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摘要：针对人口老龄化进程加快以及人工智能的应用逐渐步入到了人们的生活中，家中安装摄像头进行远程监控就成为了外出务工子女的首选。基于对老年人独自在家发生意外而不能被及时发现解决、以及老年人被陌生人和诈骗分子上门欺骗，我们提出并研究了基于摄像头动作捕捉分析下的居家老人健康监测及危机报警系统，从而有助于降低发生危险的风险，去缓解子女的担忧之心，在一定程度上也提高了子女的工作效率和提高社会生产力。

关键词：人口老龄化；人工智能；摄像头远程监测；工作效率

如今，人民的生活水平在社会科技的高速发展下得到了迅速提升，智能科技与人们的日常生活早已密不可分。其中，摄像头则成为当下许多年轻人针对远程监控的首要选择之一。在2019年11月由中共中央、国务院印发的《国家积极应对人口老龄化中长期规划》文件中提到“人口老龄化是社会发展的重要趋势，也是今后较长一段时期我国的基本国情”。基于安徽省统计局2020年的数据分析，安徽省人口老龄化位列全国第九，而根据安徽省第七次人口普查情况显示，我省的人口老龄化现象仍在不断提升，在这些老龄化群体身上所存在的许多安全隐患问题也需要得到社会的进一步关注。老龄群体身上所常见的很多病例如：高血压、脑溢血、脑梗、冠心病等类突发性疾病在独居老年群体中的发病比例也正在逐年增加，这些病情不仅给独居老年人的日常生活带来不便，也使得他们的子女无法在外安心工作。为了降低老人在独居时突发意外却因无法及时救治而潜在的风险，我们对摄像头的功能进行了更深入的研究，使得此类老龄群体的独居生活得到进一步保障，在社会老龄化问题日趋严重的同时让老年人深刻体会到老有所养，老有所依。

一、老龄群体监护需求的现状与困境

1.1中国人口老龄化严重

老龄化群体缺少监护人当前，人口老龄化的问题日益加剧，大量老龄化群体正成为“空巢老人”，他们的子女为了维持生活而选择外出务工，因此导致了老龄化群体身边缺少监护人，而存在独自面对突发疾病等各类意外风险的状况。我们在淮北市杜集区对部分居民进行了这一系列问题的调研，调研结果显示，目前有超出60%的家庭存在老龄群体独居现象，这意味着大部分家庭的老龄群体都缺少监护人照看，他们将独自面对各种隐患。我们在淮北市杜集区某高校针对家中独居老人的情况展开了问卷调查，在我们收回的53份调查问卷中，显示有31个家庭中有独居老人患有突发疾病，有27个家庭中有独居老人曾摔倒并未得到及时救治，有23个家庭中有老年人遇到过上门推销产品的情况，由此可见独居老人所面临的各类风险是不容小觑的。还有71.6%的学生在调查中表明只有在寒暑假期间才会回家看望独居长辈，可见这类老年群体几乎全年都是独居状况，缺少家人的看护，而近90%的学生都表示对家中独居老人很担心并愿意尝试使用多功能监护设备来对他们进行监护。

1.2现有的家庭网络监护摄像头功能单一，无法主动预警

根据京东、淘宝等平台统计，目前市场主流的线上监护设备主要有AI哭声检测、AI人形侦测、AI人脸识别、AI移动追踪等功用，只能做到简单的远程查看与对话，对于老人的危险行为或举动无法进行捕捉并主动预警，具有一定的滞后性。

通过以下表格可以看出，市面上亲属对老龄化群体监测的方式各有利弊，但本项目针对两种产品的优点进行了结合并改进。本项目结合上述表中家庭监护产品的多种功能；针对老龄化群体的身体不便，本项目也综合了市面常见监护老龄化群体科技产品的主要功能优点；既能在老年人在家摔倒或出现突发状况时及时被系统监测并告知亲属，也能在老年人受到陌生人上门推销诈骗和犯罪分子的入室抢劫等情况及时报警，家属不用实时观看摄像头画面，也能对老龄群体进行监护，并在紧急情况发生时收到本系统的告警信息。

二、项目创新点

2.1健康监测与危机报警系统结合运用

在传统的家庭监控系统中，主要实现的是家庭防盗或被动监控功能，在本项目中，我们创新性的将健康监测与普通监控系统相结合，实现了主动监测老龄群体的健康状况，以及危机情况主动报警的功能；不同于市场上的常见监控产品，本套系统主动监控，可以更及时的发现危机情况，在发生紧急情况需要送医时可以更为及时，不浪费黄金时间。

2.2监测系统中人脸识别系统

人脸识别系统主要是通过“刷脸”完成身份识别，在本项目的监测系统中，可以实现高精度的人脸识别功能；通过提前录入人脸，保存在本地实时匹配的形式；在有上门推销、售卖伪劣商品等针对老龄化群体的诈骗情况时，可以及时锁定陌生人的出现，并警告其驱离或立即告知子女。

2.3可及时掌握居家状况并在必要时汇报

通过摄像头实现房间内的危险情况监控功能；例如，在发现厨房中燃气未关造成失火时，及时推送告警信息至接收端手机；在发现卫生间水龙头未关导致水资源浪费甚至溢出水池时，发出告警声提示家内成员关闭水龙头。

三、软硬件系统设计

3.1设计框图

本套监护系统由摄像头、光学动作捕捉系统组成。以光学动作捕捉系统作为主要输入设备，实扩展功能；例如陌生人闯入，门锁未关，水龙头未关闭等；并接入智能家居生态，联动其他监测设备及传感器，最大程度的保护居家老人群体的安全。时监测目标的动作状态，并对可能发生的危险动作进行警示，对已经发生的危险事故推送通知到家属手机便于及时处理。

3.2动作捕捉系统设计

NOKOU度量 PLUTO 1.3CW光学动作捕捉系统小巧方便，易于安装，产品尺寸为62*62*96mm，重量仅0.285kg，符合本项目定位；其拥有一个130万像素的图像传感器，视场角为95°*74°，以120FPS的监测频率实现了±0.2mm的三维追踪精度，最大观测距离为6m，满足了本项目的要求。

3.3总控芯片介绍及应用

STM32F103C8T6是一款由意法半导体公司（ST）推出的基于Cortex-M3内核的32位微控制器，硬件采用LQFP48封装，属于ST公司微控制器中的STM32系列。该芯片的Cortex-M3采用哈佛架构，拥有独立的32bit指令总线和32bit数据总线，数据访问不占用指令总线，提升MCU运行速度，提高系统稳定性。

3.4软件与云系统的开发

本项目为保护用户隐私，监测活动在本地完成，在发生危险情况时会联网云端，并将风险信息推送至绑定的亲属手机上，便于及时处理危险情况。同时，为接应开放的互联网平台，本项目也可接入智能家居平台，与其他设备联动，综合所有数据实时保护居家老人群体的安全。自2018年开始，小米完全放开了三大开放平台：a、开源移动端开放框架MACE；b、小米IOT平台；c、小爱开放平台；因此，选择米家不仅选择了广泛的兼容性，同时进一步降低了成本。

本项目提供两套危机报警方案设计，依赖于用户隐私需求，既可以选择完全离线的监测方案，在风险发生时再联网推送预警信息；亦可以选择目前市面上常见的实时在线方案，并在遇到危机的时候以手机通知的方式提醒。

结语：本系统在摄像头动作捕捉的基础上，纳入了健康检测及危机报警机制，建立了一整套个性化体系，最大限度保证了独居老年群体的居家安全，能有效缓解当今人口老龄化日益加剧所带来的老年群体安全隐患。本系统具备捕捉动作、健康监测及危机报警等多项功能，而且实现了对独居老龄群体安全的实时掌握，并能在第一时间发起预警，让独居老龄群体切实感受到智慧技术带来的红利。

参考文献：

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基金项目：安徽省大学生创新创业训练项目；项目编号：S202113620024

作者简介：吴健豪（2003.08-），男，汉族，浙江省温州市，本科，研究方向：电子信息工程、单片机开发及应用。