1 / 54

BelAmI Spring Workshop 2011

BelAmI Spring Workshop 2011. Az el őadások prezentációit küldjék el a gordos @ ikti.hu c í mre Az előadások fóliái és anyagai felkerülnek a http://www.belami-project.hu/ honlapra. AAL Lab, Zigbee, Alkalmazások. Vajda L óránt v ajda @ikti.hu Megyesi Csaba megyesi @ikti.hu.

preston-william
Download Presentation

BelAmI Spring Workshop 2011

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. BelAmI Spring Workshop 2011 • Az előadások prezentációit küldjék el a gordos@ikti.hu címre • Az előadások fóliái és anyagai felkerülnek a http://www.belami-project.hu/ honlapra

  2. AAL Lab, Zigbee, Alkalmazások Vajda Lóránt vajda@ikti.hu Megyesi Csaba megyesi@ikti.hu BelAmI Spring Workshop Budapest, 2011. március 1.

  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, vajda@ikti.hu

  4. 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. • Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

  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. • Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

  7. 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. • Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

  8. Megoldandó feladatok • Automatikus viselkedésfelismerés. • Új alapokon nyugvó viselkedésdetektáló módszerek kidolgozása. • Adatbányászati módszerek bevezetése. • Etikai kérdések megválaszolása: Nagy Testvér effektus eloszlatása • Biztonságos adatkezelés • Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

  9. Részterületek, alkalmazások Néhány alkalmazás: • Idős, egyedül élő emberek segítő felügyelete, • Betegség alatti otthoni felügyelet • Lakás biztonsági felügyelete • Hatósági szolgáltatás pl. háziőrizet • Kedvencek mozgásának ellenőrzése kutya/macska stb. • Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

  10. 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

  12. AAL rendszerek ad-hoc kódolt rádió hálózattal • Ambient Assisted Living (Életvitelt Támogató Szolgáltatások) rendszerek igénye a kommunikációval szemben • Támogatott-szolgáltató között (Web, IP, mobil SMS) • HVK/Gateway – sensors/actuators (RF ad-hoc comm.) • ISM sáv vagy ZigBee ( 2,4GHz-en11-26 csatornák)

  13. 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.)

  14. ZigBee chip választása • A választék: • Melyik a jobb? • FreeScale • EMBER • Chipcon – Texas Instruments • xBee • Telegesis modul (EM250 alapon az ETRX2)

  15. 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

  16. Telegesis modul firmware-e xIDE fejlesztőrendszerrel • ETRX2 TG modul • Sorozatgyártott modul • EMBER ZigBee stack • 17 programozható I/O • 4 AD bemenet • 32kHz és 24MHz clk • xIDE-vel fejlesztett firmware letölthető a Telegesis modulba

  17. 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

  18. EM250 AD bemenetei és I/O portjai • A TG modul képe • A TG modul blokksémája

  19. IKTI fejlesztésű ZigBee-s HW eszközök • Mikrovezérlő nélküli HW eszközök • Multiszenzor (PIR, light, temp., door sensor) • 4 csatornás switch • 4 konnektor fogyasztás érzékelője • Szék-, fotel-, ágy foglaltság érzékelője • Mikrovezérlőt tartalmazó HW eszközök • GuardBelt, VMS, VoiceActuator

  20. Szenzorálható környezeti paraméterek Az IKTI a felsorolásban szereplő jellemzőket képes mérni/ vezérelni ZigBee-s eszközeivel: Ágy-, szék-, fotel foglaltság érzékelés Hálózati áram fogyasztás érzékelése X10 fogyasztók működtetése Testhelyzet és mozgásfajta (megy, fut, elesik) érzékelés Kamerás mozgás érzékelés Hangüzenet bemondó • Hőmérséklet • Páratartalom • Fény • Nyomás • Mozgás PIR • Ajtó nyitás/zárás • Hang/zaj érzékelés • Ajtózár működtetés 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

  21. Megvalósított HW mote-k

  22. 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

  23. 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

  24. Video Motion Sensor • Mozgás detektálás: 1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép • Megvilágítás változás hatása: 1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép

  25. Voice Actuator Technikai jellemzők: • 2 perces hanganyag • Tetszőleges számú üzenet • Mikrofon + Hangszóró Főbb feladatai: • Figyelmeztetéseklejátszása • Vészhelyzet esetén megerősítés kérése • ZigBee router Voice Actuator

  26. Voice Actuator Hangüzenet felvétel ZigBee üzenet Hangüzenet lejátszás Orvos HVK Voice Actuator Páciens Nyugtázás (nyomógomb) Nyugtázás (ZigBee üzenet) Nyugtázás (internet, SMS)

  27. GuardBelt Jellemzői: • Hordozható • 3 dimenziós gyorsulásérzékelő • Testpozíciók érzékelése • Mozgásformák érzékelése • Mozdulatlanság érzékelése • Viselés érzékelés • Pánik gomb • Nyugtázó gomb • Alacsony energia fogyasztás GuardBelt

  28. GuardBelt

  29. GuardBelt Továbbfejlesztés: 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

  30. 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-en • Gipszkarton falak • Önálló villamos hálózat (X10) • IKTI-s szenzorok és aktuátorok telepítése • HVK a koordinátor (LAN, Web és GSM) • Lehetőség más rendszerekkel való összehasonlításra

  32. 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)

  33. R1.4: Otthonautomatizálási és egészségfelügyeleti AAL alkalmazás • Esés- és pozíció-felismerés okostelefonnal • Otthonokban használható orvosi műszerek: Personal Electric Nurse

  34. Meglévő algoritmus • GB következtetés: • A jó felismeréshez legalább 50 ms mintavételi idő kell • Az android OS és a HTC G1 telefon képességeinek felmérésére egy tesztprogrammal • Mérési eredmények:

  35. Tesztprogram

  36. Az alkalmazás • Háttérszolgáltatásként fut • Elesés érzékelésekor: • Teljes képernyős riasztás, visszajelzési lehetőséggel • Általános figyelmeztetése (Android notification) megjelenítése • Ha nincs válasz, telefonhívás indítása, és vagy SMS küldése

  37. Riasztási képernyő

  38. Testhelyzet-felismerés • Orientáció alapján megállapított testhelyzetek

  39. 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

  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

  42. PEN rendszer helye • Kisméretű viselhető adatgyűjtő egység • Szenzor adat elő feldolgozás • Könnyű használat • Egyszerű felhelyezhetőség • Nagyon egyszerű kezelhetőség • Állandó manuális vészjelző funkció • Emlékeztető feladat: periodikus mérésekre, gyógyszerek beszedésére

  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

  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)

  45. PEN rendszerterv A mobil egység • Szenzorok: • Vezeték nélküli • Vezetékes • PEN mobil eszköz • Adatgyűjtő rendszer • Különböző kommunikációs technológiákat használó területek: • Wifi • ZigBee/Bluetooth • Telepített technológia nélküli terület: (GSM / UMTS) Kórházi környezetbeállítás

  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

  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)

  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

  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

  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

More Related