BelAmI Spring Workshop 2011

Az előadások a következő témára: "BelAmI Spring Workshop 2011"— Előadás másolata:

1 BelAmI Spring Workshop 2011
Az előadások prezentációit küldjék el a címre Az előadások fóliái és anyagai felkerülnek a honlapra 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

2 AAL Lab, Zigbee, Alkalmazások
Vajda Lóránt Megyesi Csaba BelAmI Spring Workshop Budapest, március 1.

3 Vajda Lóránt, vajda@ikti.hu
BelAmI AAL általában BAY-IKTI AAL Team 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,

4 AAL Labor és egységes/szabványos AAL szolgáltatási keretrendszer megvalósítása

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

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

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

8 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,

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

10 ZigBee eszközkészlet keretrendszerének megvalósítása

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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

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

14 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

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

20 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

21 Megvalósított HW mote-k

22 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

23 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

24 Video Motion Sensor Mozgás detektálás: Megvilágítás változás hatása:
1. kép kép Különbség kép Eredmény kép Megvilágítás változás hatása: 1. kép kép Különbség kép Eredmény kép 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

25 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

26 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

27 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

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

29 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

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

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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

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: VÁRHATÓ ÉRTÉK SZÓRÁS SENSOR_DELAY_NORMAL ms ms SENSOR_DELAY_UI ms ms SENSOR_DELAY_GAME ms ms SENSOR_DELAY_FASTEST ms ms

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 2011. március 1., Budapest, BelAmI Spring Workshop

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 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) Kórházi környezet beállítás 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 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

52 Kitekintés/Kicsatolás

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

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