老齡化社區(qū)智能服務平臺及其數據分析

引 言

隨著科學技術的快速發(fā)展和老齡化程度不斷加深及其服務需求的不斷增多，中國的養(yǎng)老服務正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。中國社區(qū)養(yǎng)老模式起步較慢，其傳統(tǒng)養(yǎng)老主要是基于社會服務的家庭照顧方式，關注老年人身體和心理健康，給予有困難的三無老人、 空巢 老人和殘疾老人幫助[1]。

國外許多社區(qū)養(yǎng)老模式已發(fā)展成熟， 智能化養(yǎng)老 由英國一個生命信托基金會首次正式提出，該基金會提出的理念是建設能夠使老年人在家中養(yǎng)老并提高生活質量的全智能化老年公寓。美國是世界范圍內最先開始研究適老化相關技術的國家，它根據老年人的生理狀況、年齡和喜好建設，可照顧社區(qū)內形態(tài)各異的老人，適合不同需求的老年人居住。日本是老年住宅的先驅，其最早發(fā)布的 銀發(fā)住宅建設計劃 [2] 提出了為可以自理的老齡化人群提供租賃式公寓的理念。日本成立了專門的研究會制定了一系列發(fā)展規(guī)劃，從智能家庭、智能設備發(fā)展到智能建筑、智能城市，為智能化城市的發(fā)展做出了巨大貢獻。

本文結合云技術研究了能夠提供不同養(yǎng)老服務的社區(qū)智能服務平臺，老人只需通過移動終端就可以實現如家政服務、醫(yī)療服務等功能，為老人們提供了安全、便捷的服務。

1 系統(tǒng)需求分析

在研究老齡化社區(qū)智能服務平臺之前，需要先了解我們平臺用戶即老人們的需求。調查國內社區(qū)老人居住的現狀，了解在社區(qū)養(yǎng)老服務過程中老人需要的服務內容與服務方式，以提供滿足需求的服務。

1.1 社區(qū)對象的需求

老年人生活中普遍存在獨居、老年病頻發(fā)、居住條件差、社區(qū)質量不好等特點，在此基礎上，老齡化社區(qū)智能服務平臺的研究主要是為了滿足老人們的生理需求和心理需求。

1.1.1 老年人的生理需求

老年人的感知能力和自身生理素質都會隨著各項生理機能的衰退而產生變化，這會給他們的正常生活帶來諸多困難與不便。老人的生理需求主要集中體現在 醫(yī)療保健 和 生活照料 兩方面[3]。

(1) 醫(yī)療保健 在為所有老年人群體提供日常保健護理工作的基礎上，還會根據老年人的具體情況提供相應的藥物、醫(yī)療等服務；

(2) 生活照料 主要向獨居老人提供介紹保姆、日常包裹代收、推薦日常養(yǎng)老機構等服務[4]。

1.1.2 老年人的心理需求

老年人大部分時間都是在家獨自度過，他們的人際圈會變得更加狹窄，所以他們更需要心靈和情感寄托。故該系統(tǒng)提供了 文化娛樂 老年教育 等內容。

1.2系統(tǒng)概述

本文的設計基于云技術的老齡化社區(qū)智能服務系統(tǒng)，可以將傳統(tǒng)信息化社區(qū)中多個獨立的系統(tǒng)進行整合，為社區(qū)提供一個軟件管理平臺。系統(tǒng)的設計目標是可以隨時隨地利用移動終端或者電腦來完成各種服務功能，因此該系統(tǒng)設計的界面簡單、易操作，針對不同的終端，界面的適應性要強。智能服務系統(tǒng)架構圖如圖 1 所示。

如圖 1 所示，智能社區(qū)子系統(tǒng)主要分為社區(qū)安防、信息管理、公共服務和居家服務共四個模塊，其中，公共服務包括醫(yī)療衛(wèi)生、養(yǎng)老機構、教育機構等，居家服務包括家政服務等。

2 云服務系統(tǒng)組成

2.1 Eucalyptus云計算平臺

AbiCloud、Eucalyptus 和 Nim-bus 是目前較流行的開源云計算平臺，而 Eucalyptus 能提供應用開發(fā)研究所需的硬件資源，并且該平臺安裝、部署和維護比較方便。Eucalyptus 架構如圖 2 所示，包括客戶端層、云控制臺層和云后端層。

客戶與 Eucalyptus 平臺交互通過最上層中基于 Rest 和 Soap 的 Web 服務就可以實現。邏輯上，云控制器 (CLC)、集 群控制器 (CC)、存儲控制器 (SC)、存儲服務組件 (Walrus)、 節(jié)點控制器 (NC) 是 Eucalyptus 的 5 個組件，它們相互協(xié)作共同提供用戶所需的云服務。CLC 控制管理局域網內所有 NC 和負責高層次的資源調度，是架構的核心部分。CC 負責管理 整個虛擬機實例網絡，通過開啟虛擬機實例的請求路由到具有 可用資源的 NC 節(jié)點上 [5]。SC 與 Walrus 聯(lián)合工作存儲和訪問 用戶數據及虛擬機映像。Walrus 主要管理對 Eucalyptus 存儲服務的訪問。NC 是控制當前機器節(jié)點上虛擬機實例的最終計 算節(jié)點。一臺單獨的虛擬機在一個節(jié)點機器上作為一個獨立的 實例存在，多個節(jié)點控制器組成了特定的云 [6]。

2.2 數據分析

Hadoop 是具有高可靠性的開源分布式系統(tǒng)基礎架構，它運行的環(huán)境可以是由大量廉價硬件設備組成的集群 [7]。Hadoop 具有效率高、可移植性高、擴容能力強等優(yōu)點，許多知名公司 如阿里巴巴、雅虎、百度等都利用 Hadoop 構建自己的數據中心， 用其對海量數據進行存儲分析。

 HDFS（分布式文件系統(tǒng)）和 MapReduce 算法模型是 Hadoop 框架最核心的設計 [8]。其基本架構如圖 3 所示。

2.3 公共服務云架構 

云計算平臺為公共服務云架構提供了各種信息，并統(tǒng)一存儲、管理、融合和處理信息。為了實現社區(qū)系統(tǒng)子功能的擴 展，采用了可以實現社區(qū)云服務融合并提供統(tǒng)一接口的松耦合 式架構。社區(qū)云可將社區(qū)安防、信息管理、公共服務和居家管 理等子系統(tǒng)全部整合在一個完善的系統(tǒng)中，這些子系統(tǒng)的軟硬 件具體實現環(huán)節(jié)我們無需具體了解，它們均由公共服務云平臺 屏蔽。普通住戶可以通過連接服務平臺來使用資源。

2.3.1 云服務平臺的構建 

社區(qū)云服務平臺的硬件資源設計如圖 4 所示。

平臺主要由以下四部分構成：

(1) 防火墻左邊是用于部署 Gridsphere門戶系統(tǒng)的門戶端（192.168.142.167），是管理員管理云資源的入口，安裝的 Euca2ools工具以及訪問Eucalyptus平臺的相應證書信息，可作為訪問云服務平臺的中間件[9]。

(2) 用于存儲上傳至云平臺的鏡像文件[10] 和存儲各子系統(tǒng)（如監(jiān)控數據庫、物業(yè)綜合服務系統(tǒng)）的 FTP服務器（192. 168.142.162）。

（3）云平臺的外部存儲 (192.168.142.163-192.168.142.165)

主要組合了 Hadoop 存儲架構技術， 門戶系統(tǒng)需要用到MySQL 數據庫，數據庫存放在外部存儲中，實現了虛擬機的備份與快照。

（4）前端和后端的私有云。其架構由三臺物理機構成， 前端（192.168.142.166） 安裝了 Eucalyptus 云平臺的四大組件， 分別為 CC、Walrus、CLC 和 SC ；后端包括兩臺刀片機（192.168.142.160 和 192.168.142.161）， 它們均安裝了 Node Controller 組件以運行虛擬機。

2.3.2 云架構平臺

圖 5 所示為社區(qū)智能系統(tǒng)云架構平臺。

云平臺分為基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS） 和軟件即服務（SaaS）三部分。智慧社區(qū)系統(tǒng)從云服務提供商 那里租用基礎設施，以 Eucalyptus+Hadoop 框架為基礎，構 建 PaaS 平臺，該平臺具有對海量數據的存儲能力和并行批處 理能力，最后以 SaaS 模式發(fā)布到互聯(lián)網上，供社區(qū)租用。

3 基于 Android 終端的控制 

3.1 系統(tǒng)的整體設計 

系統(tǒng)使用 Android Studio 作為開發(fā)環(huán)境，用戶通過手機 App 與系統(tǒng)交互，利用 Android 系統(tǒng)提供的內部資源實現智 慧社區(qū)中的各種功能。 

3.2 客戶端實現 

3.2.1 用戶控制 

客戶端設計的主要內容是用戶 UI 界面設計與使用。用 戶 UI 界面使用 XML 布局文件和 Java 代碼混合控制的方式， XML 頁面布局文件采用多種布局方式相結合的方法，包括 LinearLayout，TableLayout，RelativeLayout 以 及 GridLayout。 Java 代碼實現了Android 四大組件 Activity，Service，Broadcast Receiver 和 ContentProvider 的結合，使其可實現更多功能。 

3.2.2 功能實現 

在 ActivityGroup 中設計了“鄰里”“物業(yè)”“我的”和“更 多”4 個子界面。

4 結 語

本文介紹了Eucalyptus 和Hadoop 云計算平臺，結合老年用戶的特殊要求，研究了能夠提供不同養(yǎng)老服務的社區(qū)智能服 務平臺，給出了平臺的具體架構和實現方法，并在此基礎上提 取了相關數據分析模型，設計了相應的服務終端軟件，為社區(qū) 老年居民的生活帶來便利，為未來養(yǎng)老模式的發(fā)展提供了參考。