基于數(shù)據(jù)融合的分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng)應(yīng)用

徐立宇

摘 要：在信息化技術(shù)不斷應(yīng)用和深化的今天，一種基于數(shù)據(jù)融合的分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng)的應(yīng)用研究能夠有效改善老人的養(yǎng)老問題。因此，文章從該系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及分布式系統(tǒng)的概念內(nèi)涵做了解釋，并對基于數(shù)據(jù)融合的分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng)平臺設(shè)計工作展開了詳細(xì)的分析。最后，文章從組織架構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)層面對基于數(shù)據(jù)融合的分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并分析了系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，旨在以此研究為我國智能養(yǎng)老系統(tǒng)的發(fā)展和完善提供重要的理論支撐，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)老齡化社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)融合;分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng);應(yīng)用

0? ? 引言

隨著社會老齡化程度的日益加深，在未來的20～50年內(nèi)，我國的老人如何養(yǎng)老已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)心的一個社會問題，在中國人傳統(tǒng)的思想觀念里，老有所養(yǎng)是生活的重要保障，而我國20世紀(jì)計劃生育政策的開展盡管使得我國短期內(nèi)的人口數(shù)量得到了有效的控制，但從長期來看，直接導(dǎo)致我國持續(xù)向人口老齡化邁進(jìn)，在這樣的環(huán)境背景下，如何解決未來老齡化社會中的養(yǎng)老問題變成了人們需要考慮的主要問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國社會發(fā)展中的應(yīng)用不斷深入，智能化的養(yǎng)老體系也逐漸收到人們的廣泛關(guān)注，這種系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)既能夠?qū)先说纳眢w健康狀況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，也能夠幫助老年人提升生活質(zhì)量和便利性。因此，基于數(shù)據(jù)融合的分布式養(yǎng)老系統(tǒng)的創(chuàng)設(shè)對于保障老年人的生活質(zhì)量，推動老年人在養(yǎng)老院的智能化養(yǎng)老，保障我國社會在老齡化時代的和諧發(fā)展具有十分重要的作用。

1? ? 概念內(nèi)涵

1.1? 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)又稱作信息融合技術(shù)，主要對計算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中形成的多源信息進(jìn)行有效融合和處理的一種技術(shù)，起源于20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)是在模仿人類處理自身信息的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在人類社會中，人類通常會利用自身的嗅覺、視覺以及聽覺功能等將外部的實(shí)物轉(zhuǎn)化為信號傳遞給大腦，再在大腦內(nèi)部結(jié)合以前的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的處理分析和推理過程，從而實(shí)現(xiàn)對外部實(shí)物的判斷。這一系列的過程同樣體現(xiàn)在數(shù)據(jù)融合技術(shù)中，與人類大腦運(yùn)作具有一定的相似性，在計算機(jī)系統(tǒng)中，通過對多個傳感器收集到的數(shù)據(jù)信息在時間或者空間上進(jìn)行冗余互補(bǔ)，從而結(jié)合計算機(jī)內(nèi)部的運(yùn)行程序?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行多元組合和推理，進(jìn)而獲得基礎(chǔ)性認(rèn)知、描述以及解釋的一個過程[1]。由此可以看出，數(shù)據(jù)融合技術(shù)是一種自動化的信息綜合處理技術(shù)，行業(yè)內(nèi)的專家將這一技術(shù)進(jìn)行了科學(xué)的定義：通過充分利用傳感器形成的多元信息的互補(bǔ)性和計算機(jī)的智能化運(yùn)算體系，將不同時間和空間下的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，進(jìn)而形成對現(xiàn)實(shí)環(huán)境的精確描述，準(zhǔn)確識別和判斷的過程，對于提升決策信息質(zhì)量具有十分重要的應(yīng)用價值。

1.2? 分布式系統(tǒng)

分布式系統(tǒng)是近兩年在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的一門軟件操作系統(tǒng)，目前關(guān)于該系統(tǒng)的定義還缺乏一致性，系統(tǒng)的相關(guān)研究專家認(rèn)為分布式系統(tǒng)是由許多相互獨(dú)立的計算機(jī)形成的集合體，而系統(tǒng)用戶則將其定位為一臺相對較大的計算機(jī)。在分布式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成上，確實(shí)是由一個個獨(dú)立運(yùn)行的計算機(jī)形成的，不同物理和空間環(huán)境下形成的計算機(jī)邏輯資源能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行信息交互工作;在分布式系統(tǒng)的軟件構(gòu)成上，用戶對系統(tǒng)的使用過程認(rèn)為是由一個計算機(jī)構(gòu)成的，從這一方面來看，系統(tǒng)中確實(shí)存在一個以全局的方式對計算機(jī)信息資源進(jìn)行管理的分布式操作系統(tǒng)，承擔(dān)著對硬件環(huán)境下多個計算機(jī)的綜合信息處理過程。這種硬件和軟件的綜合分布和構(gòu)成使得分布系統(tǒng)是具有高度的內(nèi)聚性和透明性等基礎(chǔ)特征，從而能夠使系統(tǒng)用戶連接所需要的資源時更加便捷，從而強(qiáng)化了系統(tǒng)的應(yīng)用功能[2]。

2? ? 基于數(shù)據(jù)融合的分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng)平臺設(shè)計

2.1? 分布式融合系統(tǒng)

分布式融合系統(tǒng)是由多臺計算機(jī)系統(tǒng)在相互獨(dú)立的狀態(tài)下，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為支撐來實(shí)現(xiàn)不同場所資源信息交換工作的系統(tǒng)，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，不同計算機(jī)在數(shù)據(jù)量的傳輸過層中會產(chǎn)生大量的冗余信息和數(shù)據(jù)，直接影響系統(tǒng)的傳輸速度，而分布式系統(tǒng)的應(yīng)用能夠在服務(wù)器的傳輸前端對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行定量的特征提取，在特征層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合過程，最后利用融合系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)椒?wù)器終端來發(fā)揮作用。

分布式融合系統(tǒng)是以多個傳感器的相互工作來實(shí)現(xiàn)的，該系統(tǒng)在工作過程中由于數(shù)據(jù)融合的場所不同，有混合式、集中式以及分布式3種處理結(jié)構(gòu)。其中，集中式的處理對象是系統(tǒng)中的原始數(shù)據(jù)，由于是原始數(shù)據(jù)所以在傳輸過程中對信息的損失量相對較小，但是由于未經(jīng)篩選導(dǎo)致數(shù)據(jù)融合中心計算負(fù)擔(dān)相對較重，系統(tǒng)生存能力較差，容易出現(xiàn)崩潰的情況;分布式結(jié)構(gòu)的處理對象是前期經(jīng)過集中式結(jié)構(gòu)處理的局部數(shù)據(jù)，具有造價低和通信量小等特點(diǎn)，但由于是局部數(shù)據(jù)且經(jīng)過預(yù)處理，所以在傳輸過程中具有原始數(shù)據(jù)信息損失量大等缺點(diǎn)。

2.2? 分布式系統(tǒng)的平臺設(shè)計

將以上提到的分布式融合系統(tǒng)應(yīng)用在智能養(yǎng)老系統(tǒng)中，能夠進(jìn)一步提升養(yǎng)老系統(tǒng)的智能化水平，尤其是現(xiàn)階段無線式傳輸技術(shù)的應(yīng)用使很多設(shè)備擺脫了網(wǎng)線的限制，在分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng)中，各種各樣傳感器的應(yīng)用以及智能手環(huán)的應(yīng)用都能夠?qū)崟r采集老人的生命特征信息，也能夠在手環(huán)內(nèi)部系統(tǒng)中直接完成對數(shù)據(jù)的處理和分析工作，隨后通過無線傳輸系統(tǒng)將處理的信息傳遞到系統(tǒng)的中間層，將其與圖像等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合，從而呈現(xiàn)出老人的身體狀況，具體工作流程如圖1所示。

在設(shè)計形成的這一系統(tǒng)中，總共分為4個模塊，分別是智能移動機(jī)器人、SOS智能呼叫中心、信息管理系統(tǒng)以及專家系統(tǒng)。這4個系統(tǒng)中，智能移動機(jī)器人是為了老人行動不便設(shè)置的，是放在老人身上的定位裝置，能夠自動定位位置來自動躲避障礙，老人的家人能夠通過系統(tǒng)的手機(jī)客戶端來智能遙控機(jī)器人，這個智能機(jī)器人的眼睛是一個攝像頭，能夠人為旋轉(zhuǎn)攝像頭來觀察周圍的環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控;在家人想與老人視頻聊天時，直接發(fā)送視頻請求，老人只需要選擇是否同意視頻請求便能夠與家人實(shí)時聯(lián)系，在智能養(yǎng)老系統(tǒng)中，老人還會隨身配備一個手環(huán)，手環(huán)上有呼叫按鈕，如果發(fā)生意外，通過手環(huán)便能夠直接通知與老人相關(guān)的家人、醫(yī)護(hù)中心以及護(hù)理人員，從而保證老人在出現(xiàn)問題的時候能夠及時呼叫救助，與此同時信息管理系統(tǒng)也會對老人的身體狀況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測并儲存在手環(huán)中，一旦SOS呼叫中心響應(yīng)了老人的呼叫，這些數(shù)據(jù)便會直接傳輸?shù)綄＜蚁到y(tǒng)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并形成健康數(shù)據(jù)匯報表傳輸?shù)金B(yǎng)老院的信息管理平臺上，一旦對老人展開救助，便可以直接在平臺上獲得身體數(shù)據(jù)信息以及歷史病例情況，從而幫助醫(yī)生在最短的時間內(nèi)了解老人身體狀況并及時給出治療方案[3]。

3? ? 基于數(shù)據(jù)融合的分布式智能養(yǎng)老系統(tǒng)的組織架構(gòu)及功能

3.1? 組織架構(gòu)

基于數(shù)據(jù)融合的智能式養(yǎng)老系統(tǒng)是用戶層、中間層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層5個層級組成的，其中，感知層處于最低層次，是對老人身體狀況的直接感知，能夠利用智能手環(huán)實(shí)時讀取老人的生命體征信息，例如血壓、體溫、心跳以及呼吸頻率等等，在智能客戶端，老人的家人能夠隨時查看這些身體狀況，也能夠結(jié)合機(jī)器人與老人實(shí)時視頻，查看老人在養(yǎng)老院的狀況，這樣即使子女沒有時間親自看望老人，也能夠時常陪伴老人。

3.2? 系統(tǒng)功能

（1）佩戴手環(huán)。老人一旦入住療養(yǎng)院，成功建立電子檔案以后，就會獲得一個記載老人及家人詳細(xì)信息的智能手環(huán)，一旦帶上手環(huán)，該手環(huán)能夠?qū)崟r收集老人的各種生命體征，也能夠?qū)⒗先艘酝∈芬约吧罱ㄗh等存在手環(huán)數(shù)據(jù)庫中。

（2）智能移動機(jī)器人是由主機(jī)和控制端兩部分組成的。在主機(jī)中，老人的智能手環(huán)裝有GPS定位裝置，一旦啟動機(jī)器人，便能夠與手環(huán)形成數(shù)據(jù)連接，自動定位老人的位置，同時也會智能化識別障礙物，自動幫助老人躲避障礙物。當(dāng)老人要與子女聯(lián)系時，只需按動智能手環(huán)上的SOS呼叫中心選擇呼叫家人便能夠?qū)崟r與家人互動聊天;在控制端，這個系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是以客戶端的形式呈現(xiàn)出來的，能夠在智能手機(jī)和電腦上同步使用，這樣一來，客戶端便能夠與主機(jī)建立相應(yīng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而及時處理視頻請求，完成視頻通話過程[4]。

（3）SOS呼叫中心。當(dāng)老人在感覺身體不適需要外界幫助時，直接按下智能手環(huán)上的呼叫按鈕便能夠與控制中心建立直接聯(lián)系，養(yǎng)老院的管理人員能夠通過實(shí)時控制智能機(jī)器人通過開啟視頻的方式了解老人所處的位置以及現(xiàn)階段的具體情況，從而結(jié)合情況迅速做出相應(yīng)的反應(yīng)措施，如果老人突然喪失意識無法自主呼叫救助中心，那么智能機(jī)器人便能夠結(jié)合視頻圖像和智能手環(huán)采集到的生命特征信息及時準(zhǔn)確做出相應(yīng)的判斷，從而啟動自主呼叫模式向管理中心呼救，從而為老人爭取寶貴的救援時間。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張航，亓孝博，韋偉，等.基于信息分析的養(yǎng)老社區(qū)智能管理系統(tǒng)研究[J].無線互聯(lián)科技，2016（8）：55-57.

[2]熊亮.基于分布式壓力采集技術(shù)的養(yǎng)老監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究[D].大連：大連交通大學(xué)，2019.

[3]孟學(xué)潮，葉少珍.家庭智能養(yǎng)老監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計[C].北京：2015年全國工業(yè)控制計算機(jī)技術(shù)年會論文集，2015.

[4]張秋余，袁占亭.基于Oracle的分布式養(yǎng)老保險MIS系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[C].大連：大連-香港國際計算機(jī)會議論文集，1998.

（編輯 傅金睿）