老龄化社区智能服务平台及其数据分析

引 言

随着科学技术的快速发展和老龄化程度不断加深及其服务需求的不断增多，中国的养老服务正面临着巨大的挑战。中国社区养老模式起步较慢，其传统养老主要是基于社会服务的家庭照顾方式，关注老年人身体和心理健康，给予有困难的三无老人、 空巢 老人和残疾老人帮助[1]。

国外许多社区养老模式已发展成熟， 智能化养老 由英国一个生命信托基金会首次正式提出，该基金会提出的理念是建设能够使老年人在家中养老并提高生活质量的全智能化老年公寓。美国是世界范围内最先开始研究适老化相关技术的国家，它根据老年人的生理状况、年龄和喜好建设，可照顾社区内形态各异的老人，适合不同需求的老年人居住。日本是老年住宅的先驱，其最早发布的 银发住宅建设计划 [2] 提出了为可以自理的老龄化人群提供租赁式公寓的理念。日本成立了专门的研究会制定了一系列发展规划，从智能家庭、智能设备发展到智能建筑、智能城市，为智能化城市的发展做出了巨大贡献。

本文结合云技术研究了能够提供不同养老服务的社区智能服务平台，老人只需通过移动终端就可以实现如家政服务、医疗服务等功能，为老人们提供了安全、便捷的服务。

1 系统需求分析

在研究老龄化社区智能服务平台之前，需要先了解我们平台用户即老人们的需求。调查国内社区老人居住的现状，了解在社区养老服务过程中老人需要的服务内容与服务方式，以提供满足需求的服务。

1.1 社区对象的需求

老年人生活中普遍存在独居、老年病频发、居住条件差、社区质量不好等特点，在此基础上，老龄化社区智能服务平台的研究主要是为了满足老人们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质都会随着各项生理机能的衰退而产生变化，这会给他们的正常生活带来诸多困难与不便。老人的生理需求主要集中体现在 医疗保健 和 生活照料 两方面[3]。

(1) 医疗保健 在为所有老年人群体提供日常保健护理工作的基础上，还会根据老年人的具体情况提供相应的药物、医疗等服务；

(2) 生活照料 主要向独居老人提供介绍保姆、日常包裹代收、推荐日常养老机构等服务[4]。

1.1.2 老年人的心理需求

老年人大部分时间都是在家独自度过，他们的人际圈会变得更加狭窄，所以他们更需要心灵和情感寄托。故该系统提供了 文化娱乐 老年教育 等内容。

1.2系统概述

本文的设计基于云技术的老龄化社区智能服务系统，可以将传统信息化社区中多个独立的系统进行整合，为社区提供一个软件管理平台。系统的设计目标是可以随时随地利用移动终端或者电脑来完成各种服务功能，因此该系统设计的界面简单、易操作，针对不同的终端，界面的适应性要强。智能服务系统架构图如图 1 所示。

如图 1 所示，智能社区子系统主要分为社区安防、信息管理、公共服务和居家服务共四个模块，其中，公共服务包括医疗卫生、养老机构、教育机构等，居家服务包括家政服务等。

2 云服务系统组成

2.1 Eucalyptus云计算平台

AbiCloud、Eucalyptus 和 Nim-bus 是目前较流行的开源云计算平台，而 Eucalyptus 能提供应用开发研究所需的硬件资源，并且该平台安装、部署和维护比较方便。Eucalyptus 架构如图 2 所示，包括客户端层、云控制台层和云后端层。

客户与 Eucalyptus 平台交互通过最上层中基于 Rest 和 Soap 的 Web 服务就可以实现。逻辑上，云控制器 (CLC)、集 群控制器 (CC)、存储控制器 (SC)、存储服务组件 (Walrus)、 节点控制器 (NC) 是 Eucalyptus 的 5 个组件，它们相互协作共同提供用户所需的云服务。CLC 控制管理局域网内所有 NC 和负责高层次的资源调度，是架构的核心部分。CC 负责管理 整个虚拟机实例网络，通过开启虚拟机实例的请求路由到具有 可用资源的 NC 节点上 [5]。SC 与 Walrus 联合工作存储和访问 用户数据及虚拟机映像。Walrus 主要管理对 Eucalyptus 存储服务的访问。NC 是控制当前机器节点上虚拟机实例的最终计 算节点。一台单独的虚拟机在一个节点机器上作为一个独立的 实例存在，多个节点控制器组成了特定的云 [6]。

2.2 数据分析

Hadoop 是具有高可靠性的开源分布式系统基础架构，它运行的环境可以是由大量廉价硬件设备组成的集群 [7]。Hadoop 具有效率高、可移植性高、扩容能力强等优点，许多知名公司 如阿里巴巴、雅虎、百度等都利用 Hadoop 构建自己的数据中心， 用其对海量数据进行存储分析。

 HDFS（分布式文件系统）和 MapReduce 算法模型是 Hadoop 框架最核心的设计 [8]。其基本架构如图 3 所示。

2.3 公共服务云架构 

云计算平台为公共服务云架构提供了各种信息，并统一存储、管理、融合和处理信息。为了实现社区系统子功能的扩 展，采用了可以实现社区云服务融合并提供统一接口的松耦合 式架构。社区云可将社区安防、信息管理、公共服务和居家管 理等子系统全部整合在一个完善的系统中，这些子系统的软硬 件具体实现环节我们无需具体了解，它们均由公共服务云平台 屏蔽。普通住户可以通过连接服务平台来使用资源。

2.3.1 云服务平台的构建 

社区云服务平台的硬件资源设计如图 4 所示。

平台主要由以下四部分构成：

(1) 防火墙左边是用于部署 Gridsphere门户系统的门户端（192.168.142.167），是管理员管理云资源的入口，安装的 Euca2ools工具以及访问Eucalyptus平台的相应证书信息，可作为访问云服务平台的中间件[9]。

(2) 用于存储上传至云平台的镜像文件[10] 和存储各子系统（如监控数据库、物业综合服务系统）的 FTP服务器（192. 168.142.162）。

（3）云平台的外部存储 (192.168.142.163-192.168.142.165)

主要组合了 Hadoop 存储架构技术， 门户系统需要用到MySQL 数据库，数据库存放在外部存储中，实现了虚拟机的备份与快照。

（4）前端和后端的私有云。其架构由三台物理机构成， 前端（192.168.142.166） 安装了 Eucalyptus 云平台的四大组件， 分别为 CC、Walrus、CLC 和 SC ；后端包括两台刀片机（192.168.142.160 和 192.168.142.161）， 它们均安装了 Node Controller 组件以运行虚拟机。

2.3.2 云架构平台

图 5 所示为社区智能系统云架构平台。

云平台分为基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS） 和软件即服务（SaaS）三部分。智慧社区系统从云服务提供商 那里租用基础设施，以 Eucalyptus+Hadoop 框架为基础，构 建 PaaS 平台，该平台具有对海量数据的存储能力和并行批处 理能力，最后以 SaaS 模式发布到互联网上，供社区租用。

3 基于 Android 终端的控制 

3.1 系统的整体设计 

系统使用 Android Studio 作为开发环境，用户通过手机 App 与系统交互，利用 Android 系统提供的内部资源实现智 慧社区中的各种功能。 

3.2 客户端实现 

3.2.1 用户控制 

客户端设计的主要内容是用户 UI 界面设计与使用。用 户 UI 界面使用 XML 布局文件和 Java 代码混合控制的方式， XML 页面布局文件采用多种布局方式相结合的方法，包括 LinearLayout，TableLayout，RelativeLayout 以 及 GridLayout。 Java 代码实现了Android 四大组件 Activity，Service，Broadcast Receiver 和 ContentProvider 的结合，使其可实现更多功能。 

3.2.2 功能实现 

在 ActivityGroup 中设计了“邻里”“物业”“我的”和“更 多”4 个子界面。

4 结 语

本文介绍了Eucalyptus 和Hadoop 云计算平台，结合老年用户的特殊要求，研究了能够提供不同养老服务的社区智能服 务平台，给出了平台的具体架构和实现方法，并在此基础上提 取了相关数据分析模型，设计了相应的服务终端软件，为社区 老年居民的生活带来便利，为未来养老模式的发展提供了参考。