[发明专利]一种基于数字孪生技术的智慧养老监测与预警系统

说明书

本发明提供一种基于数字孪生技术的智慧养老监测与预警系统，涉及智慧养老领域，所述系统包括物理空间单元、数据采集与识别单元、数据分析单元、虚拟空间单元及风险预警单元，所述物理空间单元包含多个分布式的物理场景，所述数据采集与识别单元包括数据监测模块、人脸识别模块及人体行为识别模块；所述虚拟空间单元由三维可视化引擎在云端实时展示场景内老年人的物理模型状态。本系统针对社区和居家养老物理环境场所，对老年人的跌倒、久坐不动、久蹲、扶墙等动作和活动轨迹进行可视化展示，对老年人异常高危状态进行报警和预警，实现对养老场景虚实映射和深层次的信息物理融合，从而提升社区和居家的精细化管理水平。

技术领域

本发明涉及智慧养老领域，特别是涉及一种基于数字孪生技术的社区养老监测与预警系统。

背景技术

截至2018年底，我国大陆总人口13.9亿人，比上年末增加530万人，其中60岁及以上老年人口共约2.49亿人，老年人口比重由2017年底的17.3％增至17.9％，预计到2050年将达到4.8亿人，占全球老年人口的四分之一。另外由于子女学习、工作、结婚等原因而离家，空巢家庭基本成为或已成为老人家庭的主要形式。专家预测，不久的将来我国老年人家庭的空巢率将达到90％左右，容易出现认知症障碍的老年人走失，独居老人出现跌倒、疾病突发的风险，及老年人集中活动场所的安全隐患。“空巢老人”随着年龄的增长，生理功能逐渐衰退，对他人帮助的依赖性越来越高，安全健康监测等成为刚性需求，对智慧社区的建设与管理也越来越高。

我国养老方式主要是居家与机构养老，立足社区的居家养老将是未来主要方向。目前老年人安全与健康相关的产品主要分为穿戴式与非接触式。穿戴式需要接触人体，存在性能风险与安全隐患，老人容易产生技术恐惧；频繁充电、佩戴的问题，会改变老人原有生活习惯；而非接触式属于被动监控，不改变老年人生活习惯，无需充电、操作、佩戴等，可远距离健康监测。但非接触式的传感器为了能够更全面获取用户数据，大多使用深度摄像头或彩色摄像头，缺点是采集了用户的肖像、身体等隐私数据，容易泄露用户隐私，影响此类产品的推广应用。

数字孪生是指在整个生命周期中，通过软件定义，在数字虚体空间中所构建的虚拟事物的数字模型，形成了与物理实体空间中的现实事物所对应的在形、态、行为和质地上都相像的虚实精确映射关系。数字孪生系统起源于智能制造领域，在建筑工程、智慧城市、航空设计等领域中发挥了积极作用；最近几年来，随着人工智能与传感器技术的发展，数字孪生在理论层面和应用层面都取得了快速发展，引起了国内外学者和企业的广泛关注。然而，经过检索相关专利和论文发现，在复杂多样的社区管理和智能养老领域，数字孪生系统很少有成功的落地实施案例，原因在于有的对养老真实需求把握不准，有的三维模型没有实时跟踪和反应老人物理模型状态，有的无法针对老人跌倒状态进行报警和预警，有的不支持局域网、远程和手持设备等平台和环境。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于数字孪生技术的社区养老监测与预警系统，针对社区和居家养老物理环境场所，对老年人的跌倒、久坐不动、久蹲、扶墙等动作和活动轨迹进行可视化展示，对老年人异常高危状态进行报警和预警，实现对养老场景虚实映射和深层次的信息物理融合，从而在保护老人个人隐私且不改变老人生活习惯的基础上提升社区和居家的精细化管理水平。

本发明提供一种基于数字孪生技术的智慧养老监测与预警系统，所述系统包括物理空间单元、数据采集与识别单元、数据分析单元、虚拟空间单元及风险预警单元，

所述物理空间单元包含多个分布式的物理场景，每个物理场景均由场景数据、人体行为数据及个体生理健康数据组成，所述物理场景的数据通过工控网络、局域网或无线网络传输到数据分析单元；

所述数据采集与识别单元包括数据监测模块、人脸识别模块及人体行为识别模块，

所述数据监测模块用于实时监测个体生理健康数据，

所述人脸识别模块用于识别人脸，确定用户身份信息，