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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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

Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu 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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

AAL Labor és egységes/szabványos AAL szolgáltatási keretrendszer megvalósítása

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. 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

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. 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

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. 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu Megoldandó feladatok Automatikus viselkedésfelismerés. Új alapokon nyugvó viselkedésdetektáló módszerek kidolgozása. Adatbányászati módszerek bevezetése. Etikai kérdések megválaszolása: Nagy Testvér effektus eloszlatása Biztonságos adatkezelés 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

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. 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu

ZigBee eszközkészlet keretrendszerének megvalósítása

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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) 2011. 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.) 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

ZigBee chip választása A választék: Melyik a jobb? FreeScale EMBER Chipcon – Texas Instruments xBee Telegesis modul (EM250 alapon az ETRX2) 2011. 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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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 2011. 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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

EM250 AD bemenetei és I/O portjai A TG modul képe A TG modul blokksémája 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

Szenzorálható környezeti paraméterek Az 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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

Megvalósított HW mote-k

GuardBelt, VMS (video mozgás érzékelő), VoiceActuator 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: Főbb feladatai: 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 Megvilágítás változás hatása: 1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

Voice Actuator Technikai jellemzők: Főbb feladatai: 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 Orvos HVK Voice Actuator Páciens Nyugtázás (internet, SMS) Nyugtázás (ZigBee üzenet) Nyugtázás (nyomógomb) 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

GuardBelt Továbbfejlesztés: Régi GuardBelt: Új 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

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 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 kell Az 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 fut Elesés 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

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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

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

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) Kórházi környezet beállítás 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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

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

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

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

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

Összefoglaló Elkészült komponensek Feladatok: 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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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) 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

KÖSZÖNJÜK A FIGYELMÜKET! Vajda Lóránt Megyesi Csaba vajda@ikti.hu megyesi@ikti.hu KÖSZÖNJÜK A FIGYELMÜKET! 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop