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Uma Arquitetura para Acesso e Integração de Dados em Aplicações Sensíveis ao Contexto
Natália Quirino de Oliveira
Orientador: Prof. Dr. Alvaro Cesar Pereira Barbosa
Mestrado em Informática
Universidade Federal do Espírito Santo
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Contexto e motivação Computação ubíqua Aplicações sensíveis ao contexto
Automatizar tarefas Situação do usuário Situação do ambiente
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Contexto e motivação
Integração de dados contextuais Vários domínios Projetos DBMware, Infraware, CoDIMS,
Telecardio
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Infraware
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CoDIMS original
Outras instâncias: CoDIMS-G, MECD E, neste trabalho, o CoDIMS-CA
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Objetivo
Nova instância do CoDIMS (CoDIMS-CA) para atender aos projetos Infraware e Telecardio
Definição de uma arquitetura para integração de dados contextuais
Definição de uma estratégia para execução distribuída de consultas
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Overview
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Para atingir os objetivos:
Conceitos e Tecnologias
Requisitos
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Conceitos e Tecnologias
Framework Componentes Wrappers Metadados Ontologias Bancos de dados: ativos, temporais,
espaciais
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Requisitos
Acesso e integração de dados Entrega ativa de dados Dinamismo das informações Metadados Perfil de usuário Configuração e extensibilidade Histórico contextual Prioridade entre consultas
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Nexus DBGlobe Mogatu MoCA Awareness
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Sub-conjuntos de requisitos atendidos
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Aspectos de entrega Hipac Snoop Liquid CoDIMS-CA
Linguagem específica Sim Sim Sim Sim
Eventos compostos Não Sim Sim Sim
Distribuição Não Não Sim Sim
Novos operadores Não Sim Não Sim
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Arquitetura conceitual
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Diagrama de componentes
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Diagrama de classes
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Diagrama de classes (cont.)
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Exemplo de Aplicação: Telemedicina
Monitorar ininterruptamente e remotamente pacientes que têm doenças crônicas Isquemia do miocárdio
Integração de eletrocardiograma, outros sinais vitais, prontuário do paciente
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Exemplo de Aplicação: Projeto Telecardio
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Exemplo de Aplicação: Deseja-se monitorar um paciente que se
encontra em casa, com um dispositivo holter que se comunica uma unidade base local. A unidade base se comunica com o servidor localizado no hospital
Dados são gerados pelo holter a cada 30 segundos
Monitoramento periódico ou emergências Integração de dados de prontuário, ECG
(freqûencia cardíaca) e temperatura
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Subscrição em formato SQL-Like
SELECT p.idPaciente, p.nome, p.idade,last 10 e.FC valuesFROM paciente p, ecg e, temperatura tWHEN e.FC onIncrease AND e.FC > 90 AND t.temperatura onIncrease AND t.temperatura > 39 AND p.fumante = “sim”
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Fontes Utilizadas
Fonte de Dados Nome Origem dos dados Tipo dos dados
Registros de Pacientes(idPaciente,nome,idade,sexo,fumante)
Prontuário Servidor do hospital
Relacional
ECG de pacientes(idPaciente, FC,data-hora)
ECG Sensor no paciente
XML
Temperatura de pacientes(idPaciente, temperatura, data-hora)
Temperatura Sensor no paciente
TXT
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Web services criados
A seguinte distribuição foi utilizada no estudo de caso
Enfoque na distribuição das fontes de dados
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Árvore de execução de consultas
Conjunto resultado
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Plano de Execução de Consultas<operator execution-step ="1"><Scan table="Temperatura">
<column name="idPaciente" /> <column name=“temperatura"/><constraint leftArg=”temperatura” operation=”bigger” rightArg=”39”/> <constraint OnIncrease column name=“temperatura"/> <consumer id="3"/> </scan> </operator>
<operator execution-step ="2"> <Scan table=”ECG”><column name="idPaciente" /> <column name="FC"/><constraint leftArg=”FC” operation=”bigger” rightArg=”90”/><constraint OnIncrease column name="FC"/> <consumer id="3"/> </scan> </operator>
<operator execution-step ="3"> <And left-producer="1" right-producer="2"><constraint leftArg="idPaciente" operation="equals" rightArg="idPaciente"/><consumer id="5"/></And></operator>
<operator execution-step ="4"> <Scan table="Prontuario"><column name="idPaciente” /> <column name=“idade "/><column name="nome "/><constraint leftArg=”fumante” operation=”equals” rightArg=”sim” /><consumer id=”5”/> </scan></operator>
<operator execution-step="5"> <Join left-producer="3" right-producer="4"> <constraint leftArg="idPaciente" operation="equals" rightArg="idPaciente"/> </ join></operator>
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Gerente de tarefas
Processador de consultas
MEC
Fabrica de MECs
OP aoAumentar
WrapperECG
Fabrica de agentes
Agente
WrapperMédico
OP Join
Metadados
OP aoAumentar
OP scan
OP and
Temp = 40Frequencia = 65Frequencia = 91
Histórico de eventos
Agente
Temp > 39 FC > 90 Fumante = “sim”
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Conjuntos resultado Resultset do operador Scan: Temperatura
<Resultset xmlns=""><tupla xmlns="" idPaciente="00001" temperatura=“40"/><tupla xmlns="" idPaciente="00002" temperatura=“40"/></Resultset>
Resultset do operador Scan: frequência cardíaca<Resultset xmlns=""><tupla xmlns="" idPaciente="00001" FC="92" /><tupla xmlns="" idPaciente="00003" FC="93" /></Resultset>
Resultset do operador And:<Resultset xmlns=""><tupla xmlns="" idPaciente="00001" FC="92“ temperatura=“40”/></Resultset>
Resultset do operador Scan: paciente<Resultset xmlns=""><tupla xmlns="" idPaciente="00001“ nome=“Fulano da Silva” idade="52" sexo=”masculino” fumante="sim” /> </Resultset>
Resultset do operador Join:<Resultset xmlns=""><tupla xmlns="" id_paciente="00001" temperatura=“40" FC=”92” idade="52” sexo=”masculino” fumante="sim /></Resultset>
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Implementação
JDOM SAX Tomcat NetBeans PostgreSQL
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Conclusão
Avanços na popularização de dispositivos Computação ubíqua, sistemas sensíveis ao
contexto: maior interação com os usuários Necessidade de arquiteturas apropriadas Nova instância do CoDIMS, o CoDIMS-CA
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Contribuições
Lista de requisitos para integração de dados contextuais
Máquina de execução de consultas distribuida para entrega ativa de dados
Fábricas e distribuição de agentes e operadores Arquitetura configurável e flexível Definição de esquemas XML Implementação do protótipo
Reutilização do framework CoDIMS
Publicações
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Requisitos atendidos
Acesso e integração de dados Entrega ativa de dados Dinamismo das informações Metadados Perfil de usuário Configuração e extensibilidade Histórico contextual Prioridade entre consultas
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Requisitos não atendidos
Contexto espaço-temporal Linguagens específicas
Modificações na ACID Mobilidade
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Comparação com outras arquiteturas
Distinções na detecção de eventos e processamento de consultas
Estratégia de execução de consulta Adição de novos componentes
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Trabalhos futuros
Otimização dinâmica de consultas Estatísticas e gerenciamento de fontes Desenvolvimento de wrappers (imagens
médicas, GPS) Tolerância a falhas Estudos sobre novos componentes (histórico,
perfil) Estudo de grids para integração de dados
contextuais
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Agradecimentos
CNPq e FAPES, pelo apoio financeiro UFES/PPGI, pela oportunidade e
conhecimento recebido Alunos do PET Engenharia de
Computação (Bruna Colnago e Igor Magri), pelo apoio na implementação
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Uma Arquitetura para Acesso e Integração de Dados em Aplicações Sensíveis ao Contexto
Natália Quirino de Oliveira
Orientador: Prof. Dr. Alvaro Cesar Pereira Barbosa
Mestrado em Informática
Universidade Federal do Espírito Santo
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Subscrição histórico - XML <?xml version="1.0" ?> <subscription xmlns="http://www.w3schools.com"> <substype valor="Last-values"></substype> <appid valor="111"></appid> <userid valor="222"></userid> <usergroup valor="333"></usergroup> <atributos> <atributo valor="ECG"></atributo> <atributo valor="pressao"></atributo> </atributos> </subscription>
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Armazenamento histórico - XML
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <historico> <atributo>ECG</atributo> <tabela>sinaisVitais</tabela> <inicioArmazenamento>10:02:05</
inicioArmazenamento> <granularidade>00:01:00</granularidade> <valor>90</valor> <valor>87</valor> </historico>
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Fonte indisponível - XML <fonteIndisponivel idFonte=”1234”> <periodo> <dataInicio> 2007/03/01 23:42:22 </dataInicio> <dataFinal> 2007/03/01 23:51:32 </dataFinal> </periodo> <periodo> <dataInicio> 2007/02/01 10:40:11 </dataInicio> <dataFinal> 2007/02/01 11:20:36 </dataFinal> </periodo> </fonteIndisponivel>
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Event Report - XML
<eventReport> <tipo>anomaliaECG</tipo> <idEvento></idEvento> </eventoInicial timestamp=10:20:13
evento=”ev1”> </intermediario timestamp=10:21:42
evento=”ev2”> </eventoFinal timestamp=10:21:42 evento=”ev4”> </disparo timestamp=”10:21:59”> </eventReport>
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Perfil SELECT * FROM medico m WHERE m.especialidade = “oftamologista”
<perfil> <coluna nome="bairro" valor="Jardim Camburi"
eliminatorio="false" /> <coluna nome="convenio" valor="Casufes"
eliminatorio="true" /> </perfil>
SELECT * from medico m WHERE m.especialidade = “oftamologista” AND m.convenio =
“casufes” ORDER BY m.bairro
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Interfaces para Web Services public interface InterfaceSubscricao {
public void popularSubscricao(String arquivo);}
public interface InterfaceAgente { public void iniciarMonitoramento(); public void pausarMonitoramento(); public void cancelarMonitoramento(); public void run();}
public interface InterfaceGerenciaFonte { public void checarTodasFontes(); public void checarFonte(Fonte f); public void monitorarStatusFontes(); public void alertarDesconexao(Fonte f);}
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Interfaces para Web Services (cont.) public interface InterfacePerfil {
public void popularPerfil(int idUsuario, String arquivo); public void personalizarConsulta(String arqPerfil, String arqConsulta); public void consultarPerfil(int idUsuario);}
public interface InterfaceHistorico { public Vector obterDadosHistoricos(String atributo, String tabela); public void armazenarHistorico(String atr, String tab, String valor); public void iniciarArmazenamento(String atributo, String tabela); public void pausarArmazenamento(String atributo, String tabela);}
public interface InterfaceGerenciaTarefas { public void checarMaiorPrioridade(); public void adicionarSubscricao(Subscricao s); public void removerSubscricao(int id);}