AST semestrální práce Dohledový systém v domácnosti

Transkript

1 AST semestrální práce Dohledový systém v domácnosti Úvod Průměrný věk populace stále roste. Starší lidé jsou však často nemají větší komplikace a jsou stále samostatní. Nechtějí být na obtíž rodině a cítit se závislí na péči druhých. Tím se však vystavují nebezpečí. Obzvláště pak ti, kteří žijí o samotě. Při pádu, či jiné krizové situaci není kdo by přivolal pomoc, a pokud nemají v dosahu mobilní telefon, následky mohou být fatální. Dohledový systém umožňuje těmto lidem dožít samostatně doma, aniž by se cítili závislí na ostatních. Zároveň jsou ale diskrétně monitorováni a v případě komplikací je přivolána pomoc. Současný stav Existuje mnoho hotových komplexních řešení dohledu nad staršími osobami žijícími samostatně v domácnosti, stejně tak mnoho volně dostupných komponent umožňujících takový systém vytvořit. Můžeme je rozdělit podle následujících kritérií: Použitá technologie Systémy využívají různé senzory a technologie ke sběru dat o aktivitách sledované osoby. Jsou to například: Pohybová čidla IR a PIR čidla přináší informaci, že osoba prošla vymezenou rovinou, případně že se pohybuje ve sledovaném prostoru. Pokud víme, že osoba místnost neopustila, ale PIR čidlo nedetekuje žádný pohyb, dostáváme informaci, že se osoba nehýbe. Senzory kontaktu (otevřeno, zavřeno) umístěné na dveřích, oknech, skříních nebo lednici. Doplňují informace pohybových čidel. Průtokoměry umístěné na vodovodních přívodech do kuchyně, koupelny a na toaletu dobře monitorují hygienické návyky sledované osoby. Tlaková čidla v posteli, na židlích a křeslech, případně na sedátku toalety upřesňují polohu pacienta. Čidlo v posteli může monitorovat kvalitu spánku. Video záznam dodává velké množství informací, a může dobře sloužit příbuzným, kteří o danou osobu pečují na denní bázi. Zapojení do většího a alespoň částečně automatizovaného systému brání výpočetní náročnost analýzy obrazu, a především otázka soukromí. Detektory kouře a CO 2 bývají samostatná zařízení se zvukovým alarmem. Mohou ale být připojena do monitorovacího systému. Detektory vody (umístěné v koupelně nebo kuchyni na podlaze) jsou stejně jako detektory kouře mnohdy samostatné, ale také mohou být připojeny do systému. Detektory odběru elektřiny na přívodních vodičích domácích spotřebičů (rychlovarná konvice, mikrovlnná trouba apod.) dokreslují především informaci o stravování. Senzory teploty a vlhkosti monitorují stav prostředí v domácnosti. Všechna čidla a detektory jsou typicky vybavena radiofrekvenčním komunikačním modulem a jsou napájena bateriemi. To umožňuje jejich libovolné rozmístění. Nositelné zařízení Většina systémů zahrnuje i zařízení, které sledovaná osoba nosí stále při sobě. Typicky se jedná o přívěsek na krk, či náramek na zápěstí. Tato zařízení jsou zpravidla jednoduchého designu, mají nanejvýš jedno Emergency tlačítko a jsou voděodolná. Obsahují akcelerometr, případně další

2 technologie k určení pozice v prostoru a anténu pro bezdrátový přenos dat. Některé pak navíc disponují dalšími senzory pro měření tepové frekvence nebo Takovéto nositelné zařízení je jedním z nejlepších zdrojů stavu a polohy sledované osoby. Z dat akcelerometru je možné analyzovat pohyb pacienta a detekovat případný pád. Ačkoli není detekce pádu na základě dat akcelerometru snadná úloha a současné algoritmy se potýkají s chybnými detekcemi, má proti ostatním senzorům tu výhodu, že zaznamená pád na libovolném místě. Jiné senzory, například pohybové, se potýkají s problémem pokrytí celého prostoru. Monitorovací centrum Některé systémy jsou nabízeny samostatně. Pečující příbuzní vybaví byt sledované osoby potřebnými senzory. Data ze senzorů jsou pak integrována v centrálním modulu, který je připojen na internet. V centrálním modulu probíhá zpracování dat, a za zvolených podmínek jsou pečující osoby upozorněny SMS zprávou nebo oznámením v monitorovací aplikaci. Toto řešení bývá dostupnější, protože se krom pořizovacích nákladů neplatí žádné paušální poplatky. Dále existují systémy dodávané jako služba. Provozovatel systému zajišťuje analýzu dat a nepřetržitý dispečink. Operátoři dispečinku podle závažnosti situace řeší situaci sami, kontaktují pečující příbuzné, případně složky IZS. Provozovatelem takovéhoto systému je často stávající pečovatelská služba, takže nabídka doplňkových služeb je pestrá. Tyto systémy jsou zpravidla placeny měsíčně. Analýza dat a predikce komplikací Systémy mohou analyzovat data v reálném čase a upozornit na vzniklou rizikovou situaci. Pokud je ale dostupná výpočetní a datová infrastruktura, je možné z nasbíraných dat získat informaci o běžném vzoru chování sledované osoby, a následně podle odchylek od tohoto vzoru predikovat nebezpečné situace. Seznam vybraných řešení 1. In-home Health Monitoring System for Solitary Elderly, Toshifumi Tsukiyama, Tokyo Denki University [1] Použitá technologie: průtokoměry na vodovodním potrubí v kuchyni, koupelně a na toaletě, PIR seznory v obývacím pokoji a vstupu do bytu. Tato práce je založena na originální myšlence, že pro sledování aktivity pacienta stačí monitorovat průtok vody. Spotřeba vody je úzce spjata s hygienickými návyky a vařením, tedy důležitými charakteristikami pacientových aktivit. Koncept je rozšířen o dvě pohybová čidla. Jedno je umístěno v obývacím pokoji a slouží k monitorování denní aktivity, druhé umístěné u dveří dává systému informaci, zda pacient neopustil byt (viz obrázek 1). Technické řešení umožňuje vše zapojit bez montáže a jakýchkoli úprav stávající instalace jsou použity vibrační průtokoměry, které se pouze přichytí na přívod zvenku. Elegantnější by bylo zapojení průběžných průtokoměrů. 2. CareSensus [2] Použitá technologie: soubor mnoha různých senzorů, přívěsek na krk, on-line dispečink CareSensus je dohledový systém vzniklý ze spolupráce společnosti Philips s americkou pečovatelskou službou Right at Home. Jedná se o síť detektorů rozmístěných po bytě. Data jsou odesílána na dispečink, kde dochází k jejich vyhodnocování a řešení krizových situací (viz obrázek 2). 3. Wireless Sensor Network Based Home Monitoring System for Wellness Determination of Elderly [3] Tento systém se snaží klasifikovat různé činnosti a na základě jejich časového průběhu během dne hodnotit stav sledované osoby. Využívá k tomu například i senzory odběru elektrické

3 energie připojené k domácím spotřebičům. Je tedy možné dobře rozeznat drobné činnosti jako je příprava čaje (viz obrázek 3). 4. TruSense [4] Na rozdíl od dříve zmíněných systémů, TrueSense nevyužívá proprietární senzory a zařízení, nýbrž Amazon Echo a pestrou paletu kompatibilních zařízení. Služba zajišťuje analýzu dat a predikci rizikových situací. Velkou výhodou je právě zapojení domácího asistenta, který sice nedokáže monitorovat aktivitu sledované osoby, o to se starají připojené senzory, zato dokáže naslouchat dotazům, případně volání o pomoc. Právě to může být v krizové situaci klíčové pacient upadne, nebude mít při sobě mobilní telefon ani nouzové tlačítko, stačí ale, aby zavolal o pomoc a systém již kontaktuje další osoby. Diskuze zadání Žádný ze systémů nenabízí hlasovou odezvu. Hlasová komunikace je velmi výhodná především proto, že při vhodném rozmístění stanic pokryje celý prostor domácnosti a pacient nemusí nosit žádné zařízení přímo při sobě. U systému TruSense se přímo nabízí, aby se systém proaktivně dotázal na stav pacienta, pokud vyhodnotí situaci jako nestandardní. Pokud je například detekováno, že je sledovaná osoba podezřele dlouho v jedné místnosti, mohl by se systém pomocí domácího asistenta osoby zeptat, jestli je vše v pořádku. Teprve pokud by nedostal odpověď, kontaktoval by monitorovací centrum a příbuzné. V tomto projektu bych rád navrhl hlasové rozšíření pro dohledový systém. Vstupy (výstupy senzorů) budou pouze simulované. Pokud by se nedařilo tyto vstupy dobře simulovat, pokročil bych o úroveň výše a za vstupy považoval vyhodnocené situace (výstup analýzy některého ze stávajících systémů). Nejprve bude nutné definovat situace, ve kterých by bylo vhodné sledovanou osobu oslovit, a ujistit se tak o jejím stavu. Důležitým kritériem bude, aby asistent nebyl otravný. Výstupem bude další akce (zrušení předchozího poplachu, přivolání pomoci apod.). Následně navrhnu dialogy a vytvořím chatbot pomocí IBM Watson. K prezentaci výsledků vytvořím jednoduchou aplikaci pro simulaci vstupů.

4 Obrázky Obrázek 1 - Blokový diagram zapojení senzorů Obrázek 2 - Náhled dat dostupných na dispečinku

5 Obrázek 3 - Rozmístění senzorů po bytě Lukáš Mařík

6 Zdroje [1] TSUKIYAMA, Toshifumi. In-home Health Monitoring System for Solitary Elderly. Procedia Computer Science. 2015, 63, DOI: ISSN Dostupné také z: [2] Philips teams with global home care provider Right at Home to commercially launch CareSensus, connected sensors platform enabling unique remote care options for seniors. In: Philips [online]. Eindhoven, Nizozemsko: Philips, 2016 [cit ]. Dostupné z: [3] SURYADEVARA, Nagender a S.C. MUKHOPADHYAY. Wireless Sensor Network Based Home Monitoring System for Wellness Determination of Elderly. 2012, 12, 1965 s. DOI: /JSEN [4] How It Works. TruSense [online]. Cincinnati, OH: TruSense, 2017 [cit ]. Dostupné z: