TIP FR-TI3_765_prubezna zprava _08_2012

TIP FR-TI3_765_prubezna zprava _08_2012

FR-TI3/765
Modulární bezdrátový systém vzdáleného monitorování
pacientů a osob ve zdravotnictví, sociálních
službách a domácí péči.
Průběžná zpráva o řešení projektu v programu TIP
ke dni 31.08.2012
Příjemce:
Institut mikroelektronických aplikací s.r.o. (IMA s.r.o.)
Řešitel:
Vlastimil Křivka
V Praze v srpnu 2012
1. Průběžná zpráva o řešení projektu k 31. 08. 2012
Program TIP
2. Evidenční číslo projektu
FR-TI3/765
3. Název projektu
„Modulární bezdrátový systém vzdáleného monitorování pacientů a osob ve
zdravotnictví, sociálních službách a domácí péči“.
4. Příjemce účelové podpory
Institut mikroelektronických aplikací s.r.o.
Na Valentince 1003/1, 150 00 Praha 5
Spolupříjemce účelové podpory
České vysoké učení technické v Praze, Veřejná vysoká škola,
Fakulta elektrotechnická
Technická 2, 166 27 Praha 6
5. Kontaktní osoba
Ing.Tomáš Trpišovský, CSc. - jednatel a ředitel společnosti IMA s.r.o.
[email protected], tel. 251 081 099, fax. 251 081 066
Řešitel projektu
Vlastimil Křivka
[email protected], tel. 251 081 044, fax. 251 081 066
6. Termíny řešení projektu
Zahájení projektu:
4/2011
Termín ukončení projektu:
12/2013
Zpracování zprávy k datu:
08/2012
2/39
etapa
7. Plnění cílů a etap v období 1. 1. 2012 až 31. 08. 2012
3
4
NÁZEV ETAPY
Systém komunikace
a zpracování informací
Návrh řešení HW a SW
VÝSLEDKY ŘEŠENÍ ETAPY
Návrh komunikačního prostředí
a systému pro monitorování,
komunikaci a zpracování informací.
Návrh modelového vybavení domácnosti
komunikačními prostředky pro AAL
Návrh a technické řešení komponent
monitorovacího systému pro
zdravotnictví a AAL. Zhotovení a ověření
funkčních vzorků.
Návrh a ověření programového vybavení
pro provoz serveru IDSIMA K4,
rozšířeného o subsystém bezdrátové
komunikační sítě.
řešitel
období
řešení
stav
plnění
01/2012
V plnění
IMA
08/2012
01/2012
IMA
V plnění
ČVUT
FEL
08/2012
8. Seznam dílčích výzkumných zpráv, vypracovaných k dané
problematice v průběhu roku:
V rámci dokumentace výzkumných prací a jejich výsledků vznikly k datu 31.08. 2012,
jako součást řešení projektu dílčí technické zprávy a zprávy z kontrolních dnů:
[1. ] V. Křivka, J. Neburka - Systém komunikace a zpracování informací, IMA s.r.o.
[2. ] V. Křivka, J. Neburka - Návrh řešení HW a SW, IMA s.r.o.
[3. ] Ing. Petr Novák - Ověření funkčních vzorků, ČVUT
Uvedené zprávy jsou uloženy na pracovišti příjemce (IMA s.r.o.) a informace v nich
uvedené mají charakter obchodního tajemství a know-how.
3/39
9. Použití finančních prostředků (v tis. Kč) v roce 2012
Čerpání a použití finančních prostředků k 31.08.2012 je v souladu se smlouvou pro
tento projekt evidenční číslo FR-TI3/765 uzavřenou mezi příjemcem a MPO.
Plán a čerpání finančních prostředků na řešení projektu v období
od 1.1. 2012 do 31.08. 2012 (uznané náklady)
Plánované
náklady 2012
Orientační náklady
k 31.08. 2012
tis. Kč
tis. Kč
celkové náklady projektu v roce 2012
4 240
2 718
účelová podpora financování
1 069
668
0
0
3 171
2 050
0
0
Položka
finančních nákladů
z toho nehmotný majetek
neveřejné zdroje financování
z toho nehmotný majetek
10. Celková charakteristika plnění projektu v roce 2012
Řešení projektu v etapách 3 a 4 bylo zahájeno dne 1. 1. 2012. V souladu s plánovací
dokumentací byly v roce 2012 plněny výzkumné a analytické práce s cílem podrobně
popsat navrhovaný systém komunikace a zpracování informací v členění:
- návrh komunikačního prostředí,
- systém pro monitorování,
- systém pro komunikaci,
- systém pro zpracování informací.
Návrh modelového vybavení domácnosti komunikačními prostředky pro AAL.
Pro eHealth - návrh varianty provozu serveru a zpracování a komunikace dat v
sofistikovaném IT prostředí poskytovatele zdravotní péče (nemocnice).
Pro AAL - návrh sběru a komunikace dat v rámci domácnosti, včetně napojení
domácnosti na vzdálený sběr a vyhodnocování dat za účelem operativního řešení
akutních problémů i průběžné vzdálené podpory pro zapojené pacienty - obojí
zajišťovat agenturou domácí péče.
V souladu s plánem projektu, probíhá výzkumné řešení 3. a 4. etapy v roce 2012.
Charakteristika stavu řešení projektu
Hlavním cílem projektu je ověření modulárního bezdrátového systému pro vzdálené
monitorování pacientů a osob ve zdravotnictví, sociálních službách a domácí péči,
který rozšíří existující identifikační systém IDSIMA 4 o modul pro identifikaci,
lokalizaci a sběr vybraných zdravotních dat (dále akronym K4WEX).
4/39
Výzkumné práce odpovídaly svou náplní plánu projektu pro rok 2012 a rozsah prací
období řešení projektu od 1.1. do 31.8. 2012.
Byly realizovány výzkumné práce podle zadání etapy č. 3 a etapy č. 4 týkající se
systému komunikace a zpracování informací a celkového návrhu řešení HW a SW.
Ze zpracovaného procesní modelu byl popsán systém komunikace a byl zpracován
popis řešení HW a SW pro projekt bezdrátové komunikace. Základní koncept
bezdrátové části projektu je uveden v obrázku 1.
Obrázek 1 Koncept vazeb v systému
Popis řešení a dosažené výsledky etap projektu
3. etapa Systém komunikace a zpracování informací
Hlavní cíle etapy
 Návrh komunikačního prostředí a systému pro monitorování, komunikaci a
zpracování informací.
 Návrh modelového vybavení domácnosti komunikačními prostředky pro AAL.
5/39
Systém IDSIMA K4 standardně pracuje s identitami lidí, které jsou definované podle
nastavených pravidel pro sběr dat a řízení HW. Navrhované řešení K4WEX pro
sledování a monitorování pacientů nebo osob v zařízeních sociální péče umožňuje
propojení výstupů z K4WEX prostřednictvím definovaných parametrů do systému
IDSIMA 4, případně i do příslušného systému zdravotnického zařízení (NIS),
případně jiného informačního systému pokud se jedná o zařízení poskytující sociální
péči. V rámci projektu je nastaven export dat do SW M4K (tvůrce ČVUT jako
spolupříjemce), který zajistí interpretovanou historii pohybu člověka.
Popis systému komunikace bude pro přehlednost rozdělen na komunikace v členění
od KO1 do KO4 viz obrázek 2.
Obrázek 2 Přehled sítí WPAN a WLAN a jejich propojení
Tento dokument popisuje vývoj projektu v oblasti nastavení komunikace a zpracování
informací. Zdůvodňuje použité popisy a postupy a podává zprávu o aktuálním stavu
projektu vzhledem k výše uvedenému datu. Zahrnuje také popis celku i jednotlivých
částí výsledného systému na více úrovních abstrakce.
6/39
Obrázek 3 Modelové řešení
7/39

Specifikace komunikace KO1
Komunikace KO1 je řešena bezdrátovým propojením prvků sítě ZigBee – viz obrázek
4.
 Komunikace IEEE802.15.4 ZigBee Pro – využití síly signálu LQ
Jedná se o aplikaci na propojení prvků [A] - MAC Emitter (ZBT/FW1) a prvku [B] MAC Sensoru (ZBS/FW2) – viz obrázek 3
Aplikace MAC Emitter- MAC Senzor je základním stavebním prvkem lokalizačního
systému. Je implementována pomocí API pro MAC a PHY vrstvy ZigBee Pro.
Obsahuje dva typy bezdrátových prvků – vysílač (emitter) a přijímač (sensor).
Vysílač je lokalizovaný prvek. Jeho funkce spočívá v periodickém vysílání rámců
prokládaném obdobími spánku. Běžná doba spánku trvá několik vteřin, může být
však ovlivňována vstupy z periferií prvku (tlačítko, akcelerometr,..).
Životní cyklus vysílače lze popsat následovně: Vysílač spí tak dlouho, dokud
nenastane jedna ze situací:
–
–
Uplyne doba určená pro spánek prvku a ten je vzbuzen časovačem.
Prvek je probuzen vstupem z periferie
V okamžiku, kdy se vysílač vzbudí, provede následující operace:
1 Přečte z trvalé paměti sekvenční číslo.
2 Shromáždí relevantní data a sestaví z nich paket pro odeslání.
3 Provádí opakované odesílání identických paketů, dokud se jich nepodaří odeslat
alespoň N, kde N je předem definovaná konstanta (běžně 2-5). Obsahem paketů
je sekvenční číslo aktivní doby prvku a volitelně další data určující stav prvku.
4 Inkrementuje sekvenční číslo a uloží jej zpět do trvalé paměti.
5 Uspí se na zvolenou dobu.
Vysílač je zařízení, které jen vysílá a nic nepřijímá. Při odesílání rámce vysílač pouze
kontroluje úspěšnost odeslání a nikoli úspěšnost doručení (to by ani nedávalo smysl,
neboť neprobíhá žádná asociace prvků a vysílač neví, ke komu a zda vůbec rámce
dorazí). Opakováním vysílání vysílač minimalizuje pravděpodobnost ztráty informace
v důsledku rušení nebo konfliktu.
Přijímač je prvek poslouchající na předdefinovaném kanálu. Pokud zachytí rámec,
jehož PANID odpovídá aplikaci, pak započne jeho zpracování. Při zpracování rámce
z něj přijímač nejprve extrahuje dvojici čísel: identifikátor vysílače, sekvenční číslo.
Pokud je v množině daným přijímačem doposud zachycených rámců tato dvojice
čísel jedinečná, je obsah rámce předán na výstup přijímače.
8/39
Formát výstupních dat MAC Emitter
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
32 b
emitter_id
seqnum
[další data..]
Formát výstupních dat MAC Senzor
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum
LQ
[další data..]
 Komunikace IEEE802.15.4 ZigBee Pro (Collector)
Jedná se o aplikaci na propojení prvků prvku [B] - MAC Sensoru (ZBS/FW2) a [C] –
ZigBee Pro Zdroj (ZBS/FW3) – viz obrázek 4
Přechod na MAC vrstvu ZigBee Pro (standard IEEE802.15.4)
Pro shromažďování dat z přijímačů pomocí bezdrátové sítě je použita univerzální
aplikace "ZigBee Pro Collector". Tato ZigBee Pro aplikace obsahuje kromě běžných
vnitřních prvků sítě ještě dva významné prvky: Zdroj (source) a stok (sink). Zdroj je
uzel v síti, který odešle každý záznam přečtený ze vstupu na všechny jemu známé
prvky typu stok. Stok je prvek tvořící "gateway" bezdrátové aplikace (teoreticky jich
může být víc).
Síťová architektura standardu ZigBee Pro je tradičně organizována do vrstev. Lze
proto (při dostupnosti odpovídajícího API) firmware ZigBee Pro kompatibilních
modulů postavit na nižších vrstvách architektury. Pro další vývoj firmwaru
lokalizovaných prvků a prvků zachytávajících jejich signál tak bylo rozhodnuto přejít
na dostupné API k MAC a PHY vrstvám. Tyto vrstvy jsou definovány v samostatném
na ZigBee Pro zcela nezávislém standardu IEEE802.15.4.
Při vývoji firmwaru postaveného na MAC a PHY vrstvách standardu ZigBee Pro
(IEEE802.15.4) je možné přímo ovlivňovat chování radiového vysílače/přijímače a
také komunikovat mezi dvěma přímo sousedícími prvky (prvky, které jsou navzájem v
přímém dosahu vysílání). Naopak běžné funkce vrstvy síťové jako je routování a
spolehlivost přenosu zde jednoduše použít nelze (za tímto účelem by bylo nutné
napsat síťovou vrstvu novou). ZigBee Pro kompatibilní bezdrátový prvek je schopný v
jednom okamžiku buď pouze vysílat, nebo pouze přijímat, nikdy obojí najednou.
Proto, pokud prvek vysílá, existuje nenulová pravděpodobnost, že nezachytí
současné vysílání jiného prvku v dosahu.
9/39
Standard IEEE80215.4 je jednoduše použitelný k implementaci aplikace obsahující
prvky vysílač a přijímač, kde vysílač téměř přesně odpovídá specifikaci
lokalizovaného prvku ve výše definovaném ideálním scénáři a přijímač je schopný
zachytávat pakety lokalizovaného prvku a přiřazovat jim odpovídající LQ.
Nelze ale zmíněný standard jednoduše použít pro přenos z přijímače posbíraných
dat na gateway bezdrátové lokalizační sítě. K tomuto účelu je naopak vhodná
například plnohodnotná síť ZigBee Pro.
Formát výstupních dat ZigBee Pro Zdroj
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum [další data..]
LQ
 Komunikace IEEE802.15.4 ZigBee Pro – coordinator
Jedná se o aplikaci na propojení prvků prvku [C] – ZigBee Pro Zdroj (ZBS/FW3) a
[D] – ZigBee Pro Stok (sink) Coordinator (USB ZB/FW4) – viz obrázek 4
Pro shromažďování dat z přijímačů pomocí bezdrátové sítě je použita univerzální
aplikace "ZigBee Pro Collector". Tato ZigBee Pro aplikace obsahuje kromě běžných
vnitřních prvků sítě ještě dva významné prvky: Zdroj (source) a stok (sink). Zdroj je
uzel v síti, který odešle každý záznam přečtený ze vstupu na všechny jemu známé
prvky typu stok. Stok je prvek tvořící "gateway" bezdrátové aplikace (teoreticky jich
může být víc).
Síťová architektura standardu ZigBee Pro je tradičně organizována do vrstev. Lze
proto (při dostupnosti odpovídajícího API) firmware ZigBee Pro kompatibilních
modulů postavit na nižších vrstvách architektury. Pro další vývoj firmwaru
lokalizovaných prvků a prvků zachytávajících jejich signál tak bylo rozhodnuto přejít
na dostupné API k MAC a PHY vrstvám. Tyto vrstvy jsou definovány v samostatném
na ZigBee Pro zcela nezávislém standardu IEEE802.15.4.
Při vývoji firmwaru postaveného na MAC a PHY vrstvách standardu ZigBee Pro
(IEEE802.15.4) je možné přímo ovlivňovat chování radiového vysílače/přijímače a
také komunikovat mezi dvěma přímo sousedícími prvky (prvky, které jsou navzájem v
přímém dosahu vysílání). Naopak běžné funkce vrstvy síťové jako je routování a
spolehlivost přenosu zde jednoduše použít nelze (za tímto účelem by bylo nutné
napsat síťovou vrstvu novou). ZigBee Pro kompatibilní bezdrátový prvek je schopný v
jednom okamžiku buď pouze vysílat, nebo pouze přijímat, nikdy obojí najednou.
Proto, pokud prvek vysílá, existuje nenulová pravděpodobnost, že nezachytí
současné vysílání jiného prvku v dosahu.
Standard IEEE80215.4 je jednoduše použitelný k implementaci aplikace obsahující
prvky vysílač a přijímač, kde vysílač téměř přesně odpovídá specifikaci
10/39
lokalizovaného prvku ve výše definovaném ideálním scénáři a přijímač je schopný
zachytávat pakety lokalizovaného prvku a přiřazovat jim odpovídající LQ.
Nelze ale zmíněný standard jednoduše použít pro přenos z přijímače posbíraných
dat na gateway bezdrátové lokalizační sítě. K tomuto účelu je naopak vhodná
například plnohodnotná síť ZigBee Pro.
Formát výstupních dat ZigBee Pro Stok (sink) Coordinator (USB ZB/FW4)
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum [další data..]
LQ
Obrázek 4 Prvky konceptu systému ZigBee
11/39

Specifikace komunikace KO2
 Komunikace Data agregátor
Jedná se o aplikaci na propojení prvků prvku [D] – ZigBee Pro Stok (sink)
Coordinator (USB ZB/FW4) a [E] Data agregátor – viz obrázek 4
Data agregátor sítě ZigBee Pro, má v sobě předdefinované SW procesy pro
zpracování příchozích dat ze ZigBee Pro zdrojů (ZBS/FW3), které tvoří společně s
MAC senzory ZigBee (ZBS/FW2) lokální síť pro provoz tagů MAC Emitterů
(ZBT/FW1). Zpracovaná data jsou posílána přímo do lokální databáze a současně do
vzdálené databáze DB ZB. Každý jednotlivý MAC senzor ZigBee (ZBS/FW2)
společně se ZigBee Pro zdroji (ZBS/FW3) – „endpoint“ v siti ZigBee zpracovává data
z jednotlivých MAC Emitterů (ZBT/FW1).
Senzory sbírají signály z MAC Emitterů – sílu signálu LQ.
MAC senzor ZigBee (ZBS/FW2) společně se ZigBee Pro zdroji (ZBS/FW3) musí být
v síti spárovány a přidruženy k příslušnému Data agregátoru.
Data agregátor běží na operačním systému LINUX. Jsou zde implementovány
Python script. Je umožněn přístup přes FTP Protokol.
Formát na vstupu
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum [další data..]
LQ
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum [další data..]
LQ
Formát na výstupu
12/39
 Komunikace LAN
Jedná se o propojení prvků prvku [E] Data agregátor a [F] Serveru K4WEX – viz
obrázek 4
Data lokalizace budou shromažďována a případně předzpracovávána na sběrném
PC a distribuována do LAN sítě k dalšímu zpracování a prezentaci uživateli. Zde by
se měl systém dále dělit na tyto komponenty:
- Databáze hrubých dat a jednoduchý TCP/IP či HTTP interface.
- Algoritmy nad daty (lokalizace, navigace, sledování chování a jiná zpracování
dat ze vstupů vysílačů) a úložiště jejich mezivýsledků – viz komunikace KO3.
Formát LAN
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum [další data..]
LQ
13/39

Specifikace komunikace KO3 – spolupříjemce ČVUT
Obrázek 5 Procení model komunikace KO3
14/39
Zpracovávaná data budou získávána prostřednictvím sítě připojených MAC Emitterů
(vysílačů) umístěných na náramku, bezdrátových senzorů pro sledování různých
(například životních) dějů, sady bezdrátových MAC Senzorů (přijímačů, ZigBee Pro
senzorů), směrovačů ZigBee Pro Zdrojů pro sběr ze senzorů v daném prostředí a
lokalitě a předávání do sběrného místa dat ZigBee Pro Stok (sink) Coordinátoru,
který síť osobních senzorů a směrovačů řídí a pomocí USB komunikuje s centrálním
smart serverem s programovým vybavením pro řízení bezdrátového komunikačního
systému. Schéma předpokládaného řešení je na obr. 6.
Programové vybavení smart serveru má zajistit především příjem a zpracování údajů
o osobách, předmětech a stavu prostředí s možností jejich dalšího využití zejména v
oblastech zdravotnictví a domácí péče (AAL), kam směřuje i pilotní aplikace:
1) Ve zdravotnictví se jedná o jeho využití pro identifikaci pacientů a jejich
sektorovou lokalizaci.
2) V domácí péči má sloužit osobám napojeným do systému pro přenos
informací z prostředí jejich standardního bytu.
Přijímací senzory – sběr dat do
centrálního bodu
S2
S3
S4
Zobrazení
Pohyblivý
panel (tablet)
Pohyblivý
panel (tablet)
S
1
Algoritmy pro stanovení polohy
Zpracování
dat –poskytující
vyhodnocení
polohy
Server
polohu
Statický panel
(PC)
Statický
panel (PC)
Senzorická část
Datová část + algoritmy
Zobrazovací část
Obrázek 6 Schéma navrhovaného SW řešení M4K
Softwarový systém M4K tvoří komponentu systému K4WEX, která je určena k
centrálnímu
ukládání a vyhodnocování dat o pohybu osob vybavených
bezpečnostními bezdrátovými osobními náramky (přívěsky, vysílači). Hlavním
zamýšleným uživatelem systému je osoba zajišťující vzdálenou péči (např. zdravotní
sestra nebo dispečink pro telemonitoring), které systém zprostředkuje přehled o
pohybu pacientů prostřednictvím uživatelsky příjemné interpretace dat sledovaného
prostoru, která zajistí následující funkce:
a) vizualizace většího prostoru se zobrazením aktuální polohy všech osob
b) přímý pohled na jednotlivé místnosti prostoru opět se zobrazením aktuální
polohy všech osob
15/39
c) výběr konkrétní osoby – zobrazení aktuální polohy
d) výběr konkrétní osoby – zobrazení historie pohybu této osoby
e) signalizace delší nehybnosti osoby na méně obvyklém místě
f) možnosti volby způsobu zobrazení (tabulky, grafy, plán prostoru s historií
pohybu)
Veškeré výše uvedené údaje jsou náplní identifikace požadavku IP D01 v Tabulce 1 Přehled řešených činností v rámci komunikace KO1 – KO4.
V dlouhodobé perspektivě se předpokládá doplnění o další služby, např.
a) upozornění obsluhy v případě stisknutí HELP tlačítka
b) signalizace nízkého stavu baterií senzorů
c) možnost využívat SW nástroj INsider pro porovnávání obvyklého chování se
skutečným s cílem vyhodnotit odchylky a upozornit na ně dohledovou službu,
d) možnost zobrazení a interakce s pacientem (např. prostřednictvím
instalovaných velkoplošných obrazovek, nejbližšího telefonu, interkonu atd.)
Kuchyň
Dětský pokoj
Chodb
a
S3
S1
Ložnice
Koupelna
S4
S2
WC
Kalibrační mřížka / matice (X x
Y)
Postup
kalibrace
políček
matice
Pozice odečtu kalibračních
hodnot
Obrázek 7 Kalibrační mřížka
16/39
Vstupní formát dat
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum [další data..]
LQ
Formáty výkresů pro zadání tvorby mřížky budou upřesněny dle možností ze strany
partnera v projektu při nastavení pilotních projektů v konkrétním místě.
Výstupní zobrazení lokalizace:
- Zobrazení souborů / logů obsahující manuálně udané pozice (kalibrace) a
hodnoty z přijímačů (síla signálu z náramku) – Ideální pomocí WWW aplikace
– možno zobrazit na jakémkoli místě (i několika současně) – čtení dat ze
serveru pomocí jednoduchého skriptu – pouze pro kontrolu správnosti
ukládání údajů (ne pro zpracování, hlavně pro vývojáře z IMA)
- Zobrazení pozice objektu pouze s udáním přesnosti na místnost (bez kalibrační
matice)
o Zobrazení sledované plochy, modré / červené zdi a odstíny šedi udávají
pravděpodobnost výskytu objektu v místnosti (obarvení celé místnosti)
– bílá nejvyšší pravděpodobnost, černá nejnižší pravděpodobnost
o I) Místnost s nejvyšším signálem je vždy bílá (tj. 100%) a ostatní
místnosti šedou barvou (od bílé k černé) podle procentuální úrovně
signálu v nich vzhledem k signálu v nejsilnější místnosti (ten se bere
vždy za 100%)
o II) 100% signálu je pouze nejvyšší naměřená hodnota přímo u přijímače
(v dané místnosti) a v reálné situaci není v podstatě dosažitelná.
Místnosti jsou obarveny šedou barvou (od bílé k černé) podle
procentuální úrovně signálu v nich umístěných přijímačů (žádná nemusí
být tedy zcela bílá a ani velmi pravděpodobně nebude)
o Při pohybu sledovaného objektu se bude jednat o pohybující se bílou /
nejsvětlejší místnost
- Zobrazení pozice objektu v matici (s kalibrační maticí) – jemnější detekce
pozice
o Obdoba předchozího zobrazení, ale šedou škálou nebudou obarveny
celé místnosti, ale jednotlivá políčka matice / mřížky – nikoli však podle
síly signálu, ale podle shody s jejich sílou signálu (se sílou signálu u
daného políčka)
o Při pohybu sledovaného objektu se bude jednat o pohybující se bílé /
nejsvětlejší políčko v matici / mřížce
o Vhodné pro detekci rušení / zastínění / … vysílače nebo přijímače
17/39

Specifikace komunikace KO4
Obrázek 8 Procení model komunikace KO4
18/39
Komunikace KO4 pracuje s údaji z Tabulky 1 - Přehled řešených činností v rámci
komunikace KO1 – KO4.
Nastavení komunikace je rozčleněno dle uživatelů systémů.
Uživatel systému K4WEX:
Základní data pro nastavení bezdrátové komunikace v části K4WEX tvoří přehled
osob, přehled objektů, která jsou přenášena importem ze systémů NIS (případně
obdobných systémů). Data pořizovaná ručně v systému K4WEX jsou evidence
identifikátorů, které se přiřazují konkrétním sledovaným osobám a evidence
používaných senzorů/zdrojů, které tvoří bezdrátovou síť ZigBee.
Uživatel páruje bezdrátový identifikátor s osobou z importovaného seznamu. Data
ukládá v DB ZB. Současně přiřazuje senzory a zdroje k příslušným objektům –
ukládá do DB ZB.
SW K4WEX zpracuje vstupní data z bezdrátové komunikace od Data agregátoru a
odesílá upravená data do systému M4K.
Formáty používaných dat jsou uvedeny níže.
Formát vstupních dat
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
16 b
32 b
8b
sensor_id
emitter_id
seqnum [další data..]
LQ
Název
Velikost
Formát
Hlavička paketu
Tělo paketu
16 b
10 B
32 b
8b
sensor_id
rodné číslo
seqnum [další data..]
LQ
Formát výstupních dat
V rámci systému K4WEX je nutné nastavit základní tabulky pro práci s databází DB
ZB. Tabulky popisují ukládané údaje v rámci části komunikace KO4. V tabulce osob
lze ukládat více informací dle požadavku zadavatele.
Tabulka objektů : ... importuje se z NIS
- ID objektu
- Název objektu
... objekty se pak exportují do M4K
19/39
Tabulka objektů:
Název
Formát
Popis
Id objektu
int
Unikátní identifikace objekt
název
text
Název místnosti, pokoje ...
Tabulka osob :
- Rodné číslo = unikátní identifikace osoby ... importuje se z NIS
- Jméno... importuje se z NIS
- Příjmení... importuje se z NIS
- Pojišťovna ... importuje se z NIS
- ID náramku ... zadává se ručně v K4WEX
- ID objektu kam osoba patří (pokoj atd.) ... importuje se z NIS
Tabulka osob:
Název
Formát
jméno
Text
Příjmení
Text
...
Id objektu
int
Odkaz do tabulky objektů
Rodné číslo
text
Popis
Tabulka senzorů:
Název
Formát
Popis
ID senzoru
int
Unikátní ID senzoru
ID objektu
int
Odkaz do tabulky objektů, umístění
senzoru v místnosti
20/39

Tabulka 1 - Přehled řešených činností v rámci komunikace
KO1 – KO4
SYSTÉM
FUNKCE
IDENTIFIKACE
POŽADAVKU
(IP)
NÁZEV
POŽADAVKU
(funkčnost)
POPIS POŽADAVKU
(funkčnost)
IDSIMA 4
Nastavení
systému pro
lokalizaci
pacienta
S01
Popis obývaného
prostoru
Označení obývaného prostoru s
přidělením čísel senzorů, které
jsou v nich instalovány
IDSIMA 4
Nastavení
systému pro
lokalizaci
pacienta
A
Identifikace
pacienta
A
Identifikace
pacienta
A
Identifikace
pacienta
A
Identifikace
pacienta
A
Identifikace
pacienta
A
Identifikace
pacienta
A
Identifikace
pacienta
A
Identifikace
pacienta
S02
Popis osobních
identifikátorů
Označení
osobních
MAC
emitterů, které jsou v nich
instalovány
A01
Příjmení
A02
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
Legislativa nebo
normy
Uvede se příjmení pacienta
1) 2)
Jméno
Uvede se jméno pacienta
1) 2)
A03
Datum narození
Uvede se datum narození
1) 2)
A04
číslo pojištěnce
Uvede se číslo pojištěnce - v 1) 2)
ČR se jedná o rodné číslo
A05
kód zdravotní
pojišťovny
A06
číslo pokoje
A07
Uvede se
pojišťovny
kód
zdravotní 2)
Uvede se číslo pokoje
2)
preskripce
Uvedou se informace o lécích
Zatím není předmětem řešení
2)
A08
identifikace
obecná identifikace - přidělený
jednoznačný identifikátor v
definovaném tvaru
A
Identifikace
pacienta
A09
zdravotnické
zařízení/ oddělení
A
Identifikace
pacienta
B - Tlačítko
HELP
A10
další informace
možnosti pro další
volitelných informací
B01
aktivace tlačítka
pacient sepne kontakt - aktivuje
tlačítko HELP
K4WEX
B - Tlačítko
HELP
B02
Aktivace SW pro
tlačítko HELP
SW systém pro tlačítko HELP
zobrazí ID pacienta a nejbližší
senzor, který přijal signál
nejsilněji zdravotní sestře na
monitoru
K4WEX
C - Poloha
pacienta
C01
Okamžitá poloha
Při kontrole polohy pacienta
zdravotní
sestrou
se
na
monitoru objeví aktuální poloha
dle nejbližšího senzoru
K4WEX
C - Poloha
pacienta
C02
Přehled pohybu
pacienta
Při kontrole historie polohy
pacienta zdravotní sestrou, se
na monitoru objeví poslední
polohy
pacienta
dle
nasnímaných dat ze senzorů.
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
NIS IDSIMA
4
K4WEX
21/39
zdravotnické zařízení - oddělení 2)
na kterém je hospitalizován
záznam
M4K

D
Uživatelsky
příjemná
interpretace
dat
obývaného
prostoru
D01
Historie polohy
V definovaném formátu jsou
prezentována data v tabulkách
nebo grafech s vyhodnocením
celkého stavu. Pokud bude
použit INsider –
„ Proaktivní
prostorová identifikace“ bude
možné
pořizovat
data
o
odchylkách od standardního
chování
ZigBee Pro Lokalizace – formát dat
Data jsou přenášena buď textově (v ASCII) nebo binárně. Volitelně bude
podporováno šifrování. Textová nešifrovaná podoba dat by měla sloužit k ladění
aplikace. Binární nešifrovaná podoba přenosu má zřejmě nejmenší objem dat a
pravděpodobně bude použita v konečném nasazení.
Datové záznamy jsou tvořeny posloupností nezáporných celých čísel různě
velikých (v bytech) datových typů. V textovém režimu jsou položky záznamu
přenášeny v hexadecimálním zápisu pevné délky (dva znaky na byte) bez
uvozovacího řetězce a jsou odděleny mezerou (ASCII 13). Textový záznam je
ukončen znakem s ASCII kódem 10 (newline). Binární data jsou předávána v
"low-endian" pořadí bytů bez oddělovačů.
Zde je stručný přehled formátů výstupních dat jednotlivých částí systému:
MAC Emitter:
– hlavička paketu: emitter_id(16b),
– tělo paketu: seqnum(32b), [další data..]
MAC Sensor:
– na výstup: sensor_id(16b), emitter_id(16b), seqnum(32b), LQ(8b), [další
data..]
Aplikace ZigBee Pro Collector nemění formát dat přijatý z MAC Sensorů. Stejně
tak i databáze hrubých dat a její jednoduchý interface by měli zachovat formát dat
přijatý z bezdrátové sítě. Jako ilustrace následuje příklad výstupu systému, který
pracuje v textovém režimu a který kromě LQ nezpracovává žádná další data.
Příklad je zapsán ve formě podobné BNF:
RECORD := SENSOR_ID S EMITETR_ID S SEQNUM S LQ NL
SENSOR_ID := DEVICE_ID
EMITTER_ID := DEVICE_ID
DEVICE_ID := HEXDIG{4}
SEQNUM := HEXDIG{8}
LQ := HEXDIG{2}
HEXDIG := '[0-9A-F]'
S := '\0xC'
NL := '0xA'
22/39
4. etapa Návrh řešení HW a SW
Hlavní cíle etapy
 Návrh a technické řešení komponent monitorovacího systému pro
zdravotnictví a AAL. Zhotovení a ověření funkčních vzorků.
 Návrh a ověření programového vybavení pro provoz serveru IDSIMA K4,
rozšířeného o subsystém bezdrátové komunikační sítě.
V průběhu řešení projektu – etapy 4, probíhala výroba základních komponent (prvků)
k projektu:
- [A] - MAC Emitter (ZBT/FW1)
- [B] - MAC Sensoru (ZBS/FW2)
- [C] – ZigBee Pro Zdroj (ZBS/FW3)
- [D] – ZigBee Pro Stok (sink) Coordinator (USB ZB/FW4)
Tuto výrobu řeší pracoviště IMA s.r.o. v Pardubicích. Pracovníci IMA s.r.o. Pardubice
připravují kompletní výrobní dokumentaci prototypů zařízení.
Jako dlouhodobý horizont je nastaveno zpracování „typických vzorů chování člověka“
(v tomto případě se jedná zejména o orientace na domácí prostředí - AAL).
Požadavky na hardware
Při dosavadním návrhu hardware pro lokalizační systém bylo postupováno tak, aby
výsledné prvky bylo možné pohodlně a efektivně použít jak při testech aplikace, tak
pro základní jednoduchá nasazení. Pro prvky využívající pouze stadndard
IEEE802.15.4 je v současné době vhodné použít plnohodnotné ZigBee Pro moduly.
Systém tak využívá 3 základní hardwarové typy prvků: mobilní prvek, statický prvek a
USB prvek.
Každý z prvků obsahuje konektor na jeden NXP ZigBee Pro modul, dále volitelně
několik funkčních tlačítek a indikačních diod. Hlavní rozdíly mezi prvky jsou v mobilitě
a datových rozhraních.
Mobilní prvek je předpokládaný hostitel aplikace MAC Emitter. Je to tedy prvek, který
bude různými způsoby připevňován k lokalizovaným a monitorovaným objektům.
Důraz je zde kladen především na minimální rozměry, váhu a možnosti připevnění.
Na datová rozhraní tohoto prvku nejsou kromě vestavěné antény žádné požadavky.
Jako přídavné periferie prvku by měli sloužit například akcelerometr nebo senzory
hladiny hluku světla či teploty. Pro identifikaci prvku je vhodné použít RFID tag. Prvek
bude napájen z vestavěné baterie.
23/39
Jako zákad pro HW mobilního prvku systému byl použit návrh "Active RFID Tag" od
společnosti NXP (Jennic) .
Statický prvek by měl být v systému použit pro MAC Sensor a ZigBee Pro Source. A
také pro vniřní (z hlediska topologie sítě) ZigBee Pro routery a koordinátor bez
dalších funkcí.
Statický prvek bude napájen adaptérem a měl by být lehce připevnitelný na zeď
místnosti. Zařízení bude mít externí konektor na anténu. Tu bude možné volit na míru
konkrétnímu nasazení nebo měnit v rámci testování chování odposlechu signálu
(LQ). Dále bude třeba prvek vybavit datovým výstupem (UART) pro komunikaci mezi
zařízeními s funkcí MAC Sensor a ZigBee Pro Source. Předpokládá se, že tato dvě
zařízení budou vždy spárovaná, umístěna těsně vedle sebe a spojena datovým
kabelem.
Jako výchozí bod při návrhu HW statického prvku byla použita deska vývojového kitu
firmy NXP.
Upravovat vlastnosti antény má smysl především pro prvky aplikace MAC EmitterSensor. Proto v případě prvku ZigBee Pro Source bude většinou použita anténa
vestavěná (pokud bude její dosah dostačující) a externí konektor univerzálního
statického prvku zůstane nevyužit.
USB prvek jako hostitel aplikace ZigBee Pro Sink tvořící "gateway" bezdrátové části
systému do PC bude pravděpodobně osazen opět modulem s vestavěnou anténou.
Datové rozhraní mezi bezdrátovým modulem a PC bude mít formu standardního
USB konektoru.

Technická specifikace navrhovaného hardware
Sada zařízení pro modulární bezdrátový systém vzdáleného monitorování pacientů a
osob ve zdravotnictví, sociálních službách a domácí péči.
24/39
Obrázek 9
Obrázek 10
Pro bezdrátovou komunikaci bylo využito technologie ZigBee JN5148-001-MYY výrobková řada s vysokým výkonem pro povrchovou montáž modulů zaměřených na
nízké spotřeby bezdrátových síťových aplikací. Tyto moduly obsahují NXP
bezdrátové mikrokontroléry JN5148, které poskytují komplexní řešení s velkou
pamětí, vysokým výkonem procesoru a všechny komponenty jsou součástí RF.
25/39
Jsou k dispozici tři varianty modulů: JN5148-001-M00 s integrovanou anténou a
JN5148-001-M03 s anténním konektorem a JN5148-001-M04 s anténním
konektorem, zesilovačem LNA a pro rozšíření nabídky. Všechny moduly lze spustit
síťové stohy jako JenNet a ZigBee PRO stejně jako zákaznické aplikace.
Obrázek 11
Obrázek 12
26/39
Obrázek 13
Vlastnosti: Modul
• 2,4 GHz IEEE802.15.4, JenNet a ZigBee PRO ™
• Klidový proud (s aktivním časovač) 2.6μA
• JN5148-001-M00/03 až 1km rozsahu (Ext anténa), M00: integrální anténou 18x32mm
M03: uFL konektor 18x30mm
o TX výkon 2,5 dBm
o Citlivost přijímače-95dBm
o TX proud 15 mA
o RX proud 17,5 mA
o 2,3 3,6 provozu
• JN5148-001-M04 až 4 km rozsah (ext anténa)
o 20dBm TX výkon
o Citlivost přijímače-98dBm
o uFL konektor
o TX proud 110 mA
o RX proud 23 mA
o 18x41mm
o 2,7 3,6 provozu
Vlastnosti: mikrokontrolérů
• 32-bit RISC procesor, až 32MIPs s nízkým výkonem
• 128kB ROM obchody systémový kód
• 128kB RAM ukládá systémová data a bootloaded programový kód
• 4Mbit sériové záblesk pro programového kódu a dat
• Na čipu OTP efuse
27/39
• JTAG ladění rozhraní
• 4-vstup 12-bit ADC, 2 12-bitové převodníky, 2 komparátory
• 3 aplikace časovače / čítače, 3 systémové časovače
• 2 UART
• SPI port s 5 vybere
• 2-vodičové sériové rozhraní
• 4-vodičové digitální audio rozhraní
• Watchdog časovač
• Až 21 DIO
Průmyslové teplota (-40 ° C až +85 ° C)
Bez obsahu olova a RoHS
Zdroj:
Product Brief – JN5148 Module JenNet, ZigBee PRO and IEEE802.15.4 Module
NXP Laboratories UK Ltd Furnival Street Sheffield S1 4QT United Kingdom
• HW MAC Emitter – Vysílač [ZBT]
Deska PCB ZBT.01 je zabudována v krabičce 11121.4 fy TEKO.
Obrázek 14
Provedení S 1 tlačítkem
A
73mm
B
43mm
C
19mm
Materiál
ABS
Barva
Antracitově šedý
Krytí
IP 40
28/39
ZigBee Programovaci redukce - ZBP.01
Deska ZBP.01 je určena pro programování modulu JN5148-001 ZigBee Tagu
ZBT.01. Připojení se provede vložením konektoru J2 desky ZBP.01 do konektoru J1
modulu ZBT.01.
Připojení k PC se provede kabelem s převodníkem USB/TTL3V3 zasunutým do
konektoru J1.
29/39
Mobilní prvek je předpokládaný hostitel aplikace MAC Emitter. Je to tedy prvek, který
bude různými způsoby připevňován k lokalizovaným a monitorovaným objektům.
Důraz je zde kladen především na minimální rozměry, váhu a možnosti připevnění.
Na datová rozhraní tohoto prvku nejsou kromě vestavěné antény žádné požadavky.
Jako přídavné periferie prvku by měli sloužit například akcelerometr nebo senzory
hladiny hluku světla či teploty. Pro identifikaci prvku je vhodné použít RFID tag. Prvek
bude napájen z vestavěné baterie.
• HW MAC Senzor Přijímač [ZBS]
Obrázek 15
30/39
Statický prvek je napájen adaptérem a je lehce připevnitelný na zeď místnosti.
Zařízení má externí konektor na anténu. Tu je možné volit na míru konkrétnímu
nasazení nebo měnit v rámci testování chování odposlechu signálu (LQ). Dále je
prvek vybaven datovým výstupem (UART) pro komunikaci mezi zařízeními s funkcí
MAC Sensor a ZigBee Pro Source. Tato dvě zařízení budou vždy spárovaná,
umístěna těsně vedle sebe a spojena datovým kabelem. Jako výchozí bod při návrhu
HW statického prvku byla použita deska vývojového kitu firmy NXP.
Obrázek 16
• HW ZigBee Pro Zdroj [ZBS]
Pro výrobu stejné zadání jako pro 2.2.2 HW MAC Senzor Přijímač [ZBS]. Lišit se
bude pouze použitý FW – pro tento prvek je připravený FW3.
Zdroj je uzel v síti, který odešle každý záznam přečtený ze vstupu na všechny jemu
známé prvky typu stok. Stok je prvek tvořící "gateway" bezdrátové aplikace
(teoreticky jich může být víc).
31/39
• HW ZigBee Pro Stok - Coordinator [USB ZB]
Obrázek 17
Obrázek 18
USB prvek jako hostitel aplikace ZigBee Pro Sink tvořící "gateway" bezdrátové části
systému do PC je osazen modulem s vestavěnou anténou. Datové rozhraní mezi
bezdrátovým modulem a PC má formu standardního USB konektoru.
32/39
• HW Data Agregátor
Obrázek 19
Miniaturní bezventilátorové PC výšky pouhých 20mm. CPU x86MX/1GHz, fanless,
512MB DDR2, 1x LAN 10/100Base-T, pozice pro SD (bootovatelná).
3x USB, VGA. Rozměr 95x95x20mm. Prac. teplota 5 až +40°C. Podpora PXE.
Napájení externím adaptérem 5V (mini USB port). VESA mount 75x75mm. Příkon
3,5W. Bez napájecího adaptéru.
Verze bez power spínače, microPC se zapíná automaticky po připojení napájení.
Výrobce: XtendLan
Mikro PC s procesorem 1GHz kompatibilním s Intel x86.
Rozměr skříně speciálně designovaný pro instalaci na montážní otvory VESA pro
LCD panely.
Systém podporuje Windows 98/2000/XP/7, Windows Embedded System, Windows
XP Embedded, Windows CE, DOS, Linux. Procesor má matematický koprocesor.
Ethernet rozhraní (ke stažení na našem FTP).
Specifikace:
CPU Vortex86-MX 1GHz, včetně FPU matematického koprocesoru, 32bit, 32kB L1
cache, 256kB L2 cache
PCI bus 2.1/33MHz, rozhraní integrované v SoC čipu, softwarová kompatibilita i586
Integrovaná paměť 512MB DDR2
Integrovaná VGA paměť 32MB
33/39
Maximální rozlišení: 1600 x 1200 x 16bit
Maximální širokoúhlé rozlišení 16:10: 1680 x 1050 x 16bit
Pozice pro Secure Digital, štěrbina na čelním panelu, lze z ní bootovat. Podpora
SDHC karet až do velikosti 32GB.
Klávesnice a myš jen USB
3x USB port 2.0 (dva na čelním panelu)
AMI BIOS
1x audio line-out, 1x mikrofoní vstup, konektor jack
1x LAN, Fast Ethernet, RJ-45
BootROM PXE/RPL
Napájení 5V externím adaptérem, napájecí konektor Mini-USB Type B. Příkon
počítače bez periferií 600mA. Při použití SD karty přičtěte cca. 100mA. Při užití USB
periferie přičtěte 100-500mA každá dle druhu, přičemž samostatně napájené USB
periferie nezapočítáváte. Max. povolený proud na do konektoru jsou 2A. Adaptér
není součástí balení.
Pracovní teplota 5° až 40°C
Rozměry 95x95x20mm
Otvory a šrouby pro montáž na VESA75 (držák 75x75mm)
Hmotnost 280g
Dodává se bez SD média a operačního systému.
OS+SW: Gentoo Linux, apache2 http server, sqlite3 database,
python3 + mod_swgi, dhcp client, ..
dodavatel: asm.cz
• HW Server (pro SW K4WEX)
Procesor Intel Dual Core 3 GHz
Operační paměť 8 GB RAM a více
Pevný disk SATA/SAS 7200 ot./min.
Grafika 1024 × 768
Operační systém Windows Server 2008 a vyšší
Databáze MS SQL Server 2008 a vyšší
3x USB port 2.0
1x LAN, Fast Ethernet, RJ-45

Specifikace navrhovaného software / firmware
• SW ZigBee - struktura komunikačního standardu ZigBee
Stejně jako každý jiný komunikační standard i ZigBee lze popsat OSI modelem. Ten
lze rozdělit do třech základních bloků podle toho kým jsou definovány.
 IEEE 802.15.4 - definuje fyzickou a linkovou vrstvu OSI modelu
 ZigBee Alliance - definuje vyšší vrstvy OSI modelu (síťová a transportní )
 Zákazník - definuje zákaznickou aplikace v aplikační vrstvě OSI modelu
IEEE 802.15.4
34/39
Standard IEEE 802.15.4 definuje fyzickou a linkovou vrstvu (MAC vrstvu) standardu
ZigBee. Fyzická vrstva určuje způsob konkrétní fyzické bezdrátové komunikace, jíž
bylo přiděleno několik radiových pásem :
• pásmo ISM 2.4 GHz, 16 kanálů, přenosová rychlost 250kb/s, definováno
celosvětově
• pásmo 915 MHz, 10 kanálů, přenosová rychlost 40kb/s, definováno pro americký
kontinent
• pásmo 868 MHz, 1 kanál, přenosová rychlost 20kb/s, definováno pro Evropu
Pro přenos se datový signál moduluje metodou O-QPSK a vzduchem přenášejí
prostřednictvím DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), tedy něco podobného
jako v případě technologie WIFI. Pro přístup na kanál se využívá metody
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance and optional
time slotting). Stejnou metodu využívá i drátová průmyslová sběrnice LonWorks.
MAC vrstva (linková vrstva) definuje již samotnou komunikaci mezi jednotlivými
zařízeními (uzly sítě) prostřednictvím rámců. Konkrétně jsou definovány čtyři typy
komunikačních rámců využívané buď pro přenos užitečných datových informací,
nebo k režijním účelům souvisejícím se sestavením, správou a řízením sítě:
• Data Frame – rámec pro přenos užitečné informace pro všechny datové přenosy
• Acknowledgement Frame – rámec pro přenos potvrzovací informace a je
využitelný pouze na úrovni MAC pro potvrzovanou komunikaci
• MAC Command Frame – rámec k centralizovanému konfigurování, nastavení a
řízení klientských zařízení v síti
• Beacon Frame – rámec k synchronizaci zařízení v síti a je využíván hlavně při
konfiguraci sítě v módu v němž umožňuje uvádění klientských zařízení do
spánkových režimů s extrémně sníženou spotřebou.
• SW Data Agregátor
Data agregátor běží na operačním systému LINUX. Jsou zde implementovány
Python script. Je umožněn přístup přes FTP Protokol. V rámci SW jsou nastaveny
procesy pro zpracování příchozích dat ze ZigBee Pro zdrojů (ZBS/FW3).
• SW K4WEX
Nosným produktem je v současné době nová generace systému IDSIMA4-Pro ve
variantě PK4. Představuje ověřený robustní základ identifikačního systému, který
umožňuje vybudovat rozsáhlý nadnárodní systém pro řízení přístupových práv a
návazné moduly.
• SW M4K
Aplikace jsou vytvořeny v prostředí Microsoft Silverlight 5. Jde o technologii, která je
v podstatě součástí velkého balíku zvaného “Microsoft .NET“ a velkou výhodou je
možnost značného pře-použití programového kódu mezi tzv. desktopovou a tzv.
webovou aplikací.
Prezentační vrstva: webové nebo jiné grafické rozhraní k datům.
35/39

Návrh typového projektu pro FNKV
Manažerské shrnutí
V rámci úvodní diskuse k celkovému řešení identifikace a lokalizace osob a věcí ve
FNKV (2011/2012) a v souvislosti s vizí rozvoje těchto technologií při plánované
výstavbě nemocnice projevila FNKV zájem o praktické ověřování výsledů řešení
projektu TIP BOS.
V této souvislosti byla předložena FNKV konkrétní nabídka účasti na pilotním
projektu, s cílem:
 Pro IMA: Ověřit aplikační využití moderních identifikačních a lokalizačních
technologií

Pro FNKV Vyzkoušet jednoduchou aplikaci, vyhodnotit synergický efekt
vybraných technologií pro užití v rámci nemocnice a ukázat integraci do
stávajícího informačního systému.
Většinu nákladů spojených s pilotním ověřením lze pokrýt z rozpočtu již schváleného
projektu.
Tematické vymezení rozsahu pilotu
Po vyhodnocení zájmu předkládáme přehled okruhů, u kterých jsme schopni za vaší
podpory a spolupráce zabezpečit realizaci pilotního projektu elektronické identifikace
a lokalizace.
Podrobné zadání a použití jednotlivých typů technologií a zařízení, bude výsledkem
systémové analýzy, kterou je nutné provést před zahájením implementace
identifikačního systému.
Systémová analýza bude zpracována na základě dostupných informací o současném
stavu v oblasti:
- používaných identifikátorů pacientů, sester a lékařů,
(prověření skutečného stavu v nemocnici, ověření přesného typu a parametrů identifikátorů,
přehled všech používaných identifikátorů v rámci nemocnice a dohledání vazeb k vytvářeným
záznamům včetně zpracování přehledu využívaných SW pro jejich zavedení do systému,
vytvoření přehledu organizačních opatření a odpovědností)
- způsobu vedení záznamů o přítomnosti sester a lékařů (přehled docházky),
(zpracování přehledu o vedených záznamech z docházkového systému, vedení záznamů o
přítomnosti na pracovištích, dohledání vzájemných vazeb a výstupů včetně možnosti
zpětného dohledání, kdo byl přítomen a kde, vytvoření přehledu odpovědností)
- způsobu vedení záznamů o pobytu a pohybu pacientů na jednotlivých
odděleních,
(prověření nastavení systému o vedení záznamů o pacientech, druh záznamu, obsah
záznamů a jejich ukládání, zpracování přehledu odpovědností)
36/39
- identifikace používaných zařízení, jejich umístění a přenos údajů při použití
k lékařskému výkonu (zákroku),
(prověření vedení záznamů o používání zařízení v nemocnici při jednotlivých úkonech,
možnosti sledování pohybu a aktuálního umístění)
- vedení záznamů o stavu používaných zařízení (kontroly, opravy, revize a
sledování periody, pokud je stanovena),
(prověření skutečného stavu označování a kontrolování používaného zařízení v nemocnici,
sledování periodických kontrol, revizí a záznamů o opravách, odpovědnosti za jejich vedení a
funkčnost zařízení)
Postup
Na základě zatím nám známých skutečností doporučujeme zabývat se v rámci pilotu
těmito oblastmi:
Zvážit synergické efekty vybraných technologií
Současná identifikace a lokalizace osob a věcí umožňuje mimo jiné:
-
určení sektorové polohy osob a věcí (inventury nábytku, korelace výskytu věcí
– profily standardního výskytu věcí či chování osob a věcí)
-
sledování výskytu pacientů (vstup, opuštění, pobyt) sledování pohybu a
výskytu předmětů, přístrojů a mobiliáře, např. invalidních vozíků
Výhody: jednoznačná identifikace a sledování polohy pacientů (monitorování výskytu
na neobvyklých místech či opuštění prostoru), zvýšení bezpečnosti personálu
(paniková tlačítka na ambulancích), úspory při inventarizaci, logistice a správě
majetku.
Formulovat záměr jak, kdy a na bázi jaké technologie TIP BOS zavést
Výstup Systémový projekt / stručný dokument
– unifikovaná platforma pro sběr dat (IDSIMA), technologie ZigBee,
– otevřený systém pro dodavatele aplikací nad jednotnou databází, přímá vazba
na přístupový systém, EZS, EPS, kamery a podobně
Provést pilotní ověření technologie
Zajistit identifikaci, lokalizaci a sběr vybraných dat s cílem zprostředkovat
přehled o pohybu pacientů a personálu prostřednictvím uživatelsky příjemné
interpretace dat sledovaného prostoru (zejména aktuální polohy, historie pohybu této
osoby nebo signalizace delší nehybnosti osoby na méně obvyklém místě).
Návrh řešených okruhů činností:
Sledování pohybu pacientů a personálu ve službě na oddělení (a
případně návazná analýza efektivity)
Zavedení osob (lékařů, sester a pacientů) do SW IDSIMA (K4Manager), určené
vstupy na oddělení a sály budou vybaveny bezdrátovými snímači dle dohodnuté
technologie (ZigBee). Osoby budou používat navržené identifikátory (náramky
37/39
nebo přívěšky) s možností použití i jako panikové tlačítko. Identifikace i lokalizace
Probíhá automaticky na vzdálenosti kolem 10m, možno zobrazovat výskyt
personálu on line, graficky na obrazovce. Aplikace bude v souladu s legislativou
na ochranu soukromí a osobních údajů.
Systém IDSIMA v principu umožňuje i paralelní používání stávajících
identifikačních
karet.
- IMA dodá:
- SW IDSIMA K4 pro sběr dat, řízení HW a správu identit osob a vstupů
- SW M4K pro
- identifikace a lokalizace personálu (náramky nebo přívěšky)
- technologii pro lokalizaci personálu:
- senzory a zdroje pro bezdrátovou komunikaci ZigBee,
- ZigBee Coordinátor,
- Data agregátor
- sběr dat, jejich agregace a reportování dle kritérií, která si definuje chirurgie
- FNKV dodá:
- Seznamy zdravotnického personálu
- Podporu IT/IS při zavádění systému (v případě, že bude nutné využít
stávající sítě a zařízení)
- Případné podmínky pro pohyb osob (možné nastavení parametrů v K4 pro
průchody osob)

Návrh typového projektu bezdrátového propojení prostředí
domácnosti
Návrh řešených okruhů činností:
Sledování pohybu osob v domácnosti
Zavedení osob do SW IDSIMA (K4Manager), určené místnosti v domácnosti budou
vybaveny bezdrátovými snímači dle dohodnuté technologie (ZigBee). Osoby budou
používat navržené identifikátory (náramky nebo přívěšky) s možností použití i jako
panikové tlačítko. Identifikace i lokalizace Probíhá automaticky na vzdálenosti kolem
10m, možno zobrazovat výskyt personálu on line, graficky na obrazovce. Aplikace
bude v souladu s legislativou na ochranu soukromí a osobních údajů.
Systém IDSIMA v principu umožňuje i paralelní používání stávajících identifikačních
karet.
IMA dodá:
- SW IDSIMA K4 pro sběr dat, řízení HW a správu identit osob a místností
- SW M4K pro identifikaci a lokalizaci osob (náramky nebo přívěšky)
- technologii pro lokalizaci osob:
- senzory a zdroje pro bezdrátovou komunikaci ZigBee,
- ZigBee Coordinátor,
38/39
- Data agregátor
- sběr dat, jejich agregace a reportování dle kritérií, která si definuje chirurgie
Podklady pro domácnost:
- Seznamy osob
- Podporu IT/IS při zavádění systému (v případě, že bude nutné využít
stávající sítě a zařízení)
- Případné podmínky pro pohyb osob (možné nastavení parametrů v K4 pro
průchody osob)
Souhrnný pohled na výzkumné řešení projektu
Dosavadní výsledky odpovídají plánovaným cílům pro 3. a 4. etapu projektu. Je
dokončována zpráva systému komunikace a zpracování informací viz dokument [1. ]
„Systém komunikace a zpracování informací, IMA s.r.o.“. Současně je zpracována
zpráva o návrhu SW a HW – viz dokument [2. ] „Návrh řešení HW a SW, IMA s.r.o.“.
Spolupříjemce ČVUT dokončuje ověřování funkčních vzorků viz dokument [3. ]
Ověření funkčních vzorků, ČVUT.
Řešení projektu probíhá v těsné spolupráci pracovišť IMA a ČVUT.
Dosažené výsledky ve sledovaném období od ledna do srpna 2012 poskytují dobrou
výchozí základnu pro úspěšné dokončení etap č.3 a 4.
Zpracoval: Vlastimil Křivka
V Praze
12. 9. 2012
39/39