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MonitorizaĆ§Ć£o vital e ambiental com recurso a redes de sensores sem fios
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 6.43 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
A constante evoluĆ§Ć£o da tecnologia tem proporcionado o aparecimento de
dispositivos de baixo custo, elevado poder de processamento e capacidade de
comunicaĆ§Ć£o sem fios. SĆ£o exemplos destes dispositivos, o aparecimento de
plataformas de computaĆ§Ć£o embebida como a plataforma Arduino, a Raspberry
Pi, entre outras. Estas plataformas permitem a aquisiĆ§Ć£o de dados
fĆsicos das zonas circundantes Ć custa de sensores e permitem responder a
variaƧƵes dos valores lidos atravĆ©s de atuadores permitindo a implementaĆ§Ć£o
de espaƧos inteligentes. Estes espaƧos podem ser aplicados em diversos
domĆnios, como por exemplo na monitorizaĆ§Ć£o ambiental (onde sĆ£o utilizados
dispositivos sensores para recolher parĆ¢metros ambientais), na Ć”rea da
saĆŗde (onde sĆ£o usados diferentes tipos de sensores para acompanhar, em
tempo real, parĆ¢metros vitais de indivĆduos) e na domĆ³tica de edifĆcios (onde
a rede de sensores Ć© utilizada para facilitar as rotinas do dia a dia das pessoas).
O sistema SSNS (Smart Sensor Network System), desenvolvido no contexto
deste trabalho, representa uma soluĆ§Ć£o baseada em tecnologia de cĆ³digo
aberto, hardware de baixo custo, adaptĆ”vel a diferentes cenĆ”rios de aplicaĆ§Ć£o
e com algumas caracterĆsticas diferenciadoras em relaĆ§Ć£o a outros sistemas.
Este sistema Ć© composto por trĆŖs tipos de dispositivos. Um dispositivo pessoal
que permite recolher parĆ¢metros vitais e monitorizar a atividade fĆsica
dos indivĆduos que o transportam. Um dispositivo ambiental que permite
recolher dados do meio envolvente e tambƩm funciona como repetidor da
rede de sensores sem fios. E finalmente, um dispositivo gateway, que efetua
a ligaĆ§Ć£o do sistema com a Internet e permite a interaĆ§Ć£o bidirecional com o
mundo exterior. Os dados sĆ£o enviados e recolhidos num servidor, que agrega
toda a informaĆ§Ć£o para posterior consulta. O sistema estĆ” pensado para ter
uma fĆ”cil adaptaĆ§Ć£o a qualquer cenĆ”rio de aplicaĆ§Ć£o, uma vez que Ć© baseado
unicamente em redes de comunicaĆ§Ć£o sem fios, o que permite a sua utilizaĆ§Ć£o
em locais sem infraestrutura de rede. EstƔ especialmente ajustado a cenƔrios
onde o baixo consumo energƩtico seja um requisito fundamental. Foi tambƩm
projetado um mecanismo de localizaĆ§Ć£o dentro de edifĆcios baseado no funi
cionamento da rede de sensores em malha que Ā“e uma caracterĆstica distintiva
deste sistema em relaĆ§Ć£o aos jĆ” existentes. A constante evoluĆ§Ć£o da tecnologia tem proporcionado o aparecimento de
dispositivos de baixo custo, elevado poder de processamento e capacidade de
comunicaĆ§Ć£o sem fios. SĆ£o exemplos destes dispositivos, o aparecimento de
plataformas de computaĆ§Ć£o embebida como a plataforma Arduino, a Raspberry
Pi, entre outras. Estas plataformas permitem a aquisiĆ§Ć£o de dados
fĆsicos das zonas circundantes Ć custa de sensores e permitem responder a
variaƧƵes dos valores lidos atravĆ©s de atuadores permitindo a implementaĆ§Ć£o
de espaƧos inteligentes. Estes espaƧos podem ser aplicados em diversos
domĆnios, como por exemplo na monitorizaĆ§Ć£o ambiental (onde sĆ£o utilizados
dispositivos sensores para recolher parĆ¢metros ambientais), na Ć”rea da
saĆŗde (onde sĆ£o usados diferentes tipos de sensores para acompanhar, em
tempo real, parĆ¢metros vitais de indivĆduos) e na domĆ³tica de edifĆcios (onde
a rede de sensores Ć© utilizada para facilitar as rotinas do dia a dia das pessoas).
O sistema SSNS (Smart Sensor Network System), desenvolvido no contexto
deste trabalho, representa uma soluĆ§Ć£o baseada em tecnologia de cĆ³digo
aberto, hardware de baixo custo, adaptĆ”vel a diferentes cenĆ”rios de aplicaĆ§Ć£o
e com algumas caracterĆsticas diferenciadoras em relaĆ§Ć£o a outros sistemas.
Este sistema Ć© composto por trĆŖs tipos de dispositivos. Um dispositivo pessoal
que permite recolher parĆ¢metros vitais e monitorizar a atividade fĆsica
dos indivĆduos que o transportam. Um dispositivo ambiental que permite
recolher dados do meio envolvente e tambƩm funciona como repetidor da
rede de sensores sem fios. E finalmente, um dispositivo gateway, que efetua
a ligaĆ§Ć£o do sistema com a Internet e permite a interaĆ§Ć£o bidirecional com o
mundo exterior. Os dados sĆ£o enviados e recolhidos num servidor, que agrega
toda a informaĆ§Ć£o para posterior consulta. O sistema estĆ” pensado para ter
uma fĆ”cil adaptaĆ§Ć£o a qualquer cenĆ”rio de aplicaĆ§Ć£o, uma vez que Ć© baseado
unicamente em redes de comunicaĆ§Ć£o sem fios, o que permite a sua utilizaĆ§Ć£o
em locais sem infraestrutura de rede. EstƔ especialmente ajustado a cenƔrios
onde o baixo consumo energƩtico seja um requisito fundamental. Foi tambƩm
projetado um mecanismo de localizaĆ§Ć£o dentro de edifĆcios baseado no funcionamento da rede de sensores em malha que Ć© uma caracterĆstica distintiva deste sistema em relaĆ§Ć£o aos jĆ” existentes.
The technological evolution has allowed the creation of low-cost devices with high processing power and wireless communications. Examples of those devices are the Arduino platform, the Raspberry Pi, among others. Through sensors, these platforms acquire physical data from its surroundings and via actuators it can respond to variations of the values acquired. The same devices when applied in conventional areas make the so-called āsmart spacesā. Those spaces can be used in several fields such as environmental monitoring (using sensors to collect environmental data), health care (monitoring condition of patients) and in domotics (sensor network used to help people on their daily tasks). The system itself is an open source, low cost solution that can be adapted in many aplications. The system has three devices all adapted to several scenarios. There is a personal device that collects vital parameters and monitors the physical activity. Also, an environmental device is set in order to gather data from the surroundings. It also works as a repeater. Another device gateway is used to connect the system to the Internet and provides a bidirectional interaction with the outside world. The system manager can access to a web page where all data can be consulted and the modules can be enquired. The system is designed to be integrated to any given scenario. In one hand, applied in the environmental monitoring, the deviceās energy consumption is highly low. On the other hand, on the health care field, it includes inddoor location mecancism which is quite an advantage and a significant breakthrough.
La constante evolucion de la tecnologia tiene proporcionado la aparicĆon de dispositivos de bajo coste, alto poder de procesamiento y capacidad de comunicacion inalambrica. Son ejemplos de estos dispositivos, la aparicion de plataformas de computacion embebida como la plataforma Arduino, la Raspberry Pi, entre otras, Estas plataformas permiten la acquisicion de datos fĆsicos de las zonas circundantes a costa de sensores y permiten responder a variaciones de los valores leidos por medio de atuadores permitiendo la implantacion de espĆ”cios inteligentes. Estos espĆ”cios pueden ser aplicados en diversos campos, como por ejemplo en el monitoreo ambiental (donde son utilizados dispositivos sensores para recoger parĆ¢metros ambientales), en el Ć”rea de la salud (donde son utilizados diferentes tipos de sensores para acompaƱar, en tiempo real, parĆ¢metros vitales de las personas) y en la domĆ³tica de edifĆcios (donde la red de sensores es utilizada para facilitar las rutinas del dia a dia de las personas). El sistema SSNS, creado en el contexto de este trabajo, representa una solucion baseada en tecnologia de cĆ³digo abierto, hardware de bajo coste, adaptable a diferentes escenarios de aplicacion y com algunas caracterĆsticas diferentes en relacion a otros sistemas. Este sistema esta compuesto por trĆŖs tipos de dispositivos. Un dispositivo personal que permite recoger parĆ¢metros vitales y monitorizar la actividad fĆsica de los indivĆduos que lo trasportan. Un dispositivo ambiental que permite recoger datos del medio envolviente y tambien funciona como repetidor de la red de sensores inalambricos. Y finalmente un dispositivo (gaterway), que efectua la ligacion del sistema com Internet y que permite la interacion bidericional com el mundo exterior. Los datos son enviados y recogidos en un servidor que almacena la informacion para posterior consulta. El sistema esta pensado para facilitar la adaptacion a cualquier escenario de aplicacion, una vez que esta baseado unicamente en redes de comunicaciones inalambricas, lo que permite su utilizacion en locales no Infraestructurados. Esta especialmente adaptado a escenarios donde el bajo consumo energĀ“etico, sea un requisito fundamental. Fue tambien adaptado un mecanismo de localizacion dentro de edifĆcios baseado en el funcionamento de la red de sensores en cadena que es una caracterĆstica especial de este sistema en relacion a las que ya existen.
The technological evolution has allowed the creation of low-cost devices with high processing power and wireless communications. Examples of those devices are the Arduino platform, the Raspberry Pi, among others. Through sensors, these platforms acquire physical data from its surroundings and via actuators it can respond to variations of the values acquired. The same devices when applied in conventional areas make the so-called āsmart spacesā. Those spaces can be used in several fields such as environmental monitoring (using sensors to collect environmental data), health care (monitoring condition of patients) and in domotics (sensor network used to help people on their daily tasks). The system itself is an open source, low cost solution that can be adapted in many aplications. The system has three devices all adapted to several scenarios. There is a personal device that collects vital parameters and monitors the physical activity. Also, an environmental device is set in order to gather data from the surroundings. It also works as a repeater. Another device gateway is used to connect the system to the Internet and provides a bidirectional interaction with the outside world. The system manager can access to a web page where all data can be consulted and the modules can be enquired. The system is designed to be integrated to any given scenario. In one hand, applied in the environmental monitoring, the deviceās energy consumption is highly low. On the other hand, on the health care field, it includes inddoor location mecancism which is quite an advantage and a significant breakthrough.
La constante evolucion de la tecnologia tiene proporcionado la aparicĆon de dispositivos de bajo coste, alto poder de procesamiento y capacidad de comunicacion inalambrica. Son ejemplos de estos dispositivos, la aparicion de plataformas de computacion embebida como la plataforma Arduino, la Raspberry Pi, entre otras, Estas plataformas permiten la acquisicion de datos fĆsicos de las zonas circundantes a costa de sensores y permiten responder a variaciones de los valores leidos por medio de atuadores permitiendo la implantacion de espĆ”cios inteligentes. Estos espĆ”cios pueden ser aplicados en diversos campos, como por ejemplo en el monitoreo ambiental (donde son utilizados dispositivos sensores para recoger parĆ¢metros ambientales), en el Ć”rea de la salud (donde son utilizados diferentes tipos de sensores para acompaƱar, en tiempo real, parĆ¢metros vitales de las personas) y en la domĆ³tica de edifĆcios (donde la red de sensores es utilizada para facilitar las rutinas del dia a dia de las personas). El sistema SSNS, creado en el contexto de este trabajo, representa una solucion baseada en tecnologia de cĆ³digo abierto, hardware de bajo coste, adaptable a diferentes escenarios de aplicacion y com algunas caracterĆsticas diferentes en relacion a otros sistemas. Este sistema esta compuesto por trĆŖs tipos de dispositivos. Un dispositivo personal que permite recoger parĆ¢metros vitales y monitorizar la actividad fĆsica de los indivĆduos que lo trasportan. Un dispositivo ambiental que permite recoger datos del medio envolviente y tambien funciona como repetidor de la red de sensores inalambricos. Y finalmente un dispositivo (gaterway), que efectua la ligacion del sistema com Internet y que permite la interacion bidericional com el mundo exterior. Los datos son enviados y recogidos en un servidor que almacena la informacion para posterior consulta. El sistema esta pensado para facilitar la adaptacion a cualquier escenario de aplicacion, una vez que esta baseado unicamente en redes de comunicaciones inalambricas, lo que permite su utilizacion en locales no Infraestructurados. Esta especialmente adaptado a escenarios donde el bajo consumo energĀ“etico, sea un requisito fundamental. Fue tambien adaptado un mecanismo de localizacion dentro de edifĆcios baseado en el funcionamento de la red de sensores en cadena que es una caracterĆstica especial de este sistema en relacion a las que ya existen.
Description
DissertaĆ§Ć£o apresentada Ć Universidade Fernando Pessoa como partes dos requisitos para a obtenĆ§Ć£o do grau de Mestre em Engenharia InformĆ”tica, ramo de ComputaĆ§Ć£o MĆ³vel