引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和老齡化程度不斷加深及其服務(wù)需求的不斷增多，中國(guó)的養(yǎng)老服務(wù)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。中國(guó)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(huì)服務(wù)的家庭照顧方式，關(guān)注老年人身體和心理健康，給予有困難的三無(wú)老人、 空巢 老人和殘疾老人幫助[1]。

國(guó)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(guó)一個(gè)生命信托基金會(huì)首次正式提出，該基金會(huì)提出的理念是建設(shè)能夠使老年人在家中養(yǎng)老并提高生活質(zhì)量的全智能化老年公寓。美國(guó)是世界范圍內(nèi)最先開(kāi)始研究適老化相關(guān)技術(shù)的國(guó)家，它根據(jù)老年人的生理狀況、年齡和喜好建設(shè)，可照顧社區(qū)內(nèi)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(qū)，其最早發(fā)布的 銀發(fā)住宅建設(shè)計(jì)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(mén)的研究會(huì)制定了一系列發(fā)展規(guī)劃，從智能家庭、智能設(shè)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(xiàn)。

本文結(jié)合云技術(shù)研究了能夠提供不同養(yǎng)老服務(wù)的社區(qū)智能服務(wù)平臺(tái)，老人只需通過(guò)移動(dòng)終端就可以實(shí)現(xiàn)如家政服務(wù)、醫(yī)療服務(wù)等功能，為老人們提供了安全、便捷的服務(wù)。

1 系統(tǒng)需求分析

在研究老齡化社區(qū)智能服務(wù)平臺(tái)之前，需要先了解我們平臺(tái)用戶即老人們的需求。調(diào)查國(guó)內(nèi)社區(qū)老人居住的現(xiàn)狀，了解在社區(qū)養(yǎng)老服務(wù)過(guò)程中老人需要的服務(wù)內(nèi)容與服務(wù)方式，以提供滿足需求的服務(wù)。

1.1 社區(qū)對(duì)象的需求

老年人生活中普遍存在獨(dú)居、老年病頻發(fā)、居住條件差、社區(qū)質(zhì)量不好等特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，老齡化社區(qū)智能服務(wù)平臺(tái)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(zhì)都會(huì)隨著各項(xiàng)生理機(jī)能的衰退而產(chǎn)生變化，這會(huì)給他們的正常生活帶來(lái)諸多困難與不便。老人的生理需求主要集中體現(xiàn)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(hù)理工作的基礎(chǔ)上，還會(huì)根據(jù)老年人的具體情況提供相應(yīng)的藥物、醫(yī)療等服務(wù)；

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

1.1.2 老年人的心理需求

老年人大部分時(shí)間都是在家獨(dú)自度過(guò)，他們的人際圈會(huì)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(lè) 老年教育 等內(nèi)容。

1.2系統(tǒng)概述

本文的設(shè)計(jì)基于云技術(shù)的老齡化社區(qū)智能服務(wù)系統(tǒng)，可以將傳統(tǒng)信息化社區(qū)中多個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行整合，為社區(qū)提供一個(gè)軟件管理平臺(tái)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是可以隨時(shí)隨地利用移動(dòng)終端或者電腦來(lái)完成各種服務(wù)功能，因此該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的界面簡(jiǎn)單、易操作，針對(duì)不同的終端，界面的適應(yīng)性要強(qiáng)。智能服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)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(wù)和居家服務(wù)共四個(gè)模塊，其中，公共服務(wù)包括醫(yī)療衛(wèi)生、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、教育機(jī)構(gòu)等，居家服務(wù)包括家政服務(wù)等。

2 云服務(wù)系統(tǒng)組成

2.1 Eucalyptus云計(jì)算平臺(tái)

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

客戶與 Eucalyptus 平臺(tái)交互通過(guò)最上層中基于 Rest 和 Soap 的 Web 服務(wù)就可以實(shí)現(xiàn)。邏輯上，云控制器 (CLC)、集 群控制器 (CC)、存儲(chǔ)控制器 (SC)、存儲(chǔ)服務(wù)組件 (Walrus)、 節(jié)點(diǎn)控制器 (NC) 是 Eucalyptus 的 5 個(gè)組件，它們相互協(xié)作共同提供用戶所需的云服務(wù)。CLC 控制管理局域網(wǎng)內(nèi)所有 NC 和負(fù)責(zé)高層次的資源調(diào)度，是架構(gòu)的核心部分。CC 負(fù)責(zé)管理 整個(gè)虛擬機(jī)實(shí)例網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)開(kāi)啟虛擬機(jī)實(shí)例的請(qǐng)求路由到具有 可用資源的 NC 節(jié)點(diǎn)上 [5]。SC 與 Walrus 聯(lián)合工作存儲(chǔ)和訪問(wèn) 用戶數(shù)據(jù)及虛擬機(jī)映像。Walrus 主要管理對(duì) Eucalyptus 存儲(chǔ)服務(wù)的訪問(wèn)。NC 是控制當(dāng)前機(jī)器節(jié)點(diǎn)上虛擬機(jī)實(shí)例的最終計(jì) 算節(jié)點(diǎn)。一臺(tái)單獨(dú)的虛擬機(jī)在一個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)器上作為一個(gè)獨(dú)立的 實(shí)例存在，多個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器組成了特定的云 [6]。

2.2 數(shù)據(jù)分析

Hadoop 是具有高可靠性的開(kāi)源分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)，它運(yùn)行的環(huán)境可以是由大量廉價(jià)硬件設(shè)備組成的集群 [7]。Hadoop 具有效率高、可移植性高、擴(kuò)容能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，許多知名公司 如阿里巴巴、雅虎、百度等都利用 Hadoop 構(gòu)建自己的數(shù)據(jù)中心， 用其對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)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(shè)計(jì) [8]。其基本架構(gòu)如圖 3 所示。

2.3 公共服務(wù)云架構(gòu) 

云計(jì)算平臺(tái)為公共服務(wù)云架構(gòu)提供了各種信息，并統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理、融合和處理信息。為了實(shí)現(xiàn)社區(qū)系統(tǒng)子功能的擴(kuò) 展，采用了可以實(shí)現(xiàn)社區(qū)云服務(wù)融合并提供統(tǒng)一接口的松耦合 式架構(gòu)。社區(qū)云可將社區(qū)安防、信息管理、公共服務(wù)和居家管 理等子系統(tǒng)全部整合在一個(gè)完善的系統(tǒng)中，這些子系統(tǒng)的軟硬 件具體實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)我們無(wú)需具體了解，它們均由公共服務(wù)云平臺(tái) 屏蔽。普通住戶可以通過(guò)連接服務(wù)平臺(tái)來(lái)使用資源。

2.3.1 云服務(wù)平臺(tái)的構(gòu)建 

社區(qū)云服務(wù)平臺(tái)的硬件資源設(shè)計(jì)如圖 4 所示。

平臺(tái)主要由以下四部分構(gòu)成：

(1) 防火墻左邊是用于部署 Gridsphere門(mén)戶系統(tǒng)的門(mén)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(wèn)Eucalyptus平臺(tái)的相應(yīng)證書(shū)信息，可作為訪問(wèn)云服務(wù)平臺(tái)的中間件[9]。

(2) 用于存儲(chǔ)上傳至云平臺(tái)的鏡像文件[10] 和存儲(chǔ)各子系統(tǒng)（如監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、物業(yè)綜合服務(wù)系統(tǒng)）的 FTP服務(wù)器（192. 168.142.162）。

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

主要組合了 Hadoop 存儲(chǔ)架構(gòu)技術(shù)， 門(mén)戶系統(tǒng)需要用到MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)存放在外部存儲(chǔ)中，實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)的備份與快照。

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

2.3.2 云架構(gòu)平臺(tái)

圖 5 所示為社區(qū)智能系統(tǒng)云架構(gòu)平臺(tái)。

云平臺(tái)分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS） 和軟件即服務(wù)（SaaS）三部分。智慧社區(qū)系統(tǒng)從云服務(wù)提供商 那里租用基礎(chǔ)設(shè)施，以 Eucalyptus+Hadoop 框架為基礎(chǔ)，構(gòu) 建 PaaS 平臺(tái)，該平臺(tái)具有對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力和并行批處 理能力，最后以 SaaS 模式發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)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(shè)計(jì) 

系統(tǒng)使用 Android Studio 作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，用戶通過(guò)手機(jī) App 與系統(tǒng)交互，利用 Android 系統(tǒng)提供的內(nèi)部資源實(shí)現(xiàn)智 慧社區(qū)中的各種功能。 

3.2 客戶端實(shí)現(xiàn) 

3.2.1 用戶控制 

客戶端設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是用戶 UI 界面設(shè)計(jì)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(yè)面布局文件采用多種布局方式相結(jié)合的方法，包括 LinearLayout，TableLayout，RelativeLayout 以 及 GridLayout。 Java 代碼實(shí)現(xiàn)了Android 四大組件 Activity，Service，Broadcast Receiver 和 ContentProvider 的結(jié)合，使其可實(shí)現(xiàn)更多功能。 

3.2.2 功能實(shí)現(xiàn) 

在 ActivityGroup 中設(shè)計(jì)了“鄰里”“物業(yè)”“我的”和“更 多”4 個(gè)子界面。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了Eucalyptus 和Hadoop 云計(jì)算平臺(tái)，結(jié)合老年用戶的特殊要求，研究了能夠提供不同養(yǎng)老服務(wù)的社區(qū)智能服 務(wù)平臺(tái)，給出了平臺(tái)的具體架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法，并在此基礎(chǔ)上提 取了相關(guān)數(shù)據(jù)分析模型，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的服務(wù)終端軟件，為社區(qū) 老年居民的生活帶來(lái)便利，為未來(lái)養(yǎng)老模式的發(fā)展提供了參考。