智慧养老系统信息监管软件的设计与实现第2章Word格式文档下载.docx

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负责为老年人提供高质量的生活服务。

包括网络购物、旅游出行、出门接送等业务办理，承担网络订单、商品仓库、服务商信息等数据管理工作。

（3）设备控制平台：

负责系统相关设备的控制和管理工作。

包括设备管理、实时监控、故障查询、参数配置、功能更新等模块，确保设备能够得到及时、高效、快捷的控制与管理。

此平台只针对设备维护人员开放。

（4）服务器中心：

主要包括Web服务器、数据库服务器、文件服务器等服务器资源，为智慧养老系统提供了强大可靠的数据支撑，负责系统数据、文件、网络资源的存储和处理工作。

2.中间件

中间件是数据采集网关和后台管理中心之间的信息交互通道，其负责收集数据采集网关上传的数据帧，通过逻辑处理和分析判断之后，将数据上传至数据库服务器进行储存。

同时，中间件还负责接收后台管理中心下发的指令数据帧，通过解析数据帧内容后，将指令数据帧传送至数据采集网关、手机APP等设备。

3.数据采集网关

数据采集网关的硬件部分是OK3305X嵌入式芯片为核心，辅以CAN总线模块、以太网模块、Wi-Fi模块、4G模块等外围电路组成。

其软件部分的主要功能为控制和管理区域内的传感控制终端，负责收集传感控制终端上传的数据，进行初步的数据校验和数据封装以后，将封装完成的数据帧通过以太网上传至中间件。

同时负责接收中间件转发的指令数据帧，根据指令数据帧的内容，通过CAN总线下发具体的指令至区域内的传感控制终端。

4.传感控制终端

传感控制终端的硬件部分是由STM32F107VC单片机为核心，辅以CAN总线模块，ZigBee模块等外围电路组成。

其软件部分的主要功能为采集各个物理层设备的实时数据，将不同物理层设备上传的实时数据封装成数据帧以后，通过CAN总线将数据帧上传至数据采集终端。

同时负责接收数据采集网关下发的指令帧，按照指令内容对物理层设备的配置进行调节和更改。

5.手机APP

手机APP是基于Android平台开发的手机应用软件。

其按照功能的不同可分为服务管理终端和老年应用终端。

服务管理终端的使用者为系统管理员、服务人员和医务人员，其主要功能为提供可移动的信息管理平台。

老年应用终端的使用者为老年人和监护人，其主要功能为提供个人信息管理和服务管理接口。

2.2信息监管软件需求分析

需求分析是信息监管软件研发过程中的初始环节和重点环节，本文将从功能需求和性能需求两方面对软件需求进行详细的分析。

2.2.1功能需求分析

信息监管软件的使用人员可分为以下五种：

老年人、监护人、系统管理员、服务人员和医务人员。

考虑到监护人的主要职责是帮助老年人进行软件操作，其关心的信息均可使用老年人账号进行查询和管理，所以本文设计监护人和老年人使用同一账号访问软件资源，本节不单独分析监护人需求。

在本软件中，系统管理员是软件的主要管理者和关怀、服务、活动和救援四种计划的规划者；

服务人员为计划的具体实施者；

老年人为计划的接受者和软件的主要使用人员；

医务人员为健康咨询的答复者。

四种使用人员所承担的工作均不相同，本软件的功能需求应从老年人、系统管理员、服务人员和医务人员四个方面着手分析。

1.老年人需求分析

按照马洛斯的需求层次理论，老年人的需求层次由下至上可以分为5种：

生理需求、安全需求、归属和爱的需求、尊重需求和自我实现[18]。

软件的设计应当尽可能满足老年人的5种需求。

生理需求方面。

老年人的生理需求主要包括衣、食、住、行等基本需求。

由于老年人可能存在一定的生理障碍，缺失上述一种或几种基本生活能力。

所以应设计生活服务功能，向老年人提供生活服务选择接口，由工作人员向老年人提供日常生活照料和服务。

安全需求方面。

老年人的安全隐患主要来自于健康安全和行为安全。

对于健康安全，可以在软件内设计医疗健康功能，记录老年人的就诊信息、服药记录、电子病历等医疗相关信息，同时引入医务人员为老年人进行健康问题答疑。

对于行为安全，应对老年人的行为数据进行采集和分析，同时设计实时定位功能、数据分析功能和紧急事件功能，当老年人出现异常情况，如走失、行为异常等，软件可以及时的反馈，方便工作人员拟定救援计划。

对于更高层次的归属和爱的需求、尊重需求和自我实现，软件内应设计关怀计划、生活娱乐等功能，工作人员可使用此类功能模块，拟定关怀计划，组织社交活动，满足老年人精神慰藉、老有所娱、互动交友的需求。

综上所述，老年人的具体需求可总结如下：

（1）管理自己的账户信息、基本信息和医疗信息。

（2）选择在线健康问题咨询。

（3）选择是否接受定位信息、行为数据和异常事件的监管。

（4）选择生活服务。

（5）选择娱乐活动。

（6）接受主动关怀。

（7）接受紧急救援。

2.系统管理员需求分析

系统管理员为本软件的管理者，主要负责软件功能的维护、人员信息的管理和各种计划的制定。

同时考虑到老年人使用软件的熟练程度，系统管理员允许帮助老年人进行软件操作和功能选择。

具体需求总结如下：

（1）管理自己的账户信息和基本信息。

（2）管理老年人、服务人员、医务人员的账户信息、基本信息和角色信息，可以对角色权限进行修改，维护系统资源。

（3）发布关怀计划、服务计划、活动计划和救援计划；

管理关怀工单、服务工单、活动工单和救援工单。

（4）管理数据分析功能执行状态。

（5）维护软件功能，如黑名单、知识库、系统日志等。

3.服务人员需求分析

服务人员作为生活服务的主要提供者，是直接向老年人提供服务和帮扶的工作人员。

（2）管理自己的关怀工单、服务工单、活动工单和救援工单。

4.医务人员需求分析

医务人员是为老年人提供健康问题答疑的工作人员。

（2）查询老年人医疗健康信息。

（3）在线进行医疗健康问题的答疑。

在上述人员需求分析的基础上，整合出软件功能需求，如表2.1所示。

表2.1信息监管软件功能需求

功能需求

功能描述

账户信息管理

提供使用人员的账号、密码等账户信息管理

老年人信息管理

提供老年人的注册申请信息的管理；

提供老年人的基础信息管理，如老年人姓名、年龄、家庭住址、服务状态等

定位信息管理

提供老年人定位信息的查询；

提供电子围栏的设置

医疗信息管理

提供医疗健康信息的管理；

提供在线咨询接口；

提供在线答疑接口

关怀计划管理

提供关怀计划的发布；

提供关怀工单的管理

生活服务管理

提供服务计划的发布；

提供服务信息的选择；

提供服务工单的管理

娱乐活动管理

提供活动计划的发布；

提供活动信息的参与；

提供活动工单的管理

紧急事件管理

提供事件信息的管理；

提供救援计划的发布；

提供救援工单的管理

数据分析管理

提供数据分析任务的人员管理、状态管理和参数设置

系统管理

提供用户信息管理、角色信息管理、知识库管理等系统相关功能的维护

在整合软件功能需求的基础上，为了更好的表达使用人员与功能之间的关联，本节按照角色的区分绘制功能用例图。

图2.2为系统管理员功能用例图，图2.3为老年人功能用例图，图2.4为服务人员功能用例图，图2.5为医务人员功能用例图。

图2.2系统管理员功能用例图

图2.3老年人功能用例图

图2.4服务人员功能用例图

图2.5医务人员功能用例图

2.2.2性能需求分析

在功能需求分析的基础上，为保证软件能够稳定、高效的运行，还应考虑软件的性能需求。

具体如下：

1.运行性能：

本项目第一阶段的目标为承担中小型社区的智慧养老任务。

中小型社区的人口数量约为10000人，考虑到实时在线人数和操作次数，软件需支持1000个用户的并发请求。

同时为了适应业务功能和数据查询的频繁操作，在并发量达到1000的情况下，要求业务处理响应时间不超过5秒，数据查询响应时间不超过10秒。

2.稳定性：

软件需要长时间不间断的为老年人提供生活服务和监护，为确保服务的质量和实时性，软件必须具有较高的稳定性，能够支持724小时运行。

3.访问控制：

软件使用人员所拥有的系统资源均不一致，需通过访问控制技术，维护系统资源。

4.数据分析速度：

软件需对独居老年人的行为数据进行分析，考虑到软件的使用高峰为白天，为了减小服务器压力，数据分析任务应在凌晨2:

00至6:

00点内完成。

5.扩展性：

为便于软件进行业务更新，满足不同场景的应用需求，软件应在现有功能模块的基础上预设功能扩展接口，如第三方支付、流媒体播放等。

2.3信息监管软件开发方案分析与设计

信息监管软件作为后台管理中心的一部分，承担着信息监管、数据分析、服务管理等多种重要职责，在软件的管理下，工作人员能够合理、高效的为老年人提供服务和帮助。

信息监管软件是智慧养老系统中的核心业务支撑，是保证系统正常运营的基础。

按照工作模式的不同，信息监管软件可以分为以下两部分：

1.与老年人、系统管理员、服务人员等使用人员进行直接交互的应用程序。

2.不与用户交互，按照算法流程循环执行隐性异常识别任务的数据分析进程。

其中，数据分析进程由于功能相对单一，本章不对其做详细分析。

其相关算法研究将在第3章详细论述；

具体实现将在第4.3节详细阐述。

为了论述方便，下文中所提及的信息监管软件均特指上述第一部分交互式应用程序；

在需要区分上述两部分时，将使用信息监管软件和数据分析进程进行区分。

本节在需求分析的基础上，从架构选择、Web服务器、框架技术、数据库管理系统、数据通信方式和异步交互技术6个方面对信息监管软件的开发方案进行详细的分析与设计。

2.3.1架构选择

目前常用的软件架构有以下两类[19]：

1.C/S架构（Client/Server，客户端/服务器）。

2.B/S架构（Browser/Server，浏览器/服务器）。

C/S软件架构如图2.6所示。

典型的C/S架构软件分为两部分：

服务端和客户端。

C/S是一种胖客户端架构，客户端不仅需要完成信息的界面显示，还要负责大部分的业务逻辑处理；

与之相对的，服务端在大部分应用场景只需维护数据库和系统资源，为客户端提供资源支撑。

C/S软件一般部署在局域网内，且客户端与服务端通信只需经过一级交互，所以数据响应速度较快。

图2.6C/S软件架构

综上所述，C/S架构的优点主要有以下几项：

1.响应速度快。

2.服务端压力较小。

3.安全性能较高。

然而，C/S架构的缺点也很明显。

由于C/S软件的客户端需要安装才能使用，一旦发生功