基于區(qū)塊鏈養(yǎng)老關(guān)鍵技術(shù)研究

柳亞輸LIU Ya-shu

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，泰州 225300）

0 引言

隨著第七次人口普查的結(jié)束，最新的普查數(shù)據(jù)顯示截至2020年我國的60歲以上人口比重為18.7%，遠(yuǎn)高于第六次人口普查的13.26%，65歲以上人口比重也由第六次人口普查的8.87%上升到13.5%[1]。隨著我國老齡化程度的快速加深，養(yǎng)老問題成為一個不容忽視的問題。隨著我國人口老齡化的快速發(fā)展，獨(dú)守“空巢”的老人日益增多，他們的身體健康問題令人堪憂，能在遠(yuǎn)程及時了解他們的健康狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時就醫(yī)成為家人的迫切愿望[2]。

社會老年化帶來的社會問題日益顯著，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步，如何利用高科技的發(fā)展，合理地整合、利用現(xiàn)有資源，并保證每個老年人有一個健康、舒適的晚年生活，已成為我們目前所急需解決的一個問題。2017年2月，工業(yè)和信息化部、民政部、國家衛(wèi)生計(jì)生委印發(fā)《智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃（2017-2020年）》，計(jì)劃在5年內(nèi)建設(shè)500個智慧健康養(yǎng)老示范社區(qū)[3]。

以此為契機(jī)解決這樣一個問題，一方面要研究開發(fā)更加先進(jìn)、便捷的醫(yī)療設(shè)備；另一方面要針對老年人的特點(diǎn)，提高老年人的自我健康意識，利用區(qū)塊鏈技術(shù)打造高效的智慧社區(qū)，實(shí)現(xiàn)對老人健康狀況的智能檢測、豐富其精神生活，提高服務(wù)的質(zhì)量。隨著區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，利用這些數(shù)字技術(shù)，幫助高齡老人、失能老人、半失能老人和空巢獨(dú)居老人，進(jìn)行智慧養(yǎng)老成為解決這一問題的一個有效的途徑。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

本文以社區(qū)養(yǎng)老和居家老年人為研究對象，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)，集線下游戲模式、手機(jī)移動端、遠(yuǎn)程監(jiān)控于一體的“智養(yǎng)云”智慧養(yǎng)老系統(tǒng)（圖1）。對老年人而言，通過參與游戲，不但豐富了自己的精神和文化生活，還能通過掙“錢”（游戲幣即智養(yǎng)幣）兌換自己需要的服務(wù)和物品，從而大大提高了生活的質(zhì)量。對于親人、服務(wù)人員和志愿者來說，通過自己參與游戲和幫助老人參與游戲，實(shí)現(xiàn)了一邊工作一邊玩游戲，掙的游戲幣，可以兌換自己需要的服務(wù)和物品，大大激發(fā)了他們參與工作的熱情和動力。此外老人隨時掌握自己的身體健康指標(biāo)，同時在遇到危機(jī)時刻，能夠得到及時救助。

圖1 “智養(yǎng)云”養(yǎng)老系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

通過“智養(yǎng)幣”這個鏈條，將親人、服務(wù)人員、志愿者和老人串聯(lián)起來；將家、社區(qū)、醫(yī)院和網(wǎng)絡(luò)平臺形成了一個完整的網(wǎng)絡(luò)；達(dá)到既能實(shí)現(xiàn)滿足老人一般的生活需求，又能為老人提供高質(zhì)量的精神文化生活。這種方式，大大加強(qiáng)了親人與老人，服務(wù)人員與老人，志愿者與老人的精神聯(lián)系，對失獨(dú)老人、孤寡老人和獨(dú)居老人形成一種有益的精神陪伴。該系統(tǒng)主要有健康監(jiān)測系統(tǒng)、智養(yǎng)云、智養(yǎng)幣三個模塊共同構(gòu)成。

1.1 健康監(jiān)測系統(tǒng)包含健康醫(yī)療、危險預(yù)警、自主響應(yīng)三個子模塊

健康監(jiān)測系統(tǒng)主要是利用與環(huán)境和健康信息相關(guān)的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、甲醛傳感器、可燃物傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⑿穆蕚鞲衅鞯炔杉先司幼…h(huán)境的各種影響健康的主要信息和老人的心率信息，起到日常健康檢測和緊急情況下病情預(yù)判的作用，減少診斷時間。通過單片機(jī)實(shí)施比對采集的信息，一旦采集的指標(biāo)達(dá)到設(shè)定值，自動預(yù)警；同時通過智養(yǎng)云關(guān)聯(lián)醫(yī)護(hù)機(jī)構(gòu)、社區(qū)及子女的手機(jī)，發(fā)送緊急呼救信息，及時對老人進(jìn)行救助。

1.2 智養(yǎng)云模塊包含益智游戲、供應(yīng)鏈監(jiān)測、AI交互、養(yǎng)老金融四個子模塊

益智游戲模塊主要分為線下游戲和線上游戲兩部分，以線下游戲?yàn)橹?。目前中國老年人的成長環(huán)境，大多數(shù)是在多子女和少互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境。這就決定老年人不同于現(xiàn)在的年輕人，對互聯(lián)網(wǎng)并無過度依賴，對于親戚、友情等的感情陪伴需求度很高；但是目前的情況是子女絕大多數(shù)不和老人一起生活，這就造成了感情陪伴的缺位。國家目前在大力推動社區(qū)居家養(yǎng)老。這種大趨勢下，社區(qū)居家養(yǎng)老的老人數(shù)量越來越多；借助社區(qū)機(jī)構(gòu)將同一小區(qū)或鄰近小區(qū)的老人，集中起來進(jìn)行線下游戲，可以有效緩解老人感情陪伴的缺位和營造令老人愉悅的精神環(huán)境。通過社區(qū)工作者，將老人線下游戲的積分轉(zhuǎn)換為線上的虛擬積分，可以有效激活年輕社區(qū)工作者的積極性；同時對于少部分對網(wǎng)絡(luò)比較熟悉，意愿度較高的老人，可以鼓勵其與同社區(qū)鄰近社區(qū)，相同興趣的老人在線上進(jìn)行游戲。

供應(yīng)鏈監(jiān)測模塊，借助于區(qū)塊鏈的分布式計(jì)算和信息無法纂改的絕對公平和透明的特點(diǎn)，將涉及老人日常食物從源頭采集、加工、運(yùn)輸和分裝等各個環(huán)節(jié)都納入其中，從而建立起可以實(shí)時倒查的全流程檢測；讓老人吃的放心、舒心，解決目前的信任危機(jī)和假冒偽劣的擔(dān)憂。

AI交互功能，主要用于老人獨(dú)處時，滿足老人的精神需求和必要的日?；緶贤ㄐ枨蟆Ｄ壳笆袌錾铣Ｒ姷挠兄悄芤粝?，智能家居和老人陪伴智能產(chǎn)品等設(shè)備。通過各種AI交互設(shè)備，收集老人的各種信息，分析老人的個性化需求，生成相應(yīng)的報告。在老人允許的情況下，提供給社區(qū)、子女、醫(yī)護(hù)和上門服務(wù)人員，從而能夠?qū)崿F(xiàn)私人訂制般的個性化服務(wù)。

養(yǎng)老金融借助于智能算法，對老人的資產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時針對目前的投資渠道進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為老人投資提供建議，同時對接銀行專業(yè)的理財人員，為老人定期服務(wù)，為其資產(chǎn)保值、增值提供保障。該項(xiàng)模塊借助于目前國家正在推進(jìn)的數(shù)字貨幣技術(shù)，通過區(qū)塊鏈技術(shù)確保老人財產(chǎn)的安全，防止財產(chǎn)損失。

1.3 智養(yǎng)幣模塊包含監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)則、智養(yǎng)云規(guī)則和云下規(guī)則

監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)則，該系統(tǒng)主要的主要規(guī)則是首先得到老人及其子女的允許，然后對老人居住環(huán)境及老人的心率等健康指標(biāo)進(jìn)行收集及監(jiān)測；該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時傳到智養(yǎng)云平臺，通過手機(jī)端可以同步查看，該平臺基于有限開放原則，提供老人的相關(guān)數(shù)據(jù)給子女、社區(qū)和醫(yī)護(hù)機(jī)構(gòu)使用。

智養(yǎng)云規(guī)則，借助物聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)智養(yǎng)云在手機(jī)、平板和電腦端部署。它具有可擴(kuò)展性，方便后期后續(xù)下添加其他應(yīng)用設(shè)備、端口和其他應(yīng)用；具有安全性，涉及的每一個網(wǎng)絡(luò)終端，應(yīng)該具有動態(tài)和靜態(tài)的加密功能。在數(shù)據(jù)傳輸和通信之間有網(wǎng)絡(luò)防火墻和通信安全設(shè)計(jì)，對于數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行定期檢測，以應(yīng)對異常情況，消除威脅。

云下規(guī)則，在線下的主要規(guī)則是公正、公平、透明。線下的游戲或者老人提供的力所能及的服務(wù)均換算為智養(yǎng)云上的虛擬游戲幣，線下游戲幣的獲取、支付所有的環(huán)節(jié)都透明、公正；各個環(huán)節(jié)都要在社區(qū)、老人和地方獨(dú)立機(jī)構(gòu)的監(jiān)管下運(yùn)行，以此確保公正透明。

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

通過系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，將整個系統(tǒng)分為三大模塊，遠(yuǎn)程健康檢測系統(tǒng)、智養(yǎng)云程序、智養(yǎng)幣，然后根據(jù)各個部分的功能分別進(jìn)行模塊數(shù)據(jù)采集及處理、程序設(shè)計(jì)、數(shù)字幣開發(fā)的工作，完成各個功能開發(fā)之后，依托智養(yǎng)幣，串聯(lián)各個模塊，進(jìn)行調(diào)試、修改完成整個智養(yǎng)云養(yǎng)老系統(tǒng)。

2.1 健康監(jiān)測系統(tǒng)

健康監(jiān)測系統(tǒng)通過采用stm32單片機(jī)如圖2所示、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)平臺OneNet和手機(jī)終端，對老人居住環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)老人的具體情況提供不同的監(jiān)測模塊，可以利用人體感應(yīng)或者光線強(qiáng)弱自動控制照居住環(huán)境燈光亮暗和開關(guān)，還可以對煙霧及火焰進(jìn)行監(jiān)測，可以結(jié)合消防設(shè)施自動進(jìn)行噴淋滅火操作或者預(yù)警有害氣體，還可以對人體的溫度、心率、血氧和脈搏進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，出現(xiàn)異?？梢酝ㄟ^OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺給親人、社區(qū)和120等緊急救助機(jī)構(gòu)通過手機(jī)發(fā)送求救信息和位置信息及時進(jìn)行救助。

圖2 健康檢測系統(tǒng)控制板

通過手機(jī)端可以遠(yuǎn)程監(jiān)測老人居住環(huán)境，如圖3所示該系統(tǒng)監(jiān)測了居住環(huán)境的人體溫度、環(huán)境濕度、光照、甲醛含量、苯、一氧化碳、氨氣、氫氣、酒精、煙霧和總揮發(fā)性有機(jī)物等11個指標(biāo)。該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)平臺OneNet，通過在老人居住環(huán)境中安裝單片機(jī)控制的傳感器采集環(huán)境和健康信息，實(shí)時上傳到物聯(lián)網(wǎng)平臺。老人的親人、社區(qū)工作者、醫(yī)護(hù)人員可以通過手機(jī)實(shí)時查看。老人遇到危險的時候，可以通過該終端直接一鍵報警或者撥打急救電話或者119，同時把該信息發(fā)送到老人的親人、工作人員以及鄰居的手機(jī)上，從而有效地保障了老人的人身安全。該終端監(jiān)測到老人又危險的時候，會通過手機(jī)app聯(lián)系相關(guān)人員和機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主動報警的功能。利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)建立老年人個人健康檔案，以便突發(fā)狀態(tài)可以縮短診斷時間；同時基于WIFI無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時健康監(jiān)測與智能手機(jī)實(shí)時互動，以便家人掌握家中老人的健康情況；為老人居家養(yǎng)老的日常健康監(jiān)測和生命安全打造了一道有力的屏障。

圖3 健康檢測系統(tǒng)手機(jī)檢測界面

2.2 智養(yǎng)云

智養(yǎng)云主要通過微信小程序和各種智能家居設(shè)備一起來實(shí)現(xiàn)其功能。益智游戲借助現(xiàn)有的比較成熟的娛樂游戲在小程序中加入端口，供應(yīng)鏈監(jiān)測采用二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)，智能家居設(shè)備和手機(jī)app結(jié)合實(shí)現(xiàn)AI交互功能，養(yǎng)老金融主要采用實(shí)時信息推送，銀行人員實(shí)時線上和定期線下服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。

開發(fā)“智養(yǎng)云”程序，依據(jù)智養(yǎng)的四個主要功能，益智游戲、供應(yīng)鏈檢測、AI交互和養(yǎng)老金融，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)開發(fā)。在程序設(shè)計(jì)過程中，尤其要注意程序與健康檢測系統(tǒng)和智養(yǎng)幣的兼容性；同時還要盡量簡化程序的操作和界面，以便于年富力強(qiáng)的老人操作?？紤]到老人的身體情況以及常用的app，選擇微信作為開發(fā)平臺，這樣易于被老人接受。

2.3 智養(yǎng)幣

互聯(lián)網(wǎng)打破了國家地域的限制，網(wǎng)絡(luò)世界成為各國治理競爭的重要地帶，其中數(shù)字貨幣的發(fā)展有可能突破世界各國的束縛，最終成為網(wǎng)絡(luò)世界廣泛流通的統(tǒng)一貨幣，促使互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化至高級階段——價值互聯(lián)網(wǎng)[4]。目前最火的數(shù)字貨幣Ethereum平臺可以發(fā)行自己的數(shù)字虛擬幣，利用虛擬幣充當(dāng)游戲積分和代幣，實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目的功能。

創(chuàng)建基于Ethereum的加密數(shù)字游戲代幣“智養(yǎng)幣”和白皮書?；谝蕴黄脚_，通過定義源代碼、定義“智養(yǎng)幣”、發(fā)行代幣三個步驟完成智養(yǎng)幣的開發(fā)。開發(fā)完成后，一個非常關(guān)鍵的工作是設(shè)計(jì)，智養(yǎng)幣在監(jiān)測系統(tǒng)、“智養(yǎng)云”和云下（涉及到老人的衣食住行、精神生活和理財?shù)雀鱾€方面）的流通機(jī)制及獎勵機(jī)制；然后還要在“智養(yǎng)云”上設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口，能夠?qū)⒅丘B(yǎng)幣和智養(yǎng)云有機(jī)結(jié)合起來。

基于Ethereum（以太坊）的智能合約，創(chuàng)建虛擬數(shù)字代幣“智養(yǎng)幣”；撰寫白皮書并且設(shè)計(jì)激勵措施，將該幣轉(zhuǎn)換為通過微信小程序中的積分和線下的道具獎勵積分融入老人生活的各個方面，構(gòu)建一個智養(yǎng)幣的生態(tài)系統(tǒng)，全面激發(fā)老人、親人、服務(wù)人員及志愿者等參與的主觀能動性，構(gòu)建完整養(yǎng)老生態(tài)鏈。

3 系統(tǒng)特色

本項(xiàng)目基于區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)的“智養(yǎng)云”養(yǎng)老系統(tǒng)，主要用區(qū)塊鏈技術(shù)整合養(yǎng)老金融、養(yǎng)老供應(yīng)鏈、養(yǎng)老養(yǎng)生健康醫(yī)療、AI智能硬件服務(wù)、養(yǎng)老益智游戲等關(guān)鍵技術(shù)，提升中老年人養(yǎng)老生活質(zhì)量，智慧養(yǎng)老及“互聯(lián)網(wǎng)+老人健康”提供了新的技術(shù)思路。

①本項(xiàng)目將機(jī)械機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動控制、電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多個學(xué)科進(jìn)行交叉融合進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)想。為“互聯(lián)網(wǎng)+老人健康”提供了新的技術(shù)思路。

②本項(xiàng)目率先將區(qū)塊鏈技術(shù)，應(yīng)用于智慧養(yǎng)老方面，形成了一種新的基于虛擬數(shù)字代幣的智慧養(yǎng)老模式。利用智養(yǎng)幣將健康檢測、游戲娛樂和老人日?？醋o(hù)服務(wù)融合起來，形成有效的正向激勵，激發(fā)所有環(huán)節(jié)的參與者，為老人打造立體式、全方位的看護(hù)、娛樂服務(wù)。通過“智養(yǎng)幣”這個鏈條，將親人、服務(wù)人員、志愿者和老人串聯(lián)起來；將家、社區(qū)、醫(yī)院和網(wǎng)絡(luò)平臺形成了一個完整的網(wǎng)絡(luò)；達(dá)到既能實(shí)現(xiàn)滿足老人一般的生活需求又能為老人提供高質(zhì)量的精神文化生活。這種方式，大大加強(qiáng)了親人與老人，服務(wù)人員與老人，志愿者與老人的精神聯(lián)系，對失獨(dú)老人和孤寡老人形成一種有益的精神紐帶。

③本項(xiàng)目將區(qū)塊鏈、數(shù)字代幣、手機(jī)app和線下道具一起，開發(fā)了一種新型的線上和線下一起玩的新適合老人的沉浸式游戲，為老人提供感情陪伴，愉悅其身心。對老年人而言，通過參與游戲不但豐富自己的精神和文化生活，還能通過掙“錢”（游戲幣即智養(yǎng)幣）兌換自己需要的服務(wù)和物品，從而大大提高了生活的質(zhì)量。對于親人、服務(wù)人員和志愿者來說，通過參與自己游戲和幫助老人參與游戲，實(shí)現(xiàn)了一邊工作一邊玩游戲，掙的游戲幣同樣可以兌換自己需要的服務(wù)和物品，大大激發(fā)了他們參與工作的熱情和動力。

本文研究的“智養(yǎng)云”智慧養(yǎng)老系統(tǒng)，可以讓老人隨時掌握自己的身體健康指標(biāo)，同時在遇到危機(jī)時刻，能夠得到及時救助；融合區(qū)塊鏈技術(shù)、微信小程序和線下游戲。從而大大增加老人的感情歸屬感，愉悅了老人的身心，該系統(tǒng)的應(yīng)用會減輕老齡化帶來的社會問題。本研究為同類研究和技術(shù)開發(fā)，提供有益的借鑒。