Recent advances in medical sciences along with the declining birth rate in the developed world is projected to exacerbate the phenomenon of population aging in the coming years. This effect is expected to challenge the viability of health and welfare systems, requiring substantial public and private financial funding for the maintenance of institutions and infrastructure such as health and elderly care centers or nursing homes. It is, therefore, urgent to investigate solutions that will prolong the independent living of elderly people at home, deferring their moving to care centers as long as possible. These solutions should take into account factors that compromise the level of safe living of senior citizens. Such factors include sudden ailments and falls, which commonly cause injuries or loss of consciousness, making it impossible for elderly who live alone to call for help.
In recent years, researchers have developed a variety of assistive technologies based on the emerging “ambient intelligence” paradigm. Ambient intelligence aims at empowering human capabilities by the means of digital environments that are sensitive, adaptive, and responsive to human needs [1,2]. This vision of daily environments enables innovative human–machine interactions characterized by pervasive, unobtrusive and anticipatory communications. Assisted living technologies based on ambient intelligence support the development of the so-called ambient-assisted living (AAL) systems. AAL can effectively improve the safety, health conditions and wellness of elderly individuals. These goals are supported by Wireless Sensor Network (WSN) infrastructures aiming at the continuous monitoring of elderly status, early diagnosis of potential health deterioration and detection of hazardous events. Among others, AAL technologies have been utilized in: mobile emergency response systems [3]; fall detection systems [4,5,6]; video surveillance systems [7,8]; activities of daily living (ADL) monitoring systems [9]; reminders issuing systems (e.g., for medication intake) [10]; chronic disease management and rehabilitation [11]; mobility and automation assistive tools [12]; systems that ease the connection and communication with peers, family and friends [13].
However, most existing AAL systems are based either on intrusive and costly equipment (e.g., cameras, wearables) or on sensor nodes which are relatively complex to configure, program and extend (e.g., TinyOS platforms). Recent developments in embedded systems and microcontroller technologies have opened up new opportunities for the automation industry. First evidence for the suitability of microcontroller platforms in smart home automation applications already exists [14,15]; nevertheless, the potential of microcontrollers for building robust and cost-effective AAL systems remains open to investigation. Hands-on experiences are missing in extending the capabilities of microcontrollers with appropriate low-cost off-the-shelf communication, sensory and actuation components so as to effectively support AAL services. Furthermore, energy management issues need to be tackled to improve systems’ endurance, while privacy concerns should be convincingly addressed to increase user acceptance.
Herein, we present UbiCare, an AAL system based on a cost-effective WSN installation. The key objective of UbiCare is to support the safe independent living of elderly living in their home environment; also to mitigate the stress caused to elderly individuals living in non-supervised areas. The main function of the proposed system is to record the daily activity of the elderly (e.g., presence/movement in specific home areas, sleeping, seating, usage of electrical appliances or sanitary facilities) and environmental monitoring (temperature, humidity, light intensity). Prospectively, significant deviations from the “normal” activity pattern (for instance, prolonged immobility on the bed or detection of prolonged presence at home without food consumption) could be interpreted as evidence of incapacitation or reason to issue alarm. UbiCare may also issue alarms to authorized caregivers (e.g., relatives and/or doctors) in the event of fall detection, thereby improving the achievable level of security and ensuring immediate nursing treatment of such incidents; alarms may be implemented by a variety of methods, e.g., automated sending of SMS, emails or voice calls. Activity information is recorded in a web database and visualized in an intelligible form via a web interface.
The main contribution of this paper lies in the documentation of hands-on experiences in designing, implementing and operating AAL systems through utilizing inexpensive equipment (effectively, microcontroller-based systems expanded by sensory and wireless communication off-the-shelf components). To meet this objective, we discuss technical trade-offs and design decisions, while reporting implementation details relevant to our deployment framework. To our knowledge, the particular structural, architectural and implementation setting adopted in UbiCare has not been reported in the literature. We argue that our experiences may serve as a useful guide for the development of research and commercial AAL or similar tools. It is noted that, besides supporting activity monitoring services, the main design goals of UbiCare also include: low deployment and operational cost; efficient energy management so as to prolong the lifetime of battery-operated nodes; privacy protection through enabling confidentiality across wireless data communications.
The remainder of this article is structured as follows: Section 2 reviews related work. Section 3 presents our experimental testbed and Section 4 discusses functional and technical considerations with respect to our implemented prototype. Lessons learnt from a real-life experiment are documented in Section 5. Finally, Section 6 concludes our work and suggests directions for future work.
ล่าสุดความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์การแพทย์พร้อมกับอัตราการเกิดที่ลดลงในประเทศที่พัฒนาแล้วคาดว่าจะส่งผลให้ปรากฏการณ์ของประชากรอายุในปีมา ผลนี้คาดว่าจะท้าทายความอยู่รอดของสุขภาพและระบบสวัสดิการที่ต้องการอย่างมาก ภาครัฐและเอกชนสนับสนุนทางการเงินสำหรับการบำรุงรักษาของสถาบัน และโครงสร้างพื้นฐาน เช่น สุขภาพ และ ศูนย์ดูแลผู้สูงอายุ หรือ พยาบาลบ้าน จึงต้องตรวจสอบโซลูชั่นที่จะยืดชีวิตอิสระของผู้สูงอายุในบ้าน หยุดพักของพวกเขาย้ายไปยังศูนย์ดูแลตราบเท่าที่เป็นไปได้โซลูชั่นเหล่านี้ควรคำนึงถึงปัจจัยที่ส่งผลต่อระดับของการมีชีวิตที่ปลอดภัยของประชาชนอาวุโส ปัจจัยดังกล่าวรวมถึงโรคฉับพลันและตก ซึ่งมักก่อให้เกิดการบาดเจ็บหรือการสูญเสียสติ ทำให้มันเป็นไปไม่ได้สำหรับผู้สูงอายุที่อาศัยอยู่คนเดียว เพื่อขอความช่วยเหลือ
ในปีล่าสุดนักวิจัยได้พัฒนาความหลากหลายของสิ่งอำนวยความสะดวกเทคโนโลยีขึ้นอยู่กับใหม่ " ทางปัญญา " กระบวนทัศน์ . โดยมุ่งสร้างสติปัญญาความสามารถของมนุษย์โดยวิธีการแบบดิจิตอลที่ไวต่อความรู้สึก การปรับตัว และการตอบสนองความต้องการของมนุษย์ [ 1 , 2 ] นี้วิสัยทัศน์ของสภาพแวดล้อมทุกวันช่วยให้นวัตกรรมเครื่อง–มนุษย์ปฏิสัมพันธ์ลักษณะแพร่หลาย ,รุก และข้างประตูสื่อสาร ช่วยเหลือชีวิตเทคโนโลยีตามทางปัญญา สนับสนุนการพัฒนาที่เรียกว่า Ambient Assisted Living ( aal ) ระบบ aal มีประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงความปลอดภัยสุขภาพและสุขภาพของผู้สูงอายุ .เป้าหมายเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนโดยเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย ( WSN ) ซึ่งมุ่งที่การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของสถานะของผู้สูงอายุ การวินิจฉัยของการเสื่อมสภาพของสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นและการตรวจสอบของกิจกรรมที่เป็นอันตราย ท่ามกลางคนอื่น ๆ , เทคโนโลยี aal ได้ถูกใช้ในโทรศัพท์มือถือระบบการตอบสนองฉุกเฉิน [ 3 ] ; [ ] 4,5,6 ล้มระบบตรวจจับ ระบบ [ 7 , 8 ] การเฝ้าระวังวิดีโอกิจกรรมของชีวิตประจำวัน ( ADL ) ตรวจสอบระบบ [ 9 ] ; เตือนการออกระบบ ( เช่น ยารับประทาน ) [ 10 ] ; การจัดการโรคเรื้อรังและการฟื้นฟูสมรรถภาพ [ 11 ] ; การเคลื่อนย้ายและระบบอัตโนมัติสิ่งอำนวยความสะดวกเครื่องมือ [ 12 ] ; ระบบที่ง่ายในการเชื่อมต่อและสื่อสารกับเพื่อน ครอบครัว และเพื่อน ๆ [ 13 ] .
อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่จะใช้ทั้งในระบบที่มีอยู่ aal รบกวนอุปกรณ์และค่าใช้จ่าย ( เช่นกล้อง , wearables ) หรือเซนเซอร์โหนดซึ่งมีความซับซ้อนค่อนข้างที่จะปรับแต่งโปรแกรมและขยาย ( เช่น tinyos แพลตฟอร์ม ) ล่าสุดในการพัฒนาระบบสมองกลฝังตัวและไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยีจะเปิดโอกาสใหม่สำหรับอุตสาหกรรมอัตโนมัติ หลักฐานแรกเพื่อความเหมาะสมของการใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์แพลตฟอร์มในบ้านอัตโนมัติสมาร์ทอยู่แล้ว [ 14,15 ] ;อย่างไรก็ตาม ศักยภาพของเอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ สำหรับอาคารที่แข็งแกร่งและมีประสิทธิภาพระบบ aal ยังคงเปิดการสอบสวน มือในประสบการณ์ที่ขาดหายไปในการขยายขีดความสามารถของเอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ใช้ต้นทุนต่ำปิดชั้นการสื่อสาร การรับความรู้สึกและสั่งการชิ้นส่วนเพื่อมีประสิทธิภาพสนับสนุนบริการ aal . นอกจากนี้ปัญหาการจัดการพลังงานต้องแก้ไขเพื่อปรับปรุงความทนทานของระบบ ในขณะที่ความกังวลส่วนตัวต้องมีความให้ความสนใจที่จะเพิ่มการยอมรับของผู้ใช้ .
ในที่นี้ เราเสนอ ubicare , aal เกี่ยวกับระบบการติดตั้ง WSN ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด วัตถุประสงค์หลักของ ubicare คือสนับสนุนเซฟชีวิตอิสระของผู้สูงอายุที่อาศัยในสภาพแวดล้อมที่บ้านของพวกเขาเพื่อลดความเครียดที่เกิดกับผู้สูงอายุ บุคคลที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ไม่มี . หน้าที่หลักของระบบนี้คือการบันทึกกิจกรรมประจำวันของผู้สูงอายุ เช่น มีการเคลื่อนไหวในพื้นที่ บ้านเฉพาะนอน , ที่นั่ง , การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า หรือเครื่องสุขภัณฑ์ ) และการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม ( อุณหภูมิ ความชื้น ความเข้มแสง การ ,ความเบี่ยงเบนจาก " ปกติ " รูปแบบกิจกรรม ( เช่น จากการตรึงบนเตียงหรือการตรวจสอบนาน อยู่ที่บ้านโดยไม่มีการบริโภคอาหาร ) อาจถูกตีความตามหลักฐานของการสูญเสียความสามารถหรือเหตุผลที่จะออกการแจ้งเตือน ubicare อาจยังมีปัญหาการเตือนภัยที่ได้รับอนุญาต ( เช่น ญาติผู้ดูแลและ / หรือแพทย์ ) ในกรณีของการล้มเพิ่มระดับความปลอดภัยและมั่นใจได้ด้วยการรักษาพยาบาลทันที เหตุการณ์ดังกล่าว เตือนอาจจะดำเนินการโดยวิธีการต่าง ๆเช่น แบบอัตโนมัติ ส่ง SMS , อีเมล หรือ โทร . ข้อมูลกิจกรรมที่บันทึกไว้ในฐานข้อมูลเว็บ และมองเห็นในรูปแบบที่เข้าใจผ่านทางเว็บอินเตอร์เฟส
ส่วนหลักของบทความนี้อยู่ในเอกสารของประสบการณ์จริงในการออกแบบการใช้และดำเนินการ aal ระบบผ่านการใช้อุปกรณ์ไม่แพง ( ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่ใช้ระบบการสื่อสารแบบไร้สายด้วยการขยายและปิดการเก็บรักษาส่วนประกอบ ) เพื่อตอบสนองวัตถุประสงค์นี้ เรากล่าว trade-offs ทางเทคนิคและการตัดสินใจออกแบบในขณะที่การรายงานรายละเอียดที่เกี่ยวข้องกับกรอบการใช้งานของเรา ความรู้ของเรา โดยเฉพาะโครงสร้าง สถาปัตยกรรม และการตั้งค่าที่ใช้ในการ ubicare ไม่ได้ถูกรายงานในวรรณคดี เรายืนยันว่าประสบการณ์ของเราจะใช้เป็นคู่มือที่เป็นประโยชน์สำหรับการพัฒนาการวิจัยและเครื่องมือ aal คล้ายกันหรือเชิงพาณิชย์ มันเป็นข้อสังเกตว่านอกจากนี้ยังสนับสนุนการตรวจสอบบริการกิจกรรมหลักเป้าหมายการออกแบบของ ubicare ยังรวมถึงการใช้งานต่ำ และต้นทุนการดำเนินงาน การจัดการพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ที่ดำเนินการป้องกันความเป็นส่วนตัวผ่านโหนดเปิดความลับในการสื่อสารข้อมูลไร้สาย .
ส่วนที่เหลือของบทความนี้มีโครงสร้าง ดังนี้ ส่วนที่ 1 รีวิวที่เกี่ยวข้องงานมาตรา 3 และมาตรา 4 เสนอทดลอง Name = ทดสอบ Comment กล่าวถึงการพิจารณาการทำงานทางเทคนิค และเคารพของเราใช้ต้นแบบ บทเรียนที่ได้จากการทดลองในชีวิตจริงมีเอกสารในส่วนที่ 5 . ในที่สุด ส่วน 6 สรุปผลงานของเรา และแนะนำเส้นทางสำหรับการทำงานในอนาคต
การแปล กรุณารอสักครู่..