ایمنی معلولان و سالمندان به واسطه ی خانه های هوشمند

چکیده

شناسایی فعالیت انسانی در خانه های هوشمند، یکی از مبناهای نظارت بر سلامت غیرمحسوس و ناپیدای جمعیت سالخورده در کشورهای توسعه یافته است .تکنولوژیِ توانمندساز به منظور دستیابی به اهدافی نظیر زندگی مستقل برای افراد مسن درنظر گرفته شده است .برجسته ترین پروژه هایِ خانه هوشمند برای هدف ارتقاء زندگی افراد سالخورده در سال های اخیر انجام شده است، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این پروژه ها، مسئله اصلی بررسی شده به اتصال فیزیکی و منطقی دستگاه ها مرتبط است .این نوع پروژه ها با روش های چندرشته ای متمرکز بر بهبود قابلیت استفاده از تعامل دستگاه ها با ساکنین تکامل یافته اند. اکثر کارهای صورت گرفته در این زمینه از مفهوم» فعالیت «به عنوان سنگ بنایی استفاده می کنند که با آن برنامه هایی نظیر نظارت بر مراقبت های سلامتی یا زندگی به کمک محیط را می سازند .فرآیند شناساییِ یک فعالیت خاص شامل گزینش مجموعه مناسبی از حسگرها و یادگیری استفاده از این اطلاعات می باشد. در این تحقیق پلتفرمی برای نظارت بر فعالیت های روزانه ی افراد سالخورده در خانه با استفاده از انواع مختلفی از حسگرها توصیف شده است .داده های حاصل از حسگرها را می توان به مدت طولانی به منظور تمایز قایل شدن بین الگوهای زندگی، کمک به دکترها در جهت طراحی برنامه های درمانی و پس از آن ارائه هشدارهای خودکار برای بیمار مورد استفاده قرار داد.

مقدمه

ارتقاء و یکپارچگی خانه های هوشمند با سایر اجزاء هوشمند تر شهرها می تواند منجر به افزایش قابل توجه کیفیت زندگی و قابل تحمل تر شدن شهر نشینی شود .خانه ها برای دستیابی به پایداری براساس توسعه طراحی ساختمان های هوشمند بوجود آمده اند در حقیقت کنترل عملکرد انرژی در خلال افزایش کیفیت زندگی ساکنین، هدف اصلی است.
در یک تحلیل توضیحی از خانه هوشمند، کار روی سه عنصر اصلی: انسان )استفاده کننده – مالک( تولیدات )امکانات، تجهیزات، قطعات، حسگرها و ویژگی های فیزیکی( و روش کار )روابط متقابل) ، ایجاد چنین خانه ای به یک هماهنگی )هارمونی( در محیط ساخته هوشمند نیاز دارد.
یکی از انگیزه های تحقیقات در زمینه خانه هوشمند، افزایش جهانی چشمگیر جمعیت سالخورده است. در حقیقت مطابق با آماده سازمان سلامت جهانی (WHO)، جمعیت سالخورده جهانی)که به افراد بالای 06 سال اطلاق می شود (بطور چشمگیری در دهه های گذشته افزایش یافته و تا سال 0606 به حدود 0 میلیارد نفر خواهد رسید. پیش بینی شده است که در اروپا، نسبت جمعیت سالخورده بالای 00 سال EU27 تا سال0606 ، 06 %رشد داشته باشد .
شناسایی فعالیت انسانی در خانه های هوشمند، یکی از مبناهای نظارت بر سلامت غیرمحسوس و ناپیدای جمعیت سالخورده در کشورهای توسعه یافته است .فرآیند شناسایی یک فعالیت خاص شامل گزینش مجموعه مناسبی از حسگرها، پیش پردازش صحیح داده های خام ارائه شده توسط آن ها و یادگیری توجیه استفاده از این اطلاعات می باشد. چنانچه گزینش حسگرها و روش های پردازش داده به نادرستی اجرا شوند، احتمالا کل فرآیند شناسایی فعالیت شکست می خورد و منجر به شکست متعاقب کل برنامه می گردد .اشخاص سالخورده مشکلات سلامتی خاصی دارند که می بایست مدنظر قرار گیرند. بخش عظیمی از جمعیت سالخورده از شرایط مرتبط با سن نظیر بیماری پارکینگسون، دیابت، بیماری قلبی عروقی، بیماری آلزایمر، بیماری های مزمن مختلف و محدودیت هایی در عملکرد فیزیکی خود رنج برده یا احتمالا رنج خواهند برد .در همین زمینه، اصلی ترین عوامل برجسته این مقاله به قرار زیر است: ابتدا، دسته بندی فعالیت های اصلی که در سناریوهای خانه هوشمند با هدف زندگی مستقل افراد سالخورده مدنظر قرار می گیرد و همچنین توصیف ویژگی های آن ها و ارائه زمینه رسمی و قراردادی آنها مطرح می شود؛ سپس، دسته بندی حسگرها و روش های پردازش داده که برای شناسایی فعالیت های فوق الذکر مناسب هستند، اجرا می گردد. هدف ما کمک به محققان و توسعه دهندگان در زمینه جنبه های فنی سطح پایینی که بی شک برای موفقیت برنامه کامل ضروری هستند، می باشد.

بررسی مدل های موردی خانه هوشمند

اصل و ماهیت خانه های هوشمند به وسیله ارزش های تکنولوژیکی هوشمند که برای خودکار سازی های کارکردی بکار می رود متمایز می شود. ماهیت خانه هوشمند از مفاهیم فراهم آوردن رفاه و آسایش، افزایش امنیت و صرفه جویی در انرژی نشأت گرفته است و تمام این ها از طریق سنسورها و سیستم های هوشمند الحاق شده که در فضاهای کارکردی یکپارچه شده اند بررسی می شوند.
خانه حاضر در همه جا که در سازمان ملی تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات (NICT) ساخته شده در آن از سیستم های هوشمند الحاق شده جهت کنترل تمام خدمات خانه در حالی که با ساکنین ارتباط دارد استفاده می کند. تحقیق اخیر، خانه های هوشمند اروپا، آمریکا، و آسیا را با توجه به کارکردشان تجزیه و تحلیل می کند و آن ها را براساس تجهیزات، دستگاه ها و اشیاء تشخیص می دهد .هدف این تحقیق ارائه طرح یک خانه آزمایشگاهی هوشمند که کاملا با سیستم های هوشمندی یکپارچه شده است در جایی که تکنولوژی های هوشمند به کاربران کمک کند و بطور همزمان توسط محققان تحت کنترل باشد.
در زیر بعضی از مدل های موردی در نظر گرفته شده شرح داده می شود.

خانه هوشمند گیتورتک

خانه هوشمند گیتورتک در دانشگاه فلوریدا جهت فراهم آوردن پایگاهی برای آزمایش و تجزیه و تحلیل کاربرد تکنولوژی های هوشمند و بررسی پاسخ های کاربرانش طراحی و ساخته شده بود .در این محیط زندگی، سیستم های کامپیوتری، سنسورها و محرک ها در کامپیوترهای هوشمند جای داده شدند. تمرکز این خانه آزمایشگاهی هوشمند شامل کاربران با نیازهای ویژه و افراد مسن و سالخورده به منظور کمک به آن ها از طریق دستگاه های هوشمند ساخته شده برای افزایش کیفیت زندگی شان است.
طبق تصویر1 ، طرح خانه هوشمند گیتورتک برای نشان دادن مکان های اصلی و تمرکز این ارزش های تکنولوژیکی یکپارچه ارائه شده است.

شکل :1 فضاهای داخلی خانه هوشمند گیتورتک

سیستم های تکنولوژیکی هوشمند مختلفی در خانه هوشمند گیتورتک وجود دارد که شامل رختشوی خانه هوشمند، پروژکتور، کف، نمایش ها، پرده ها، کنترل امنیت خانه، تختخواب، کمد دیواری، حمام، آینه، در ورودی، ردیابی محل و صندوق پست می شوند. کاربر به وسیله در ورودی هوشمند می تواند بازدید کننده ها را مشاهده کند و با آن ها ارتباط برقرار کند. با استفاده از پرده های خودکار در پنجره ها می توان این پنجره ها را بطور اتوماتیک برای مقدار نوردهی دلخواه، حریم و خلوت و جریان هوا تنظیم کرد. تختخواب هوشمند می تواند الگوی خواب کاربران را حس کند و خود را براساس آن تنظیم کند در حالی که شب های بی خوابی را ثبت و ردیابی می کند .رختشوی خانه هوشمند که با کمد هوشمند ترکیب شده می تواند به کاربران زمان استفاده از رختشویی را اطلاع دهد در حالی که کمد هوشمند می تواند لباس ها را طبقه بندی و بهترین گزینه لباس را براساس کنترل آب و هوا، دمای هوا و پارامترهای مرتبط دیگر ارائه دهد.
همچنین، آینه هوشمند که در اتاق خواب اصلی قرار گرفته می تواند به کاربر پیام های مهم را یادآوری کند یا در مورد جنبه های بهداشتی به کاربر اخطار دهد .حمام هوشمند شامل سیفون هوشمند، سنسور دستمال توالت هوشمند و دوش هوشمند می باشد. مقدار آب، دمای آب و مخزن توزیع کننده صابون بطور خودکار تنظیم می شوند و حتی برای کنترل تمیز بودن کاربر بکار می روند .نمایش های هوشمند در تمام فضاهای خانه که برای پذیرایی، به اطلاعات و رسانه ها بکار می روند تعبیه شده اند.کف هوشمند حرکت و موقعیت ساکنین خانه را ردیابی می کند و حتی می تواند زمانی که فرد سالخورده می افتد وضعیت اورژانسی را گزارش دهد )تصویر 1 را مشاهده کنید(
این نمونه اولیه جهت ساخت محیط های زندگی هوشمند، نه تنها برای کاربران مسن و معلول بلکه همچنین برای همه افراد به منظور صرفه جویی در کار و وقت کاربران ساخته شده است.

خانه هوشمند دانشگاه دوک

این خانه هوشمند که در دانشگاه دوک ساخته شده فلسفه اصلی این است که تلفیق ارزش های تکنولوژی هوشمند می تواند کیفیت زندگی را بالا ببرد. دو هدف عمده در مورد خانه هوشمند دوک وجود دارد که قابل به ذکر است: این دو هدف تمرکز بر بازدهی انرژی در سبک زندگی روزانه و تلفیق ارزش های تکنولوژیکی هوشمند پایدار است.
در این خانه هوشمند از سنسورها، دوربین های هوشمند برای تشخیص و شناسایی کاربران بکار گرفته شده است. در این مدل با تجزیه و تحلیل ویژگی هایش نشان می دهد که استفاده از کاربردهای آگاهانه موقعیت برای ساخت خانه های هوشمند مهم است در حالی که یافته ها بطور مبسوط شرح می دهند که طراحی نهایی و کاربردها باید از تلفیق تکنولوژی و مبنای طراحی انسان گرا اشتیاق یابد .این می تواند به ایجاد هماهنگی بین تکنولوژی های ظهور یافته و تقاضای کاربران منتهی شود.

پروژه خانه هوشمند CASAS در دانشگاه ایالت واشنگتن

خانه هوشمند CASAS برای دریافت و بهره برداری از محرک ها جهت پاسخ به محیط از سنسورها استفاده می کند.
دو هدف نهایی برای ساخت خانه هوشمند به عنوان تجسم محیط های هوشمند در پروژه خانه هوشمند CASAS وجود دارد.
هدف اول به حداکثر رساندن رفاه و آسایش کاربر از طریق تشخیص، کشف و ردیابی فعالیت های کاربر برای پاسخ های خودکار است و هدف دوم به حداقل رساندن هزینه نگهداری است .همچنین این طور نشان داده شده که برآورد میزان مصرف انرژی باید با اهداف خانه های هوشمند پیوند داده شود بنابراین اعتقاد بر این است که این دو هدف را می توان به عنوان اصول مهم برای ارزیابی کیفیت محیط های زندگی هوشمند در نظر گرفت.
برای اینکه بتوان فعالیت ها را شناسایی کرد، مجموعه ای حسگرها را می بایست در داخل خانه تعبیه کرد. برخی از این حسگرها ممکن است بر روی مبلمان، وسایل برقی خانه، دیوارها و درها تعبیه شوند، در حالیکه برخی دیگر ممکن است توسط ساکنین» پوشیده «شوند تا بطور مستقیم یا غیرمستقیم به بدن آن ها متصل شود )مثلا گوشی همراه که در جیب لباس قرار می گیرد( .بطور کلی، حسگرهای مختلفی بطور همزمان برای شناسایی صحیح فعالیت های مختلف لازم است و هر یک از آن ها ممکن است اندازه گیری های خود را در قالب متفاوتی ارائه کنند .مرور و بررسی انواع مختلف حسگرهایی که برای نظارت بر چنین فعالیت هایی بکار می رود و همچنین کاربردپذیری و محدودیت های آنها ارائه می شود.

سنسورها در خانه هوشمند

اساساً دو روش نمایش فعالیت های انسانی به منظور جمع آوری اطلاعات وجود دارد که شامل روش مبنی بر دیدار/شنیدار و روش مبنی بر سنسور پوششی .روش مبنی بر دیدار/شنیدار شامل وسایل سنسوری دیداری و شنیداری می باشد مانند میکروفن ها و دوربین ها، برای نمایش دادن حرکت های ساکنان و تغییرات محیطی. این روش مبنی بر استفاده سنسورهای قرار گرفته در محیط خانه هوشمند یا در ارتباط با کاربران است .سنسورهای محیطی برای ردیابی فعالیت های انسانی در نواحی معین استفاده می شوند، در حالی که سنسورهای پوششی برای نمایش فعالیت های متحرک و سیگنال های فیزیولوژی استفاده می شوند. در این بخش سنسورهای استفاده شده برای نمایش فعالیت های مختلف و همچنین تجزیه و تحلیل فواید و ضررهای این سنسورها را بررسی می کنیم. مشخصه های اصلی این سنسورها در جدول 1 لیست شده است.

جدول – 1 مشخصات سنسورهایِ ردیابی فعالیت در خانه هوشمند

سنسور اندازه گیری فرمت اطلاعات مزایا  معایب
 دوربین های ویدئویی  عملیات انسانی/وضعیت
محیطی
تصویر، ویدیو  اطلاعات دقیق  مسائل خصوصی، هزینه محاسباتی،
مسائل قابل پذیرش
 میکروفن ها  ردیابی صدا، صداهای دیگر  صوتی  اطلاعات غنی و مشخص در مورد صدا  انجام مسائل قابل قبول بالقوه، هزینه محاسباتی بالا و انجام مشکل
 سنسورهای دوتایی ساده  فعل و انفعال شیء-
کاربر ردیابی/حرکت ها و
تشخیص موقعیت
 قطعی  هزینه پایین، نگهداری پایین، نصب و تعویض آسان، ارزان، حساسیت خصوصی کمتر، حداقل نیازمندی محاسبه ای  فراهم کردن اطلاعات محدود شده و ساده برای تشکیل و نمایش فعالیت چندین کاربر
 RFID  تشخیص شیء و کاربر  قطعی  اندازه کوچک و هزینه پایین  برخورد خواننده و برخورد تگ، رنج محدود
 سنسورهای دمایی/
سنسورهای نور/
 پارامترهای محیطی  مجموعه
های
 نمایش حسی محیط و شیء  اطلاعات محدود برای نمایش فعالیت
 سنسورهای رطوبت  زمانی
 سنسورهای اینرسیایی پوشیدنی  شتاب/جهت  مجموعه های زمانی  اندازه فشرده، هزینه پایین، غیرناخوانده، دقت بالا، تشخیص منحصر به فرد کاربران، مسیریابی
آسان موقعیت کاربر
 احساس ناراحتی و سنگینی، نمی تواند
اطلاعات متنی کافی را فراهم کند
 سنسورهای نشانه های
حیاتی پوشیدنی
 نشانه های حیاتی  سیگنال آنالوگ  حساس به تغییر آهسته در نمایش نشانه های حیاتی، دقت بیشتر در ردیابی موقعیت اضطراری  محدودیت های اعتباری، مسائل امنیتی و احساس ناراحتی برای الصاق پوستی طولانی مدت

دوربین های ویدیویی وسایلی با هزینه پایین هستند که می توانند اطلاعات متنی زیاد و خیلی جزئی را در مورد فعالیت های انسانی و حالت های محیطی فراهم کنند .میکروفن ها مزیت هایی همچون تواناییِ فراهم کردن اطلاعات دقیق و صحیح در مورد ارتباطات کاربران و صداهای مشخص در داخل خانه هوشمند را دارند. همچنین، دارای هزینه های محاسباتی بالا مربوط به الگوریتم های پردازش صوتی مورد لزوم برای تشخیص صداهای مختلف زمانی که چندین ساکن در خانه وجود دارند می باشند.

سنسورهای محیطی

سنسورها می توانند در اطراف خانه گسترش یابند .فعالیت می تواند از واکنش های شیء با کاربر تشخیص داده شوند. به عنوان مثال، اگر سنسورها تعیین کنند که اجاق گاز روشن است، در نتیجه می تواند نشان دهد که فعالیت آماده سازی غذاها در حال اتفاق می باشد .بنابراین، اطلاعات سنسورهای محیطی شامل اطلاعات قدرتمندی برای مشاهده رفتارهای انسانی در خانه هوشمند می باشند.
سنسورهای دوتایی ساده، شامل سنسورهای تغییر وضعیت، سنسورهای حرکتی، سوییچ های تماسی و سنسورهای فشار برای نمایش حرکت ها و موقعیت های کاربران قرار می گیرند. سنسور تغییر وضعیت اگر گوشی از جایگاه تلفن برداشته شود را ردیابی می کند .سنسورهای حرکتی برای ردیابی حضور و موقعیت کاربران در سراسر خانه استفاده می شوند. سنسور حضور مادون قرمز معمول ترین نوع سنسور حرکتی در محیط های هوشمند برای ردیابی حضور کاربران می باشد .سوییچ های تماسی معمولاً روی درها و اتاق ها، یخچال و کابینت ها نصب می شوند، که برای ردیابی ارتباط بین کاربر با این اشیاء انجام می شود. سنسورهای فشاری می توانند با احتیاط روی اشیائی مانند مبل ها، تخت ها، صندلی ها و سقف ها برای مسیریابی حرکت ها و موقعیت های کاربران نصب شوند.
در سناریوهای واقعی یک سنسور به طور معمول نمی تواند اطلاعات کافی را برای ردیابی فعالیت ها مخصوصاً در موارد پیچیده فراهم کنند. چهار نوع سنسور دو تایی را انتخاب کردند که می تواند با حرکت یکپارچه، نقطه حرکت، کار یکپارچه و نقطه به کارگیری برای ردیابی و نمایش فعالیت ها راه اندازی شوند .هفت فعالیت روزانه را با استفاده از سه نوع سنسور نشان دادند.
سنسورهای انفعالی مادون قرمز برای ردیابی حرکت در ناحیه مشخص استفاده می شوند، سوییچ های کلیدی برای ردیابی حالت های باز و بسته درها و قفسه ها استفاده می شوند، و سنسورهای معلق برای اندازه گیری شستن توالت استفاده می شوند. این سنسورهای دوتایی با عمر طولانی و با نصب آسان و هزینه پایین می باشند. به علاوه، آن ها به آسانی تعویض می شوند و اطلاعات مورد نیاز برای حداقل منابع محاسبه را جمع آوری می کنند.
شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) به صورت ترکیبی از تکنولوژی های سنسور محیطی و سنسور پوششی کار می کند. که شامل یک خواننده پوششی توسط کاربر و یک برچسب و علامت الکترونیکی اتصال شده به شیء می باشد. در خانه هوشمند هم تگ های RFID فعال و هم انفعالی ممکن است استفاده شوند .تگ RFID انفعالی شامل منبع نیرو نمی باشد و معمولاً به شیء برای ردیابی فعال و انفعال بین کاربر و شیء متصل می شود. تگ RFID فعال شامل یک باتری می باشد و اغلب با کاربر برای شناسایی شخصی حمل می شود .تگ های RFID را به لغزنده ها برای مسیریابی فعالیت های زندگی روزانه طولانی مدت سالمندان در ژاپن اعمال می کنند.
سیستمی را برای نمایش فعالیت ها در محیط خانگی با استفاده از تگ های RFID اتصال شده به اشیاء توسعه دادند .سیستم مراقبت پزشکی حاضر خانگی مبنی بر تکنولوژی RFID برای قراردادن صحیح و نمایش زمان واقعی محل نگهداری سالمندان پیشنهاد کردند. آن ها موقعیت ها را در رابطه با شکاف های مدت زمانی که کاربر در مکان مشابه می ماند را تجزیه و تحلیل کردند .سپس، اطلاعات جمع آوری شده برای استنباط اطلاعاتی مانند حرکت ها و نمونه های فعالیت استفاده می شود، و سلامتی سالمندان را تعیین می کند.
سنسورهای گوناگون دیگری مانند سنسورهای نوری، سنسورهای دمایی، سنسورهای رطوبتی یا سنسورهای نیرویی نیز گسترش یافته اند و در محیط های خانگی هوشمند برای کمک به ردیابی فعالیت ها استفاده می شوند. سنسورهای نوری برای اندازه گیری شدت نور، سنسورهای دمایی برای اندازه گیری دمای شیء و محیط اطراف، سنسورهای رطوبتی برای ردیابی رطوبت هوا، سنسورهای نیرو برای ردیابی سودمندی وسایل الکتریکی استفاده می شوند.

سنسورهای پوشیدنی

سنسورهای پوشیدنی به سنسورهایی گویند که به بدن انسان به طور مستقیم یا غیرمستقیم متصل می شوند، و جریان پیوست های از اطلاعات را انتقال می دهند. در کمربندها، لباس ها، عینک ها، ساعت های مچی، کفش ها و وسایل موبایل در ابعاد کوچک قرار می گیرند .این سنسورها می توانند به سنسورهای اینرسیایی و سنسورهای نشانه های حیاتی تقسیم شوند.
سنسورهای اینرسیایی پوشیدنی ترکیبات توصیفی دقیقی از حرکت کاربر و وضعیت بدن ارائه می دهند. علائم حیاتی از بیوسنسورهای پوشیدنی مانند سرعت ضربان قلب، فشار خون و دمای پوست جمع آوری می شوند.

سنسورهای اینرسیایی

شتاب سنج ها اغلب سنسورهایی برای نمایش فعالیت متحرک می باشند .آن ها می توانند مقدار شتاب در طول محور را اندازه گیری کنند و به طور مخصوص در نمایش فعالیت های مربوط به حرکت بدن شامل ورزش کردن، راه رفتن، ایستادن، نشستن یا پله بالا یا پایین رفتن مؤثر می باشند. آن ها می توانند اطلاعاتی را برای تعیین پاسخ حرکت انسان به فرکانس و شیب فراهم کنند.
به دلیل اندازه کوچک آن ها و هزینه نسبتاً پایین، شتاب سنج ها می تواند به دستبندها، ساعت ها، بازوبندها و کمربندها برای نمایش فعالیت های کاربر و به شکل بی سیم اطلاعات را به موبایل انتقال دهد .نمایش فعالیت های پیوسته طولانی مدت، تشخیص و شناسایی موقعیت اضطراری مانند ردیابی افتادن استفاده می شود .تحقیقات اخیر سعی بر قرار دادن شتاب سنج ها روی بخش های مختلف بدن برای شناسایی اجرای نمایش فعالیت بهینه است. به عنوان مثال: زو و شنگ 8 فعالیت روزانه شامل) نشستن، ایستادن، دراز کشیدن، راه رفتن، نشستن برای ایستادن، ایستادن برای نشستن، دراز کشیدن برای نشستن، و نشستن برای دراز کشیدن( در محیط آپارتمانی داخلی نشان دادند. از شتاب سنج پوششی روی ران راست کاربر برای جمع آوری اطلاعات حرکتی استفاده کردند. از شتاب سنج واقع شده در مچ دست یا مچ پای کاربر برای جمع آوری اطلاعات خام برای نمایش طولانی مدت استفاده کردند.
چهار شتاب سنج را روی چهار بخش مختلف بدن برای نمایش و شناسایی پنج فعالیت قرار دادند. تحقیق اضافی اخیر و آزمایشات درباره قرارگیری های مختلف شتاب سنج ها در جدول 0 ارائه می شوند.
ژیروسکوپ ها از فشار لرزشی کوچکی که به سنسور وارد شده برای اندازه گیری سرعت زاویه ای و حفظ جهت استفاده می کنند.
تغییر زاویه در مقایسه با مقدار شناخته شده اولیه می توانند در یک دوره زمانی ارزیابی شوند. از شتاب سنج سه محوری اتصال داده شده به مچ دست برای اندازه گیری آزمایش بالا و پایین رفتن، نشستن و ایستادن استفاده می کنند. از شتاب سنج ها و ژیروسکوپ ها برای تعیین شتاب های افقی و نیروی حرکت های نشستن تا ایستادن در زمان بلند شدن از صندلی استفاده کردند. این روش برای ردیابی افتادن و ارزیابی حرکتی افراد مسن می باشد، و کار مشابه می تواند دریافت شود .شش فعالیت متفاوت را با قرار گذاشتن شتاب سنج ها و ژیروسکوپ ها روی بازوی راست و پای راست کاربر سرعت های زاویه ای و خطی را جمع آوری کردند.

جدول -2 قرارگیری های متفاوت شتاب سنج ها روی بدن انسان برای نمایش فعالیت

فعالیت ها قرارگیری ها تعداد شتاب سنج مراجع
ایستادن، نشستن، دراز کشیدن، پایین رفتن، سینه، مچ دست چپ، مچ پای راست 7 ( Gjoreski & Gams, 2011 )
مستقیم ایستادن، نشستن روی صندلی، دراز
کشیدن روی تخت، قدم زدن، دوچرخه سواری،
قدم زدن روی دستگاه بیضی شکل، دویدن روی
دستگاه بیضی شکل، قایقرانی و وزنه برداری
ساعد چپ، ساعد راست، ساق پای چپ و راست 4 ( Jiang, Shang, Wang, Li, & Wang, 2011 )
قدم زدن، راه رفتن، بالا رفتن پله، پایین آمدن از
پله، ایستادن، نشستن
تلفن هوشمند 1 ( Kwapisz, Weiss, & Moore, 2011 )
نشستن، ایستادن، دراز کشیدن، قدم زدن، نشستن
تا ایستادن، ایستادن تا نشستن، دراز کشیدن تا
نشستن، نشستن تا دراز کشیدن
ران راست 1 ( Zhu & Sheng, 2011 )
قدم زدن، دوچرخه سواری، نشستن، ایستادن، رانندگی ماشین تلفن هوشمند واقع شده در جیب جلویی شلوار 1 ( Siirtola & Röning, 2012 )
ایستادن، قدم زدن، نشستن، دراز کشیدن، افتادن سینه 1 ( Hemalatha & Vaidehi, 2013 )
26 فعالیت روزانه مچ دست/مچ پا 1 ( Mannini, Intille, Rosenberger, Sabatini, & Haskell, 2013 )
دراز کشیدن، نشستن، ایستادن، قدم زدن، دویدن، رقصیدن، آهسته دویدن، پله بالا رفتن، پله پایین آمدن، پرش جیب کمربند/ ران پا/ قسمتی از لباس 1 ( Zheng et al., 2013 )
قدم زدن کمر، طرف دست راست ران 1 ( Muaaz & Mayrhofer, 2013 )
دراز کشیدن، نشستن، ایستادن، قدم زدن
یکنواخت و بالا و پایین رفتن پله، دراز کشیدن تا
ایستادن، ایستادن تا دراز کشیدن، نشستن تا
ایستادن، ایستادن تا نشستن
سینه، زیر بازوی چپ، مچ دست و مچ پا 4 ( Gao et al., 2014 )

بیشتر سنسورهای اینرسیایی پوشیدنی نیاز به جمع آوری اطلاعات پیوسته دارند، بنابراین عمر باتری و ناکارآمدی دستگاه ممکن است چالش بزرگی باشد. سنسورهای اینرسیایی به دلایل زیادی اطلاعات متنی کافی را مخصوصاً در زمان نمایش حرکت های پیچیده و فعالیت هایی که درگیر چندین فعل و انفعال با اشیاء محیطی می باشند، نمی توانند فراهم کنند.

سنسورهای نشانه های حیاتی

نمایش فعالیت ها از طریق نشانه های حیاتی توسط بیوسنسورهایی فراهم می شود. در خانه های هوشمند، بعضی از نشانه های حیاتی مانند الکتروکاردیوگرام(ECG) ، ضربان قلب، فشار خون، گلوکز خون، اشباع اکسیژن و میزان تنفسی مربوط به خدمات مراقبت های سلامتی می باشند. بیوسنسورهای مختلف استفاده شده برای اندازه گیری رنج گستردهای از سیگنال های حیاتی وجود دارند :سنسورهای موج نگاری مغز (EEG) برای نمایش فعالیت الکتریکی مغز، سنسورهای الکترواکیولوگرافی (EOG) برای نمایش حرکت چشم فعالیت چشمی، سنسورهای الکترومیوگرافی (EMG) برای نمایش فعالیت ماهیچه، سنسورهای الکتروکاردیوگرافی (ECG) برای نمایش فعالیت قلبی، سنسورهای فشار برای نمایش فشار خون، سنسورهای گاز دی اکسیدکربن برای نمایش تنفس، سنسورهای حرارتی برای نمایش دمای بدن و پاسخ آبکاری پوست (GSR) برای نمایش عرق ریزی پوست. این عوامل حیاتی می تواند به نمایش وضعیت سلامتی کاربر در طی انجام فعالیت ها کمک کند. به عنوان مثال، توجه به نمایش فعالیت الکتریکی مغزی، موج های دلتا، آلفا و بتا اساساً برای ردیابی وضعیت خواب، بی نظمی درد، و سندروم مرگ شبانه غیرقابل توضیح استفاده می شوند. فعالیت چشمی اطلاعاتی در مورد حالت کاربرد با ردیابی حرکت های چشم ارائه می دهد :حرکت های چشمی سریع تعیین می کنند که شخص هوشیار و بیدار است، و حرکت آهسته چرخش چشم ممکن است در بخش های مختلف بدن اتفاق بیفتد. به عنوان مثال، فعالیت شدیدتر ماهیچه های چانه ممکن است بلعیدن یا نوشیدن را نمایش دهد .فعالیت قلبی اساساً روی نمایش ضربان قلب تمرکز می کند، که تعیین های آریتمی و نمایش فشار خون را ارائه می دهد، که تغییرات سریع حالت سلامتی کاربرد را مانند خونریزی بینی را نشان می دهد .نمایش تنفسی شامل اندازه گیری جریان هوا از طریق بینی و دهان می باشد. دمای پوست روشی نمونه از ردیابی تب می باشد و عرق ریزی پوست یک شاخص خوب از فعالیت های خانگی و ورزشی می باشد.
یک مجموعه سنسور فیزیولوژیکی پوشیدنی (PSS) برای نمایش وضعیت طولانی مدت برای بیماران با شرایط قلبی و عروقی را طراحی کردند .این PSS چهار سیگنال بیوالکتریک را اندازه گیری می کند: ECG, EEG, EOG و .EMG سرعت قلب استخراج شده از سنسور ECG به عنوان شاخصی از مقادیر تهدیدی قلب استفاده می شود، سنسور EOG برای نمایش سوسو زدن چشم استفاده می شود و سنسور EMG برای نمایش فعالیت ماهیچه. از سنسور ECG واقع شده در دستگاه پوشیدنی برای فراهم کردن سیگنال های الکتروکاردیوگرافیک برای ارزیابی وضعیت فشار و تنش کاربر در طی اجرای فعالیت های روزانه استفاده کردند. مبنی بر اطلاعات جمع آوری شده از این بیوسنسورها، خدماتی مانند پیش بینی بیشتر مریضی، ردیابی خلاف قاعده و تشخیص تصمیم گیری می تواند فراهم شود.
بیوسنسورها مانند سنسورهای پوشیدنی دیگر، فوایدی همچون هزینه پایین آن ها، میزان خطای پایین، دقت بالا دارند. علاوه بر این، نسبت به تغییرات آهسته سیگنال های فیزیولوژی حساس می باشند، و بنابراین می توانند تناوب های غیرمهاجم برای نمایش مراقبت سلامتی پیوسته را در محیط های خانگی هوشمند پشتیبانی کنند. ضرر بیوسنسورها احساس ناراحتی برای اتصال پوستی طولانی مدت است.

نتیجه گیری

برخی اوقات، افراد مسن نیازمند نظارت های خاص بر علائم حیاتی یا فعالیت های روزانه هستند تا مشخص شود که آیا شرایط پزشکی آن ها بدرستی کنترل می شود یا خیر .شناسایی زودهنگام بیماری در حین شکل گیری یا واکنش سریع به وقوع تغییر ناگهانی در پارامترهای پزشکی و بیماری های خاص مرتبط با آن نظیر دیابت یا بیمارهای مبتلا به سکته قلبی از مسائل رایج در راه حل های خانه هوشمند است.
فعالیت اصلی در سناریوهای خانه هوشمند زندگی مستقل سالخوردگان و ارائه مجموعه ای کلی از دستورالعمل ها است.
حسگرها و تکنیک های پردازشی مناسب، برای شناسایی فعالیت ها انتخاب می شود. در پروژه های خانه هوشمند طیف وسیعی از حسگرها شبیه سازی می شود.
اصلی ترین عوامل برجسته این مقاله دسته بندی فعالیت های اصلی که در سناریوهای خانه هوشمند با هدف زندگی مستقل افراد سالخورده و معرفی حسگرها برای شناسایی فعالیت های فوق الذکر است .هدف ما کمک به محققان و توسعه دهندگان در این زمینه می باشد.