Remote biometrical monitoring system via IoT
Pedro de Castro Albergaria · Open Repository of the University of Porto (University of Porto) · 2020
Os sistemas de Internet of Things (IoT) estão a experienciar um rápido crescimento devido à sua aplicabilidade em vários domínios, desde cidades inteligentes até aos cuidados de saúde. Nestes sistemas, os dispositivos comunicam entre si, ou com a infraestrutura, recorrendo a comunicações machine-to-machine (M2M). Uma vez que muitos destes dispositivos são simples, com escassa capacidade de processamento, foram desenvolvidos protocolos M2M como o Constrained Application Protocol (CoAP) e o Messaging Queue Telemetry Transport (MQTT), bem como frameworks de suporte de comunicações M2M. Apesar dos desenvolvimentos nesta tecnologia, ainda são encontrados desafios no desenvolvimento de aplicações M2M e IoT a nível da interoperabilidade, escalabilidade e padronização, por exemplo. Consequentemente, vários standards M2M foram desenvolvidos para superar estes desafios, sendo o oneM2M um deles. Atualmente, existem vários dispositivos disponíveis com uma interface WiFi embebida, o que significa que quando inseridos num sistema IoT, não necessitam de uma gateway (GW) para o acesso à Internet, uma vez que o WiFi é uma tecnologia omnipresente na sociedade atual. Esta é uma característica fundamental visto que diminui o custo global do sistema. Além disso, estes dipositivos, como o módulo ESP32, oferecem modos de poupança de energia que permitem explorar recursos de gestão de energia definidos pelo standard IEEE 802.11. As instituições de cuidados de saúde procuram oferecer os melhores serviços em termos de confiabilidade, segurança e conforto aos seus pacientes. Recentemente, tecnologias IoT foram abordadas, desenvolvidas e utilizadas para melhorar o serviço aos pacientes. O trabalho proposto nesta dissertação é um sistema de monitorização contínua via IoT capaz de monitorizar os sinais vitais de um paciente e apresentá-los aos profissionais de saúde. Para além disso, o sistema pode ser utilizado em diversos cenários desde salas de emergência, uso doméstico até à competição desportiva. O sistema possui dois componentes principais: um dispositivo wearable com uma antena WiFi e um sistema de monitorização orientado ao profissional de saúde. O wearable é composto por um sensor fotopletismográfico (PPG) MAX30100/MAX30102 para medir o ritmo cardíaco e os níveis de saturação de oxigénio no sangue, um ESP32 com uma antena WiFi incorporada para processar e enviar os dados do sensor para o sistema de monitorização e, finalmente, uma bateria de Lítio Polímero (LiPo) para fornecer energia aos dois componentes mencionados. No que refere ao sistema de monitorização, este é composto por uma base de dados orientada a eventos temporais para armazenar todos os dados necessários, um software de visualização gráfica para a visualização dos sinais vitais do paciente e, por fim, uma Interface Gráfica com o objetivo de ser um painel de controlo para todo o sistema. Para além disso, o sistema segue a norma oneM2M devido a questões de interoperabilidade relativas à arquitetura, e implementa o modelo de comunicação publisher-subscriber pois este é eficiente em termos de sensorização e monitorização remota. Por último, o objetivo desta dissertação é desenvolver um sistema de monitorização de baixo custo focado na gestão energética e que ao mesmo tempo não comprometa a sua confiabilidade e robustez.