Download - BelAmI Spring Workshop 2011
1
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
BelAmI Spring Workshop 2011
Az előadások prezentációit küldjék el a [email protected] címre
Az előadások fóliái és anyagai felkerülnek a http://www.belami-project.hu/ honlapra
AAL Lab, Zigbee, Alkalmazások
Vajda Lórá[email protected]
Megyesi Csaba
[email protected], 2011. március 1.
BelAmI Spring Workshop
3
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
BelAmI AAL általában
BAY-IKTI AAL Team http://www.ikti.hu/aal/
1.1. Részfeladat AAL Labor és egységes/szabványos AAL szolgáltatási
keretrendszer megvalósítása 1.2. Részfeladat
ZigBee eszközkészlet keretrendszerének megvalósítása
1.4. Részfeladat Otthonautomatizálási és egészségfelügyeleti AAL
alkalmazás
Vajda Lóránt, [email protected]
AAL Labor és egységes/szabványos AAL szolgáltatási keretrendszer megvalósítása
R1.1
5
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Otthonfelügyelet alapjai és jövője
Szociális és demográfiai változások Egyedülálló, idős emberek saját otthonukban? Rossz életviteli szokások betegségek
kialakulása Infokommunikációs eszközökkel megoldható
felügyelet Tevékenységek felismerésével és vizsgálatával
megelőzhető Múltja pánikgombos riasztás Jövője IP alapú számtalan alkalmazás:
Felismerés, Riasztás, Követés, Tanácsadás.
Vajda Lóránt, [email protected]
6
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Tevékenységfelismerés otthon
Szenzorok: Mozgásérzékelő, Elektromos áram, Nyomásérzékelő, Nedvesség és hőmérséklet, Fényérzékelő, Testhelyzet felismerés stb.
Tevékenységek (ADL-ek): Hol van? Mennyi ideig?
Nappali, fürdő, konyha, stb
Mit csinál? Reggelizik, kis-nagy
dolog, tisztálkodik, TV-zik, stb.
Vajda Lóránt, [email protected]
7Vajda Lóránt, [email protected]
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Tevékenységfelismerés otthon (folyt.)
Valós idejű adatszolgáltatás: Folyamatos követés; Riasztásgenerálás; Testhelyzet felismerés:
ül, áll, sétál, elesett. Statisztikai
adatszolgáltatás: Visszanézni a historikus
adatokat; Igény szerinti szűrési
feltételek beállítása; Esetleges riasztási
feladatok definiálása; Trendek meghatározása.
8
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Megoldandó feladatok
Automatikus viselkedésfelismerés.
Új alapokon nyugvó viselkedésdetektáló módszerek kidolgozása.
Adatbányászati módszerek bevezetése.
Etikai kérdések megválaszolása: Nagy Testvér effektus eloszlatása
Biztonságos adatkezelés
Vajda Lóránt, [email protected]
9
Részterületek, alkalmazások
Néhány alkalmazás: Idős, egyedül élő emberek segítő
felügyelete,Betegség alatti otthoni felügyeletLakás biztonsági felügyeleteHatósági szolgáltatás pl. háziőrizetKedvencek mozgásának
ellenőrzése kutya/macska stb. 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop Vajda Lóránt,
ZigBee eszközkészlet keretrendszerének megvalósítása
R1.2
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
11
Áttekintés
AAL rendszerek ad-hoc kódolt rádió hálózattal Intelligens otthon, szenzorokkal és
aktuátorokkal ZigBee chip választása Koordinátor, szenzorok és aktuátorok EM250
chip alapon Telegesis modul firmware-e xIDE
fejlesztőrendszerrel Telegesis modul AT parancskészlete és
előfeldolgozott szenzorálás EM250 AD bemenetei és I/O portjai IKTI fejlesztésű ZigBee-s HW eszközök GuardBelt, VMS (video mozgás érzékelő),
VoiceActuator Szenzorok és aktuátorok energiaellátása AAL Labor kiépítése
AAL rendszerek ad-hoc kódolt rádió hálózattal
Ambient Assisted Living (Életvitelt Támogató Szolgáltatások) rendszerek igénye a kommunikációval szembenTámogatott-szolgáltató között (Web,
IP, mobil SMS)HVK/Gateway – sensors/actuators (RF
ad-hoc comm.)ISM sáv vagy ZigBee ( 2,4GHz-en11-26
csatornák)122011. március 1., Budapest,
BelAmI Spring Workshop
Intelligens otthon, szenzorokkal és aktuátorokkal
Otthoni környezetünk szenzorokkal felszerelve a biztonságunk-, kényelmünk érdekében és az egészségi állapotunk megfigyelésére, esetleges állapotromlásunk előjelzésére/vészjelzésére
Bármit működtethetünk gombnyomásra, így „a kacsa fél nyolckor csenget” effektus valósággá válhat…
Tevékenységünk ellenőrzése (tűz-, víz-, baleset kár-megelőzés, egészségügyi felügyelet stb.)
132011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
ZigBee chip választása
A választék:Melyik a jobb?FreeScaleEMBERChipcon – Texas InstrumentsxBeeTelegesis modul (EM250 alapon az
ETRX2)
142011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Koordinátor szenzorok és aktuátorok EM250 chip alapon
EM250 firmware fejleszthető xIDE rendszerrel
Telegesis modul (ETRX2) is fejleszthető xIDE-vel
Telegesis modul önálló szenzor/aktuátor működtetése xIDE-s firmware-rel
Telegesis modult AT parancsokkal mikrokontroller elő-feldolgozott szenzorált adataival vezérli
152011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Telegesis modul firmware-e xIDE fejlesztőrendszerrel
ETRX2 TG modulSorozatgyártott modulEMBER ZigBee stack17 programozható I/O4 AD bemenet32kHz és 24MHz clkxIDE-vel fejlesztett firmware
letölthető a Telegesis modulba
162011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Telegesis modul AT parancskészlete és elő-feldolgozott szenzorálás
Szenzor+mikrokontroller+TG modul
Elő-feldolgozott szenzoradat AT paranccsal továbbítva
Az IKTI-ben megvalósított szenzor és aktuátor példák
172011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
EM250 AD bemenetei és I/O portjai
A TG modul képeA TG modul blokksémája
182011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
IKTI fejlesztésű ZigBee-s HW eszközök
Mikrovezérlő nélküli HW eszközökMultiszenzor (PIR, light, temp., door
sensor)4 csatornás switch4 konnektor fogyasztás érzékelőjeSzék-, fotel-, ágy foglaltság érzékelője
Mikrovezérlőt tartalmazó HW eszközökGuardBelt, VMS, VoiceActuator
192011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Szenzorálható környezeti paraméterekAz IKTI a felsorolásban szereplő jellemzőket képes mérni/ vezérelni ZigBee-s eszközeivel:
Hőmérséklet Páratartalom Fény Nyomás Mozgás PIR Ajtó nyitás/zárás Hang/zaj érzékelés Ajtózár működtetés
Ágy-, szék-, fotel
foglaltság érzékelés Hálózati áram
fogyasztás érzékelése X10 fogyasztók
működtetése Testhelyzet és
mozgásfajta (megy, fut, elesik) érzékelés
Kamerás mozgás érzékelés
Hangüzenet bemondó 20
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Megvalósított HW mote-k
GuardBelt, VMS (video mozgás érzékelő), VoiceActuator
GuardBelt Testhelyzet detektálása
Fekszik, ül, áll, megy, elesik...
Vészjelző gomb
VMS 60x80 ff/ 480x640 color pixel kamerakép Realtime képfeldolgozás (60x80) Mozgáskiértékelés, color képvétel, küldés
VoiceActuator ISD hangtároló (120 sec) Tárolt hangüzenetek vezérlése ZigBee hálózaton
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 22
Video Motion Sensor
Technikai jellemzők: CMOS panel kamera 80x60 pixel fekete
fehér kép 640x480 pixel színes
kép PIR érzékelőhöz
kapcsolható
Főbb feladatai: Mozgás detektálás Riasztás küldés ZigBee router
VMS szenzor
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Video Motion Sensor
Mozgás detektálás:
Megvilágítás változás hatása: 1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép
1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Voice Actuator
Technikai jellemzők: 2 perces hanganyag Tetszőleges számú
üzenet Mikrofon +
Hangszóró
Főbb feladatai: Figyelmeztetések lejátszása Vészhelyzet esetén
megerősítés kérése
ZigBee router
Voice Actuator
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Voice Actuator
Orvos HVK Voice Actuator Páciens
Hangüzenet felvétel ZigBee üzenet Hangüzenet lejátszás
Nyugtázás (nyomógo
mb)
Nyugtázás (ZigBee üzenet)
Nyugtázás (internet,
SMS)2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
GuardBelt
Jellemzői: Hordozható 3 dimenziós gyorsulásérzékelő Testpozíciók érzékelése Mozgásformák érzékelése Mozdulatlanság érzékelése Viselés érzékelés Pánik gomb Nyugtázó gomb Alacsony energia fogyasztás GuardBelt
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
GuardBelt
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
GuardBeltTovábbfejlesztés:
Régi GuardBelt: Combon hordozható 8cm x 5,5cm x 2,5cm méret Nagy méret miatt
kényelmetlen viselet
Új GuardBelt: Comb + csukló
egység Kb. ötödére csökkent
térfogat (4,5cm x 3cm x 1,5cm)
Kényelmesebb viselni Csukló egységen:
Pulzus mérés pulzoximetria
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Szenzorok és aktuátorok energiaellátása
4dBm szintű adás: 56mA-es fogyasztás 17dBm szintű adás: 104mA-es
fogyasztás (ETRX2-PA) Vétel: 36mA-es fogyasztás Sleep mód: 1,5µA (32,768kHz-es CLK)
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 30
31
AAL Labor építése
Egy kislakás 31 nm-enGipszkarton falakÖnálló villamos hálózat (X10)IKTI-s szenzorok és aktuátorok
telepítéseHVK a koordinátor (LAN, Web és
GSM)Lehetőség más rendszerekkel
való összehasonlításra
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
AAL Labor
Szenzorokkal felszerelt kislakás Minden helységben 1-1 multisensor Foglaltság szenzorok:
Ágy (hálószobában) Fotel (nappaliban) Szék (konyhában)
Vill. fogyasztás szenzorok: Mikrosütő (konyhában) Vízforraló (konyhában) Állólámpa (nappaliban) TV (nappaliban) Éjjeliszekr.lámpa (hálószobában)
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
R1.4: Otthonautomatizálási és egészségfelügyeleti AAL alkalmazás
• Esés- és pozíció-felismerés okostelefonnal• Otthonokban használható orvosi
műszerek: Personal Electric Nurse
Meglévő algoritmus
GB következtetés:A jó felismeréshez legalább 50 ms
mintavételi idő kellAz android OS és a HTC G1 telefon
képességeinek felmérésére egy tesztprogrammal
Mérési eredmények:VÁRHATÓ ÉRTÉK SZÓRÁS
SENSOR_DELAY_NORMAL 282.1596 ms 133.2682 ms
SENSOR_DELAY_UI 117.1930 ms 65.3440 ms
SENSOR_DELAY_GAME 66.1056 ms 47.6729 ms
SENSOR_DELAY_FASTEST 21.1032 ms 23.2371 ms
Tesztprogram
Az alkalmazás
Háttérszolgáltatásként futElesés érzékelésekor:
Teljes képernyős riasztás, visszajelzési lehetőséggel
Általános figyelmeztetése (Android notification) megjelenítése
Ha nincs válasz, telefonhívás indítása, és vagy SMS küldése
Riasztási képernyő
Testhelyzet-felismerés
Orientáció alapján megállapított testhelyzetek
Tervek
widget készítése, ami a fő képernyőn mutatná a felismert testhelyzetet, illetve statisztikák megjelenítését tenné lehetővé
Intelligens indítás és leállítás. A telefon rendeltetésszerű használata ne eredményezzen téves adatokat
Napi rutin monitorozása, abnormális helyzetek vizsgálata
40
Áttekintés - PEN
Otthonápolási rendszerek trendjei PEN rendszer helye az otthon felügyelő
rendszerekben Rendszer követelmények PEN – rendszerkövetelmények PEN – rendszerterv Használható szenzorok Kommunikációs modulok Statisztikák és vészjelzés Megjelenítő és adatgyűjtő rendszer Összefoglalás
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 41
Otthonápolási rendszerek trendjei
Megfigyelő rendszer: Rendszerelemek viselhetősége
Szenzorok Adatgyűjtő egységek Kommunikációs modulok
A felhasznált technológia Olcsó Megbízható Általánosan használt eszközök, kompatibilitás biztosítása Szabványos
Gyűjtött adatok: Gyors feldolgozás a vészhelyzetek jelzésére Szenzoradatok fúziója Hosszú távú adattárolás a későbbi analízis
érdekében Energiafogyasztás:
Hosszú működési periódus Alternatív energiaforrások használata
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 42
PEN rendszer helye
Kisméretű viselhető adatgyűjtő egység
Szenzor adat elő feldolgozásKönnyű használat
Egyszerű felhelyezhetőség Nagyon egyszerű
kezelhetőségÁllandó manuális vészjelző
funkcióEmlékeztető feladat:
periodikus mérésekre, gyógyszerek beszedésére
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 43
PEN - rendszerkövetelmények
Együttműködés a létező rendszerekkel és szabványokkal
Szenzorok illesztése speciális letölthető szoftver modulok segítségével
A limitált erőforrások hatékony kihasználása (EnOcean szenzorok)
Adatok előfeldolgozása és hosszabb tárolása (fekete doboz effektus) Tárolásra hagyományos
memória kártya használata Vészhelyzetek jelzése kis
késleltetéssel
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 44
PEN - rendszerkövetelmények
Alacsony energiafogyasztás Csökkentett kommunikációs
hálózati forgalom Adat szűrés Adat tömörítés Hatékony csatorna választása
Komplex energiaforrás és erőforrás menedzsment
Alacsony előállítási költség Általános fejlesztési környezet és
elektronikai alkatrészek használata Kipróbált, sokat használt
technológiák felhasználása (megbízhatóság biztosítása)
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 45
PEN rendszerterv
A mobil egység
Kórházi környezet beállítás
• Szenzorok:• Vezeték nélküli• Vezetékes
• PEN mobil eszköz• Adatgyűjtő rendszer
• Különböző kommunikációs technológiákat használó területek:• Wifi• ZigBee/Bluetooth• Telepített technológia nélküli terület:
(GSM / UMTS)
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 46
Használható szenzorok
Viselhető szenzorok átfogó kutatása: SOTE-s hallgatók együttműködésével
Periodikus mérést végző szenzorok könnyű csatlakoztatása, figyelmeztési rendszer kifejlesztése
Epizodikus szenzorok : Energiatakarékos megoldások felhasználása
Statisztikák az autonóm mérésidőzítéshez
Illesztett szenzorok: EKG Vérnyomásmérő Betegpozícionálás
Jövőben illesztendő rendszerek Pulzus oximéter Testhőmérséklet mérés Bőrfeszültség mérés EMG EEG
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 47
Kommunikációs modulok
● Követelmények● Alacsony energiafogyasztás:
● Komplex kommunikációs modulválasztó eljárások (Mindig a legjobb paraméterekkel rendelkezőt választjuk)
● Paraméterek● Kis energiafelhasználás● Leggyorsabb adatátvitel● Elérhetőség
● Mindig csak az adott környezetben használható modul csatlakoztatása a rendszerhez.
● SEMELYIK KRITÉRIUM NEM MEHET A BIZTONSÁG ROVÁSÁRA!!
● Használható modulok vizsgálata:● Bluetooth (illesztve)● Zigbee (illesztve)● GSM/UMTS● WiFi● USB (illesztve)
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 48
Statisztikák, vészjelzés
Szenzor adatok gyors előfeldolgozása: Hatékony és gyors vészjelzés Trendfigyelés, beteg általános
értékeihez történő igazodás (egyszerű tanuló algoritmusok használata)
Életjelek hosszú távú tárolása: Utólagos analízis lehetőség Személyes és általános kiváltó okok
keresése Gyógyszeradagok pontos beállítási
lehetősége Összetettebb Orvosi és ápolói
felügyelet Manuális vészjelzés, illetve
vészjelzés érvénytelenítés
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 49
Megbízhatóság és biztonság
Fontos kritériumok Folyamatos elérhetőség A veszély-közelinek ítélt
események jelzése Kicsi késleltetés a
bekövetkezés és a jelzés elküldése között
Érvénytelen vészjelzések törlése
Hatékony vészjelzés érvényesítési stratégia
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 50
Megjelenítő és adatgyűjtő rendszer
Megjelenítő rendszer: Platform független megoldás készítése
PDA, PC, Laptop, Mobiltelefon Könnyű és egyszerű kezelhetőség az orvosok
és ápolók számára Gyors és biztonságos rendszer elérés
biztosítása (személyes adatok védelme) Adatgyűjtő rendszer
Biztonságos és gyors adatfeldolgozás és tárolás
Egyszerű illeszthetőség a már létező rendszerekbe
Szabványos megoldások használata Mérési paraméterek és működtető szoftver
egységek Korábban gyűjtött beteg specifikus értékek
eltárolása és felhasználása a feldolgozásban
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 51
Összefoglaló
Elkészült komponensek Mobil egység (teszt platform)
ECG illesztés Vérnyomásmérő illesztés
Megjelenítő és feldolgozó egység (teszt felület)
Adatbázis létrehozása Mérés vezérlő és ellenőrző felület
elkészítése JAVA környezetben
Feladatok: További szenzorok illesztése és
fejlesztése Viselhetőség vizsgálata és
javítása Energiafogyasztás optimalizálása
ZigBee modul
Vérnyomásmérő egység
EKG
Pulzus és véroxigén szint mérő egység
Adatgyűjtő mobil egység
Kitekintés/Kicsatolás
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop 53
Üzleti lehetőségek (AAL területen)
ZigBee környezetben szolgáltatások kialakítása Preferred: EMBER bázison
AAL szolgáltatás kialakítása Szociális és/vagy eHealth célú otthoni ill. közösségi
CONTINUA szabványnak megfelelő eszközök fejlesztése, tesztelése, certifikáció folyamat
GW szoftware Client device
Speciális Mote-ok kifejlesztése (HW&SW) Video kamera alapú BodyGuard Voice
Ultrahang technológia használatával helység szintű követő rendszer
(BATSY alapon)
54
KÖSZÖNJÜKA
FIGYELMÜKET!
2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop
Vajda Lórá[email protected]
Megyesi [email protected]