莓派作為可穿戴設(shè)備的載體進(jìn)行相應(yīng)功能的實(shí)現(xiàn)的方法。采用樹莓派作為多種傳感器的設(shè)備載體，完美地解決了性能優(yōu)化和設(shè)備散熱問題，同時(shí)它還擁有良好的數(shù)據(jù)傳輸特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用樹莓派作為可穿戴設(shè)備的載體進(jìn)行老年智能服裝設(shè)計(jì)的方案，是當(dāng)前技術(shù)條件下具有創(chuàng)新性的一種思路，也為老年人的智慧服裝創(chuàng)新和設(shè)計(jì)提供了一定程度的技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：可穿戴設(shè)備;老年人;智能服裝;樹莓派

目前，我國(guó)已處于人口老齡化階段，全國(guó)60歲以上的老年人口在2050年將接近5億，約占我國(guó)總?cè)丝诘?/3，約占世界老年人口的1/4。其中，獨(dú)居老人占了很大一部分比例。因此，可穿戴設(shè)備與老年服裝相結(jié)合所形成的老年智能服裝，[1]能夠通過科學(xué)技術(shù)有效提升智慧養(yǎng)老的可實(shí)施性，從而提高全國(guó)范圍內(nèi)的養(yǎng)老服務(wù)水準(zhǔn)。另外，目前的智能服裝[2]主要應(yīng)用在體育和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，產(chǎn)品發(fā)展未能充分考慮到其他領(lǐng)域不同消費(fèi)群體的需求，因此，將功能性傳感器設(shè)備與服裝相融合，設(shè)計(jì)出針對(duì)不同領(lǐng)域消費(fèi)者群體的新型可穿戴式智能服裝，[3]是未來服裝工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)和新機(jī)遇。[4]總體而言，基于可穿戴設(shè)備的老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計(jì)，[5]最終形成高效率、高品質(zhì)的養(yǎng)老服務(wù)，對(duì)我國(guó)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及和諧穩(wěn)定具有重要的意義，不但能夠?yàn)槠髽I(yè)的發(fā)展提供新的創(chuàng)新點(diǎn)和突破口，還可創(chuàng)造出舒適的智慧養(yǎng)老社會(huì)大環(huán)境。[6]

1 可穿戴技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 可穿戴技術(shù)的概念

可穿戴設(shè)備是指通過應(yīng)用可穿戴傳感器技術(shù)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钪械囊恍┐┐饔闷愤M(jìn)行智能化設(shè)計(jì)和開發(fā)后形成的設(shè)備。常見的可穿戴設(shè)備產(chǎn)品主要有手環(huán)、手表、眼鏡、手套、鞋襪、智能服裝等領(lǐng)域。[7]

智能服裝是隨著可穿戴設(shè)備的產(chǎn)生發(fā)展而衍生的一個(gè)重要分支，它作為可穿戴設(shè)備的切入點(diǎn)之一，已經(jīng)被全球眾多研究機(jī)構(gòu)和公司關(guān)注，并且在產(chǎn)品端開始布局。[8]智能可穿戴服裝可以通過一系列反饋機(jī)制，根據(jù)環(huán)境條件或其他外界因素的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)信息反饋和智能化分析。通過各類傳感器收集數(shù)據(jù)，通過各種信息通信服務(wù)將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器并進(jìn)行智能化分析，這是智能服裝的核心部分。

1.2 可穿戴設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

（1）通信技術(shù)。常用的幾種可穿戴設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信手段包括藍(lán)牙、WiFi、NFC、ZigBee等技術(shù)，根據(jù)可穿戴設(shè)備所應(yīng)用的不同場(chǎng)景，可選用合適的通信手段。

（2）傳感器。可穿戴設(shè)備根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和使用群體的差異性，會(huì)采用若干個(gè)不同類型的傳感器來實(shí)現(xiàn)感知功能。[9]可穿戴設(shè)備在硬件部分的核心便是傳感器，可感知和檢測(cè)某些形式的信息，并將其轉(zhuǎn)換為另一種形式的信息。傳感器具有多個(gè)不同的種類，其運(yùn)行原理也各有不同，所需檢測(cè)的信息對(duì)象涉及多種參數(shù)，按照它的工作原理、輸入信息和應(yīng)用范圍來分類。[10]

（3）柔性元件。穿戴設(shè)備的產(chǎn)品形式大多與使用者的某些特定部位有關(guān)。因?yàn)樾枰L(zhǎng)時(shí)間佩戴，因此產(chǎn)品在觸感和舒適度上會(huì)有更高的要求，需要符合人體工學(xué)設(shè)計(jì)，柔軟度也需要更加人性化，所以柔性元件是可穿戴設(shè)備中的重要一環(huán)。

（4）操作系統(tǒng)?？纱┐髟O(shè)備中所使用的操作系統(tǒng)仍處于初步階段，市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的可穿戴設(shè)備操作系統(tǒng)分為以下幾類：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、三星的Tizen操作系統(tǒng)、蘋果的iOS系統(tǒng)以及谷歌的Android操作系統(tǒng)。

2 老年智能服裝特點(diǎn)

2.1 用戶分析

老年智能服裝是指在保證舒適著裝的情況下，融合IT技術(shù)，有效防止各種內(nèi)外部因素對(duì)老年人健康的不良影響，同時(shí)還具有各種智能功能服務(wù)的服裝。

我國(guó)官方機(jī)構(gòu)公布的數(shù)據(jù)顯示，目前，我國(guó)60歲以上的老年人數(shù)量已接近2.5億，是世界上唯一一個(gè)老年人口超1億的國(guó)家，在2050年，我國(guó)老年人口數(shù)量將占全國(guó)總?cè)丝跀?shù)量的1/3。老年人口的不斷增加使得老年人的身心健康問題逐漸成為我國(guó)的一個(gè)社會(huì)性難題。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2020年，中國(guó)的老年消費(fèi)市場(chǎng)將為3億～4億元，而服裝是老年人消費(fèi)領(lǐng)域的重要組成部分，將服裝面料、設(shè)計(jì)、制作、IT技術(shù)應(yīng)用等多個(gè)方面相融合，設(shè)計(jì)開發(fā)出既滿足老年人需求、又具有市場(chǎng)開發(fā)潛力和發(fā)展空間的老年智能服裝，就顯得尤為重要。

從身體機(jī)能方面來看，隨著年齡的增長(zhǎng)，老年人的生理機(jī)能逐漸下降，老年人的身體指標(biāo)隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，傳統(tǒng)的物理檢測(cè)產(chǎn)品已經(jīng)不再適合老年人的日常使用，可穿戴設(shè)備的特性更加符合老年群體的需求。通過可穿戴設(shè)備對(duì)老年人進(jìn)行身體機(jī)能指標(biāo)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)，可準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地獲取老年人的具體身體狀況，然后根據(jù)數(shù)據(jù)指標(biāo)來對(duì)老年人進(jìn)行有針對(duì)性的護(hù)理和治療。老年人用戶群體已經(jīng)成為一個(gè)重要的社會(huì)群體，設(shè)計(jì)出一款能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控老年人身體健康狀況，滿足老年用戶生理和心理需求的老年智能服裝是社會(huì)發(fā)展的必然要求。

2.2 用戶特點(diǎn)分析

老年智能服裝將各類生物傳感器、微型處理器、柔性顯示屏等與老年服裝相結(jié)合，通過血壓、心率、心電等傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人的身體數(shù)據(jù)，并通過微型處理器進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，通過通信協(xié)議傳輸?shù)酱鎯?chǔ)單元及顯示單元中進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存及可視化。

在使用特點(diǎn)上，主要從以下幾個(gè)方面考慮：

第一，功能：提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的身體檢測(cè)數(shù)據(jù)。

第二，外觀：老年人對(duì)服裝造型和色彩偏向于保守類型。

第三，位置：考慮到老年人的使用心理，可穿戴設(shè)備的安放位置應(yīng)從隱私性及方便性方面考慮，貼近老年人的使用習(xí)慣。

第四，適用性：可穿戴設(shè)備的體積一般偏小，顯示終端應(yīng)考慮字體大小及語音輸出的問題。

第五，操作：操作應(yīng)簡(jiǎn)單易懂，一站式操作較符合老年人用戶群體的使用特性。

3 老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 產(chǎn)品定位

目前，老年智能服裝在功能上需要考慮的方面有：檢測(cè)數(shù)據(jù)是否全面、數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、采集的數(shù)據(jù)發(fā)送是否完整及時(shí)、是否能夠?qū)Λ@取的體征數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化分析并加以歸納應(yīng)用等。一一實(shí)現(xiàn)以上方面，才能最大程度地發(fā)揮老年智能服裝的優(yōu)勢(shì)。

在具體功能的實(shí)現(xiàn)上，主要包含以下幾個(gè)功能：

第一，老人跌倒報(bào)警及實(shí)時(shí)定位功能。

第二，實(shí)時(shí)檢測(cè)體溫、心率等身體健康數(shù)據(jù)。

第三，提醒功能：提醒老年人規(guī)律飲水、服藥。

第四，運(yùn)動(dòng)量記錄。

3.2 產(chǎn)品功能

老年智能服裝在具體功能方面，主要通過軟件、硬件、服裝面料三個(gè)細(xì)化部分來一一實(shí)現(xiàn)。

老年智能服裝的硬件部分會(huì)根據(jù)用戶需檢測(cè)的不同身體部位而采用不同的生物傳感器，心率傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器等硬件部分負(fù)責(zé)對(duì)人體的生理指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。本設(shè)計(jì)采用樹莓派3作為可穿戴設(shè)備中的傳感器載體，結(jié)合老年智能服裝設(shè)計(jì)所需要的功能性傳感器，從而最終實(shí)現(xiàn)老年人智能服裝的應(yīng)用設(shè)計(jì)，通常智能服裝中的傳感器具有體積小、功耗低、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。所采用的樹莓派板卡如圖1所示。

老年智能服裝常常和智能設(shè)備相互配套使用，智能設(shè)備上的APP應(yīng)用可以進(jìn)行功能性的定制開發(fā)，從而滿足不同用戶群的不同身體部位檢測(cè)應(yīng)用。服裝上內(nèi)置的各類傳感器將收集到的老年用戶體征數(shù)據(jù)通過無線傳輸協(xié)議傳輸?shù)皆破脚_(tái)及本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)后，通過大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和分析，將最終的分析結(jié)果通過移動(dòng)端APP推送給監(jiān)護(hù)者，或?qū)⑿畔⑼ㄟ^其他可視化平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，從而突破空間限制，對(duì)老年人的身體狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的了解，以便監(jiān)護(hù)者采取及時(shí)的監(jiān)護(hù)措施。老年智能服裝系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

老年智能服裝的常用面料部分有兩種，即功能性面料和特殊面料。功能性面料本身并不具備智能化特點(diǎn)，它具有抗菌、透氣、排汗、防蛀等特性，常與各類電子硬件設(shè)備相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)服裝的智能化;特殊面料是指采用了新型材料生產(chǎn)工業(yè)而制成的智能面料，面料本身就具有判斷、智能調(diào)溫、傳感、預(yù)警等智能功效。

通過石墨烯材料加工而成的特殊面料目前已經(jīng)應(yīng)用在了調(diào)溫的夾克、滑雪服、內(nèi)衣等服裝上。融入微電子元器件的數(shù)字化纖維，可以通過自身或內(nèi)置的傳感器來進(jìn)行身體特征信號(hào)的收集，并進(jìn)一步通過傳輸數(shù)據(jù)形成閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)老年智能服裝的功能應(yīng)用。

3.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

從結(jié)構(gòu)款式上來講，老年智能服裝不但要表現(xiàn)出其科技感和功能性，還要體現(xiàn)出服裝的形體美。老年智能服裝的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從藝術(shù)和工程兩方面來設(shè)計(jì)，細(xì)節(jié)上還需要考慮不同性別款式和配色的區(qū)別以及不同季節(jié)的搭配。老年人消費(fèi)群體中很大一部分比例的用戶都希望智能服裝可以在日常生活中不分場(chǎng)合地著裝，還有少部分用戶需要智能服裝以內(nèi)衣的形式出現(xiàn)。因此，在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)重點(diǎn)考慮這兩款服裝類型的智能化應(yīng)用。老年智能服裝在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)以H、A、O型輪廓為主，忌過長(zhǎng)過短的輪廓，同時(shí)還要兼?zhèn)漭^高的穿著舒適度。老年人具有活動(dòng)量少、活動(dòng)幅度小的特點(diǎn)，因此，在服裝設(shè)計(jì)階段，需要考慮一定程度的寬松度，袖口、胸圍等部位的寬松設(shè)計(jì)能夠滿足老年人消費(fèi)群體對(duì)舒適性的需求，還需要考慮功能合理性和工藝經(jīng)濟(jì)性，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的大批量經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)目的。

4 結(jié)語

隨著我國(guó)老齡化社會(huì)的到來，老年智能服裝產(chǎn)業(yè)也將逐步發(fā)展起來，服裝也將從單一功能逐步向多元化功能發(fā)展。將新科技和新工藝應(yīng)用于老年智能服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可以更好地服務(wù)老年人，提高老年人的生活質(zhì)量。

本文通過分析不同性別款式的可穿戴設(shè)備的技術(shù)發(fā)展，提出應(yīng)用樹莓派板卡作為可穿戴設(shè)備的多種傳感器硬件載體，從而進(jìn)一步進(jìn)行基于可穿戴設(shè)備的老年智能服裝應(yīng)用設(shè)計(jì)，后續(xù)會(huì)陸續(xù)在老年智能服裝的各個(gè)功能環(huán)節(jié)進(jìn)行更進(jìn)一步的深入研究及應(yīng)用融合，最終形成一整套可供技術(shù)借鑒的老年人智能服裝應(yīng)用設(shè)計(jì)模塊，并嘗試將之應(yīng)用到產(chǎn)品市場(chǎng)推廣及相關(guān)項(xiàng)目研發(fā)中。

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作者簡(jiǎn)介：吳舢（1989—），女，碩士研究生，主要研究方向：服裝設(shè)計(jì)，服裝材料及智能服裝。