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

mailto:[email protected]



http://www.belami-project.hu/

AAL Lab, Zigbee, Alkalmazások

Vajda Lórá[email protected]

Megyesi Csaba

[email protected], 2011. március 1.

BelAmI Spring Workshop

3


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]

http://www.ikti.hu/aal/

AAL Labor és egységes/szabványos AAL szolgáltatási keretrendszer megvalósítása

R1.1

5


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.


6


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.


7Vajda Lóránt, [email protected]


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


Megoldandó feladatok

Automatikus viselkedésfelismerés.

Új alapokon nyugvó viselkedésdetektáló módszerek kidolgozása.

Adatbányászati módszerek bevezetése.

Etikai kérdések megválaszolása: Nagy Testvér effektus eloszlatása

Biztonságos adatkezelés


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,

[email protected]

ZigBee eszközkészlet keretrendszerének megvalósítása

R1.2


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.)


ZigBee chip választása

A választék:Melyik a jobb?FreeScaleEMBERChipcon – Texas InstrumentsxBeeTelegesis modul (EM250 alapon az

ETRX2)


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


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


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


EM250 AD bemenetei és I/O portjai

A TG modul képeA TG modul blokksémája


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


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


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


Video Motion Sensor

Mozgás detektálás:

Megvilágítás változás hatása: 1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép

1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép


Voice Actuator

Technikai jellemzők: 2 perces hanganyag Tetszőleges számú

üzenet Mikrofon +

Hangszóró

Főbb feladatai: Figyelmeztetések lejátszása Vészhelyzet esetén

megerősítés kérése

ZigBee router

Voice Actuator


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


GuardBelt


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


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)


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


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)


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

http://developer.android.com/guide/topics/appwidgets/index.html

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


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


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


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


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)


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)


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


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)


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


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


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


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


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!


Vajda Lórá[email protected]

Megyesi [email protected]

belami spring workshop 2011

Documents