Απομακρυσμένος έλεγχος και καταγραφή της κινητικής κατάστασης ατόμων με χρήση τεχνολογίας bluetooth smart

Thumbnail Image
Date
Authors
Πήλιουρας, Ευάγγελος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η απομακρυσμένη παρακολούθηση ενός ατόμου συνεισφέρει σε μεγάλο βαθμό στην ψυχική του υγεία καθώς δεν είναι απαραίτητο να βρίσκεται στον χώρο της κλινικής ή του εργαστηρίου ώστε να καταγραφούν τα απαραίτητα δεδομένα, τα οποία αποτελούν δείκτες για τη διαταραγμένη συμπεριφορά του. Επειδή ακριβώς συμπεράσματα που ανταποκρίνονταιόλο και περισσότερο στην πραγματικότητα, μπορούν να ληφθούν εφόσον η εν λόγω καταγραφή γίνεται σε ημερήσια βάση, είναι εύκολα κατανοητό σε τι κατάσταση τοποθετείται το άτομο που υποβάλλεται σε μία τέτοια διαδικασία όταν η απομακρυσμένη παρακολούθηση δεν είναι υλοποιημένη ως λειτουργικότητα του συστήματος. Επιπρόσθετα, υπάρχουν περιπτώσεις που είναι απαραίτητο ένα σύστημα παρακολούθησης το οποίο να είναι ικανό να αναγνωρίζει την περίπτωση γεγονότος ενδιαφέροντος, στα οποία το άτομο ενδεχομένως να έχει ανάγκη από άμεση παρέμβαση για βοήθεια. Η περίπτωση που μελετάται στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας είναι η ανίχνευση των πτώσεων, γεγονότα τα οποία έχουν σημαντική επίπτωση στην ποιότητα ζωής του ατόμου μετά το δυσμενές γεγονός. Τα βασικά ερωτήματα που θα τεθούν θα πρέπει να έχουν κέντρο το ίδιο το άτομο το οποίο θα φοράει το σύστημα αισθητήρων για την καταγραφή του. Αυτά τα ερωτήματα θα πρέπει να συνδέονται με το πόσο συχνά θα υποχρεώνεται να συντηρεί τις συσκευές, να φροντίζει για την φόρτιση τους και ενδεχομένως κάποιας τεχνικής φύσης αλληλεπίδραση. Επιπλέον, ερώτημα ακόμα μεγαλύτερης σημασίας είναι το πόσο καλά νιώθει το άτομο με την ύπαρξη αυτού του συστήματος παρακολούθησης και πόσο το αντιλαμβάνεται στην καθημερινή του ζωή. Με γνώμονα τα παραπάνω ερωτήματα, στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα σύστημα που προσπαθεί να ικανοποιήσει κατά το μέγιστο αυτές τις απαιτήσεις. Το σύστημα αυτό αποτελείται από ένα ρολόι και δύο αισθητήρες οι οποίοι τοποθετούνται στους ώμους του ατόμου του οποίου θέλουμε να παρακολουθήσουμε την κινητική του συμπεριφορά. Έχοντας επιλέξει τα σημεία αυτά, έχουμε καταφέρει να ελαχιστοποιήσουμε την αλληλεπίδραση του ανθρώπου με το σύστημα, καθώς οι ώμοι αποτελούν ένα από τα ουδέτερα σημεία τα οποία συμμετέχουν στις καθημερινές μας δραστηριότητες. Το ρολόι έχει βασιστεί σε πλατφόρμα Android, με σκοπό το λογισμικό της παρακολούθησης να υπάρχει στο παρασκήνιο και το άτομο να αξιοποιεί την πληθώρα των υπηρεσιών που του παρέχει το οικοσύστημα Android Wear. Με τον τρόπο αυτό, έχουμε καταφέρει να κρύψουμε από το άτομο, το σύστημα παρακολούθησης του. Επίσης, έχοντας επιλέξει το πρωτόκολλο BLE ως πρωτόκολλο επικοινωνίας και οι αισθητήρες στους ώμους προέρχονται από μία χαμηλής κατανάλωσης σχεδίαση, με αποτέλεσμα να έχουν σημαντικά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, ο κόπος που βιώνει το άτομο για τη φόρτιση του ρολογιού ανέρχεται σε 3 φορές την εβδομάδα, τιμή αποδεκτή για τις καθημερινές του συνήθειες. Το λογισμικό το οποίο εκτελεί το σύστημα εμφανίζει μία διακοπτόμενη συμπεριφορά, ώστε να μειωθεί ακόμα περισσότερο η κατανάλωση. Παρατηρώντας ότι πριν τις πτώσεις, το άτομο εκτελεί ακανόνιστες κινήσεις τότε η ανίχνευση της πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, δειγματοληπτείται με χαμηλό ρυθμό η κίνηση του χεριού και αν εντοπιστεί η εν λόγω διαταραχή, μόνο τότε έχουμε παρακολούθηση από τους αισθητήρες του ώμου. Με αυτό το πρωτόκολλο παρακολούθησης έχουμε κατασκευάσει ένα σύστημα, με μεγάλη διάρκεια ζωής μέχρι την επόμενη φόρτιση. Για την ανίχνευση της πτώσης, χρησιμοποιήθηκαν μέθοδοι μηχανικής μάθησης, εξάγοντας τα βασικά χαρακτηριστικά από το σήμα της πτώσης που παράγεται από το μέτρο της επιτάχυνσης. Καθώς η εκπαίδευση του συστήματος απαιτεί ένα σεβαστό πλήθος σημάτων πτώσης, ήταν απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν δεδομένα από μία ξένη βάση δεδομένων. Ο όρος ξένη αναφέρεται στο γεγονός ότι τα σήματα πτώσης από την εν λόγω βάση δεδομένων είχαν σημαντικές διαφορές με την διάρθρωση του συστήματος μας. Για τον λόγο αυτό, όπως αποδεικνύεται, αν τα σήματα της πτώσης από το σύστημα που εξετάζουμε και τα σήματα από το ξένο σύστημα, παρουσιάζουν μία ομοιότητα, με γνώμονα ένα κριτήριο που αναπτύχθηκε με βάση την ετεροσυσχέτιση, τότε τα χαρακτηριστικά που θα παράξουν θα είναι αρκετά όμοια, με αποτέλεσμα η εκπαίδευση και η αξιολόγηση να παράξει συμπεράσματα, όχι πολύ μακριά από την πραγματικότητα. Από τους ταξινομητές που συγκρίθηκαν, η μηχανή διανυσματικής στήριξης (SVM), είχε την καλύτερη συμπεριφορά, όσον αφορά τον εντοπισμό των πτώσεων, με το αντίστοιχο ποσοστό πτώσεων να αγγίζει το 99.97%.
Description
Keywords
Επιταχυνσιόμετρο, Ανίχνευση πτώσης, Μηχανική μάθηση, Ομοιότητα σημάτων ως προς τα χαρακτηριστικά, Ετεροσυσχέτιση
Citation