鸿蒙智能居家养老系统构思（续一） —— 核心子系统详细构思

一、背景

        在“写给华为鸿蒙智家 —— 智能居家养老系统构思”一文中，结合我对居家养老的理解，提出了对基于鸿蒙OS实现居家养老系统的粗略构思。   

        由于前文是对居家养老需求的全面解决构思，涉及的面有点广，内容较多，估计会让阅读者略感压力，觉得实现有点困难，从而放弃尝试。

        为此，我想在前述全面构思的基础上，拆分出几个子系统，给出更为详细的设计构想，也许能触动开发者，考虑一下是否可行。毕竟我也是工程师出身，知道启动一个项目时需要考虑的因素。

        之所以考虑继续这个主题，一方面是因为我作为潜在消费者，真心期望在我需要时能有这样的产品可供选择。

        另一方面是：我最近在学习鸿蒙，在华为阅读中找到了这本书在看：

 

       在书中一次又一次地看到其构思中所立足的“分布式”理念，不论是“超级终端”、“分布式硬件”、“分布式软总线”等针对硬件上的分布式设计，还是“分布式数据管理”、“分布式应用框架”、“多设备场景下UI框架”等软件设计上针对分布式应用的构思，感觉我前面所构想的居家养老系统都可以对号入座，觉得这个智慧居家养老系统是鸿蒙OS分布式特征的极佳消费类展示载体，它一方面能让消费者真正感受到鸿蒙OS的分布式优点，同时也让研发者可以感受到基于原生的分布式OS设计和传统系统的差别，从而坚定选择鸿蒙OS

        因为我自身暂无能力做鸿蒙OS开发，故想将前述全面构思分开细化，再推进一步。

        产品设计第一道关是将需求转换为任务！因为知道要“做什么”后，“怎么做”会有很多办法，而且多数人在掌握了一门新技术后，首先具备的是“怎么做”的技能，而能准确找到“做什么”需要一定的经验积累和阅历。

二、需求

        按前文所述，智慧养老的核心子系统主要涉及“用得顺”范畴，但实质上是整个系统的基础，所以称之为“核心子系统”，按目前时髦用语，这部分是整个智慧养老的底座。

        之所以首先将核心子系统提出来单独给出详细构思，是因为这部分华为智家可独立完成，需要研发的硬件较少；且可以先独立运行，实现很多全面构思中的功能；还为逐步增加相关外设提供基础。可以支持后装，弱化了推广难度。

  

        作为独立的子系统，其需求定位如下：

        1）分布式手机：即将主机、显示、人机交互终端物理分开，但能完成鸿蒙系统1+8+N 架构中的 1（手机）的所有功能；从而简化人机交互终端，使之便于老人携带使用，完全按老人居家使用场景设计；通过独立的主机减轻交互终端的重量和耗电，从而改善老人携带、使用的体验；通过分布式显示终端，让老人能看得清、听得见。

        2）通过AI辅助康养传感器精确定位老人在家中的位置、监测老人的行为，从而实现智慧养老最基础的功能：显示信息随老人在室内的移动而流转、迁移。

        3）通过分布式手机系统实现沉浸感远超手机的视频对话功能，以及适合老人使用的操控方式，如：远程单端操作、第三方协助操作（由子女帮忙建立两个老人之间的视频连接）；系统AI根据老人语音命令自动建立连接。

        4）借助交互终端上的摄像头及主机的AI功能，辅助大屏显示，实现对老人服药的智能辅助和监测。

        5）借助AI康养传感器及主机AI，完成对老人生活习惯的统计、监测，从而发现老人的异常，及时通告监护人（子女或社工）。这种异常监测可根据老人身体状况及客户需求逐步完善，或预先设定一些监测方案供用户选择，如监测睡眠时间、监测用餐时间、监测排便时间等。同时，AI根据老人状况，及健康指南，有意识的提醒老人起身活动，以避免久坐不动对身体的不利影响。

        6）可选需求：接入智能门锁，并和家庭存储关联，如是熟人，则根据来人调出相应照片，帮助老人唤起回忆。如是陌生人则见来人图像发至监护人（子女或社工），作为安全性通告，此时智能门锁应支持监护人远程和来人交互和操控门锁，并且优先权高于家中老人  

        7）在交互终端上设计常用身体检测传感器，如体温、脉搏、血样等，由主机AI自动提示老人检测身体状况，并建立相应的数据库，统计老人的身体变化规律，从而及时发现异常，作为起居生活规律检测的一个增项，丰富对老人监测的维度。

  

        以上需求是将核心系统作为独立部分单独运行考虑，将全面构思中一些可由核心系统单独实现的功能归纳而成。

  

三、详细构思

        核心子系统的组成框图：

        核心子系统设计立足于华为已有的标准产品，或以一些标准产品为基础，略加改进后实现，需要全新设计的主要是可穿戴交互终端，在前面的全面构思中有过较为详细的描述。

  

        上述框图为示意性，子显示器数和AI康养传感器数取决于用户的实际需要。

  

        此处以前述全面构思为基础，详细展开框图中各个部件的实现构思。

  

3.1 硬件构思

3.1.1主机、主显示器

        主机的作用相当于华为生态 1 + 8 +N中的1（手机），但为了适应老人使用（便于长时间随身携带，触摸屏操作不便、听力视力衰弱等特点），以及针对老人居家的特征（无需外出携带），考虑将手机的主机部分和输出（显示、声音）、输入（按键、语音输入）分开，利用鸿蒙OS的分布式能力，在家庭环境中构建出一个无形的手机。

  

        因此主机需要长时间待机，故采用插电方式更为合理。  

        由于不用携带，故体积可以适当放大，便于家庭放置即可。

        主显示器选择华为智慧屏（也许不需要智慧屏的能力，用标准电视即可）。

        主显示器和主机紧密配合，故两者采用HDMI直接连接，以保证显示质量。

  

主机需要实现：

        1）智慧养老的主机功能，包括所有外设的控制、调度、传感器数据采集处理等。  

        2）标准手机的接、打电话功能 

        3）改良为适合老人使用的社交软件功能（视频聊天）

        4）接收标准电视机顶盒的输出，将电视内容融于鸿蒙系统数据流，可实现在各个显示屏上的迁移，以及根据需要，将信息（如文字提示）叠加在正常电视内容上。  

        5）一些基于AI的智能操作

        基于上述需求，主机应该具备较强的算力，故选择台式PC架构为佳，安装鸿蒙OS以便在底层融入AI，从而对智能硬件更好的支持。

  

        主机除了具有处理自身数据及所采集的传感器数据能力外，还需要增加一路HDMI输入，以便将电视机顶盒输出的内容融入系统。这一点在硬件上要有所考虑（当初我尝试此方案时，由于能力不济而受阻）。并且最好因此而能实现将对电视的操作融入到系统之中，无需再使用电视机顶盒的遥控器。传统电视内容对老人而言还是比较重要的。

3.1.2 副显示器、子显示器

        副显示器定义为放置在卧室的大屏显示（42寸以上），可直接选择华为智慧屏。 

        子显示器定义为布置在室内各个房间的小屏显示（12寸左右），作为老人在室内活动时，内容随时迁移、交互的载体。要求配置较大音量的喇叭和灵敏的麦克风，以便和老人语音交互。

        子显示器可选择功能接近的成品（如带网络接口的监视屏）略加改造实现。  

        子显示屏上可将摄像头作为选配，由客户决定。

  

        副显示屏和子显示屏可通过电力线载波（PLC）或Wifi连接到分布式总线。

  

3.1.3 可穿戴交互终端

        这是需要专门研发的产品，因市场上尚无此思路的成熟产品可供选择。

  

        在前面的全面构思中对此有了毕竟详细的构思，此处再梳理一下。

  

        可穿戴交互终端的功能定位：老人和系统交互的主要手段。

  

具体功能如下：

        1）系统操作的按键输入  

        2）和系统的音频交互（语音控制输入，系统声音输出接收）

        3）系统图像输入  

        4）老人随时携带的生理传感器、环境传感器  

        5）便于携带，不影响正常生活

        6）便于使用，不被电池所困扰  

        7）短消息及信息显示

  

从上述功能考虑，硬件需要具备：  

        1）采用挂脖方式携带。​​​​  ​​​

        2）体积约一个手掌大小即可，根据所设计的功能设计外形，便于持握。  

        3）重量尽量轻，以改善穿戴体验。 

        4）采用换电方式，因终端需要随时携带在身边。  

        5）设置2 ~ 3个实体按键，以适应老人操作习惯和反应速度。  

        6）设计一个3寸左右的小显示屏用于辅助键盘功能提示以及短信息显示。  

        7）设计一个音量足够大且清晰（频段设计在符合老人听力特点的区域）的喇叭，且便于手持贴耳使用。同时设计贴耳操作检测，以便按需调整音量。  

        8）设计一个灵敏度较高的麦克风，一方面作为拾音（老人使用时不必刻意对着说），另一方面作为环境声音监测传感器，作为睡眠或其它场景使用。  

        9）设计三轴加速度传感器，辅助老人行为监测，如计步等。同时借助这个传感器实现空中鼠标，完成屏幕上的交互操作。  

        10）设计一个500W像素摄像头，便于配合一些需要图像输入的场景，如：辅助服药。  

        11）设计体温、脉搏、呼吸等生理参数传感器，以便随时检测老人身体状况，一是可以积累老人监测数据，AI可基于正常行为监测的异常，提示老人进行进一步的身体状况检测，为判断老人状况提供更完善的支持。二是可以为未来大概率会出现的家庭医生提供远程诊疗的基础。  

        12）设计一个3寸左右的小屏，主要作用时显示简短的文字信息，以及作为按键功能的提示（类似于老人手机的操作）。

        13）设计标准红外遥控发射硬件，以便操控支持红外遥控的传统家电。  

        14）设计一个环境温度传感器，以便监测老人身体周边的温度，避免老人受凉。  

        15）参考大疆无人机的充电座，设计一个至少3节电池的充电坞，因为针对两个老人，有两个交互终端需要换电，冗余一个电池，提高可靠性。配置5节电池。充电座要绝对安全可靠，因为是长时间插电工作。

  

3.1.4 AI康养传感器、家庭存储 

        选择成品，无需研发硬件；两个都已是鸿蒙OS，软件上接入即可。

  

3.2 软件功能构思

3.2.1 手机基础功能

        前面说了，这套系统就相当于一个分布式的手机，在物理形式上由分布在家中的各个设施组成，但功能上要能实现手机的基础功能。

        首先就是接、打电话，按老人方便的操作方式，基于携带的交互终端及AI语音识别能力，实现正常的手机电话功能，并且在声音上能让老人听得清，建议辅助AI语音识别，自动生成字幕，打在老人所在位置的显示屏上。同时，根据通讯录信息，从家庭存储中调出来电话人的近期照片，叠加显示在显示屏上。  

        其次是常用社交软件，如：微信。基于这套分布式手机以更适合老人的方式实现，类似于上述电话功能的实现方式，并增加语音识别，可以将老人的语音信息转为文字发送。  

        常用的手机媒体软件，如：今日头条、抖音等，丰富老人的生活。充分发挥大显示屏的优势，让浏览更加清晰、友善。用交互终端作为空中鼠标，实现屏幕上的按钮交互；辅助智慧大屏上的摄像头，实现手势翻页，并支持AI语音命令操控。

  

        尽量做到手机上可以安装的软件，都可以在这套分布式手机上运行，除了一些办公类的。

  

3.2.2 维持并改善传统的电视功能  

        传统电视仍是老人主要的娱乐内容，必须保留。对于两种有线电视的提供方式（有线电视和电信），均由机顶盒实现电视内容的推送。  

        因机顶盒格式不统一，但输出均为HDMI，故将此信号接入主机，再由主机完成显示。此时，主机将机顶盒输出的内容作为一路流媒体输入，在内部根据需要处理后送到合适的显示器上。此功能会要求主机有一定的处理能力，但对目前的硬件水平而言，应该不是问题。  

        维持就是让电视感觉没有变化，可以正常观看，因为主机和显示均由核心系统管理，不用老人去操作开关机，只要主机检测到机顶盒输出，即将收到的内容送到显示。  

        改善就是利用鸿蒙OS的分布特征，将显示内容根据老人位置迁移到附近的显示器上。

  

        同时可以在显示内容上叠加文字及需要输出的信息。如老人在主显示屏上观看电视时，如有人敲门，则在大屏上弹出子窗口（画中画）显示门铃输出画面，并打字幕告知。如果是在子显示器上，则自动切换画面到门铃输出。

  

        机顶盒操作通常用红外遥控器，最好能将此功能置入交互终端，通过系统的能力实现操作，如借助系统的语音识别能力操作机顶盒，从而让老人使用电视更方便。

  

3.2.3 老人日常起居行为监测、身体状态检测  

        这是智能居家养老系统的基本功能之一，也是系统的主要特征，它完全取决于华为AI康养传感器的能力。  

        如按产品介绍，AI康养传感器实质是一个4D毫米波雷达，它的灵敏度可以达到监测人睡觉呼吸的程度，故我任务应该可以实现对老人在家中的位置、行踪监测的能力。  

        按AI康养传感器的产品介绍，目前主要用于监测老人跌倒以及睡眠质量。但我觉得这两个卖点都有点尴尬：  

        监测摔倒有用，但发挥作用的概率太小；而且老人对此会有盲目的自信，估计是因为如果承认了自己会从床上摔下来，就等于接受自己为无用的废人这个事实，所有心里上绝对是排斥的，尤其是还要花那么多钱。  

        而单独监测睡眠质量我觉得单纯存在意义不大，因为它无法改善睡眠，而睡得是否好自己知道，无需设备告之。老人易失眠是事实，但没有助眠手段，监测睡眠质量作用何在呢？顺带监测可以接受，专门为此买一个装置有些不值。

  

        所以，我觉得AI康养传感器最大的作用是作为智慧养老系统所有行为的基础传感器，使得系统的AI功能可以基于此传感器所提供的位置、行为等信息，做出无所不在的关怀行为。

  

        首先是位置检测，从而可以准确的实现显示、声音等系统输出内容随人迁移。

        其次，可以通过行为检测，主动发现老人有可能发生摔倒的场景，AI可及时提醒，从而减小摔倒的概率。就像有晚辈在老人身边一样，通常在老人要起身、改变状态时，会口头提醒老人注意，这会起到不小的作用，因为正常的老人摔倒通常时由于在改变姿态时注意力不集中所致，而非走不稳，如果到走不稳、站不起的状态，那就不符合我们所定义的服务对象了。

        最后，就是监测老人的一些起居生活细节，如：上床、起床时间，睡眠质量，三餐时间，用餐持续时间，排便次数、时刻、持续时间，看电视、阅读时间，午睡时间，久坐和起身活动时间等。通过合理的记录和统计，得到老人独有的生活规律，并在发现连续异常时，告知监护人（子女或社工），从而及时发现老人的身体变化（病变），理论上衰老是渐变的过程，而生病是突变。

  

        如不希望由于误判而打扰监护人，可以让系统在发现异常时使用AI功能提示老人，用交互终端上的检测传感器补充测量相应的身体状态，如：体温、脉搏、呼吸次数等，使得监护人得到的信息更为全面，不至于虚惊一场。

  

        还可以设计一些基于交互终端能力的专项监测，如：  

        1）利用交互终端的摄像头在AI的提示下定时采集舌苔、脉搏、呼吸次数，利用中医大模型及时发现老人身体疾病。  

        2）在专科医生的指导下，设计一些融入生活场景的老人记忆力、智力测试，用AI对话结合大屏显示内容实现，从而监测老人脑老化进程，及时发现阿尔兹海默症前兆，及时干预，延缓病情进展，这将大大减弱老人的痛苦和监护人的辛劳。实质上每个人都是阿尔兹海默症患者，只是一些人在身体健在时就呈现了，有些人到死还没有发展到影响生活的状态。如果通过早期干预，将其延缓至死都不那么明显，对老人、孩子岂不乐哉。当老人患阿尔兹海默症时，孩子所承受的痛苦不亚于老人本身，甚至更为沉重。

  

        实现上述功能首先要求AI康养传感器能检测到老人的位置和行为。

  

        这里有个难点：因为正常有两个老人在家，如何准确区分两个老人，不至于将位置和行为张冠李戴。  

        按我所具备的知识，觉得应该可以借助于交互终端上的ID及3D加速度传感器实现分别定位。因为监测对象是70岁以上的老人，动作速度缓慢，应该能实现区分。

  

3.2.4 服得准——辅助老人准时、正确吃药

        老人吃药通常是日常生活中的一项主要内容，一日三次、一次多种并不鲜见，故确保老人准时吃药、正确吃药成为一件不可忽视的“大事”，尤其是一个老人生活时，无老伴提醒，更容易忘记。甚至随着年龄增长，每次该吃哪种药都会困扰老人。  

        为此，市场上出现过很多种辅助吃药的药盒，包括具备智能提醒的产品，我就曾经设计过一个。可我在设计中发现，这些产品都只能针对某些痛点，很难符合不同老人的需求，甚至还会因此带来某些隐患，如为了提前配置好一周的药物，而过早将药从密封包装中取出，长时间暴露于空气环境中，是否会对药性产生副作用？将几种需同时服用的药物预先放置在一个小盒子里，相互间接触是否会产生反应？这些都很难确定，因为客户所吃的药千奇百怪。 

        如今AI的自然语言能力完全可以像有晚辈在身边那样，辅助老人准时、正确吃药，甚至比真实的人做得更好。

  

        软件上要做一个辅助吃药的功能。  

        首先利用交互终端上的摄像头或大屏上的摄像头，完成对药品的识别，并按提示服药种类、时间输入主机，包括所服药物的外包装、打开取出后的药物形状等信息；这个可以由监护人（子女或社工）完成，通常很久才会需要做一次。

  

        之后将药物整齐的排列在固定的地方，最好在智慧大屏旁，这样可以通过智慧大屏提示老人服哪种药？服用多少？

  

        主机AI根据服药时间，通过语音和大屏提醒老人，老人根据大屏所提示的信息，用所佩戴的交互装置摄像头拍摄药物，在AI语音指导下取出正确的药物，并用摄像头确认取出的药后服用，这样一方面确保老人准时、正确服药，同时也对老人服药做了完备的记录。这种方式就像有监护人帮助老人一样，只是由虚拟AI机器人完成。

  

        此方式完全消除了前述传统药盒的不足和隐患。还带来一个好处：监护人（子女或社工）以及日后也许会普及的家庭医生，可以正确的帮老人拿药，不必担心老人说不清。并在就医时可向医生出示清晰的用药历史，以利医生正确诊断。

  

3.2.5 室内对讲功能  

        两个老人在家时，时常会分处于两个空间，如：老人很多喜欢分房睡，或是一个在厨房一个在书房等等，老人听力不好，相互间常常呼叫不应，借助交互终端及分布在各个房间的显示器，可以实现老人在家中的无障碍交流。  

        我自己父母当时就为了相互联系，配了两个无线门铃，可呼叫是实现，还得跑到另一个房间交流才知道什么事情，有时只是说几句话的事，费力跑一趟，对于年轻人没什么，老人就吃力了。虽说使用手机可以实现，可拨号接听比较麻烦，还产生话费。

  

3.2.6 智能环境温度控制  

        利用老人随身携带的交互终端上的环境温度监测传感器，监测老人周边的温度，并结合AI康养传感器检测到的老人状态，及时改变空调的风量和温度，避免老人受凉。

  

        老人在午睡前因才吃完饭，体温会比较高，此时会调低空调温度，而睡着后，体温会下降，若仍保持原来的空调设置，就容易感冒。除午睡外，老人经常会打盹，此时身体由于静止，也会导致受凉。 

        选择支持Wifi控制的空调，或在交互终端上支持红外遥控，以实现此功能。

  

3.2.7 陪老人聊天，记录普通人的家族史  

        目前的小艺水平已经很高，可以适当优化，将家庭存储中的内容作为聊天素材，成为陪老人聊天的虚拟伙伴。  

        而且可以有意识通过家庭存储中的线索，诱导老人叙述过去自身的经历以及家庭成员的情况，转换成文字和视频记录下来，作为以后子女了解家庭过去的有效载体。

  

        让普通人写自己的传记有点勉为其难，但每个人实际上都有想要叙述给孩子们听的事情，用AI聊天方式，加以合适的诱导，完全可以生动地记录下普通人的烟火人生。  

        老人在有精力、且对过去的事情有较清晰记忆的时段，通常时子女打拼最累的时候，既要应对事业上的压力，还要关注自己孩子的成长，难有闲情去聆听老人的絮叨。可等到自己有时间、有闲情去倾听父母的唠叨时，不是人已不在，就是已经说不清过去的事情了。这种错位应该普遍存在于普通家庭。  

        如今借助AI的自然语言理解能力，完成可以弥补这一缺憾。

  

四、结语  

        以上所构思的智慧家庭养老的核心子系统，依目前鸿蒙之家的能力，应该可以完成。

  

        硬件上需要研发的主要时可携带的交互终端，市场上可借鉴的类似产品很多，只是未能整合在一体而已。鸿蒙设备开发伙伴中，做了不少模块，应该有可以覆盖上述要求的核心板，而各个子功能市场上好像都有模块，稍加组合即可构建出原型样机。 

        这种产品不是存在技术难度，而是缺少准确的市场定位，也就是前面所说的“做什么”？”怎么做“不是问题。

  

        其次就是关于电视功能的无缝融入，这在当初我自己构思时，由于技术水平限制，觉得是个难点，但对于这方面的高手而言，应该不是问题，因为目前的机顶盒、电视，其实质都是一个小主机，也是软件实现，那将其纳入主机系统应该不是难事。

  

        这套系统总成本应该在两万以内，对于房间少的客户（只有卧室、客厅、厨房、卫生间），估计一万出头即可。对家庭客观条件要求不高，有网络即可。除AI辅助康养传感器及子显示屏需要安装外，其余均不涉及安装，和添置一套家电差不多（实际上不比空调安装难度大）。客户易于接受。

  

        从客户群体分析，第一代独生子女的父母都已退休，很快就进入这套系统所针对的年龄段了。这些人中多数子女不在身边，因为是4、2、1架构，总有一头是独自养老，能将双方父母接到一起住的凤毛麟角，主客观上都很难实现。

  

        对于这一代人而言，这样一套系统应该能被接受，再上一代的有点困难。

  

        目前鸿蒙OS的主力研发人员，应该是第一代独生子女，你们可以回家问问父母，是否愿意拥有这样一套系统？

  

        作为初代独生子女的父母，我真切期待着你们能为自己的父母开发出这样的产品，既可以让你们的父母安享晚年，又可以减少自己的潜在压力。你们可以想象一下：目前最担心的事情是什么？哪件事情是你们无法掌控的？我想一定是父母疾病吧！

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