Návrh a realizace systému asistivních technologií pro chytré domácnosti

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá studiem systémů asistivních technologií pro chytré domácnosti. Zahrnuje přehled asistivních technologií využívaných nebo vyvíjených v současné době pro uplatnění především v domácnosti. Obecně do této kategorie lze zařadit veškerá zařízení či pomůcky, které hendikepovaným osobám usnadňují život. Patří sem také např. zařízení dohlížející na bezpečný provoz domácnosti. Stěžejní úlohou praktické části této práce je návrh a realizace systému, který má za úkol monitorovat domácnost a pohyb osoby, která v ní žije. Zařízení je navrženo tak, aby, mimo jiné, v případě vyhodnocení nebezpečné situace byla přivolána pomoc. Další funkcí je dlouhodobé získávání informací o stavu domácnosti a základní zpracování získaných dat z pohledu dlouhodobého trendu. Informace jsou průběžně ukládány v tomto zařízení a zároveň odesílány na vzdálené uložiště, kam může být umožněn přístup např. osobám, které na hendikepovaného člověka dohlíží. Z principu je zařízení vhodné zejména do domácnosti, kde se běžně pohybuje pouze jedna osoba (např. samostatně žijící senior). Při získávání informací z domácnosti se nepředpokládá jakákoliv spolupráce pozorované osoby. Dále je požadován minimální zásah do soukromí domácnosti. Navržené zařízení by tedy na monitorovanou osobu mělo mít minimální negativní vliv a zároveň zvýšit její bezpečnost resp. komfort při pobytu doma. Rozmístit v domácnosti kamery a následně vyhodnocovat pořízené video by jistě z technického pohledu mohl být zajímavý přístup, nicméně ze strany monitorované osoby by nejspíše takové řešení nebylo příliš oblíbené. Technologie monitorování jsou tedy voleny s ohledem na výše zmíněné požadavky. Senzory detekující akutní ohrožení života (např.: kouřové či požární čidlo, detektor oxidu uhelnatého či plynu, apod.) se z pohledu předávané informace chovají jako spínací kontakt. Podobná bezpečnostní čidla jsou tedy simulována pomocí tlačítka. Monitorování pohybu v domácnosti je realizováno pohybovým PIR čidlem. Další vstupní informace zajišťují čidla snímající teplotu, atmosférický tlak, relativní vlhkost a modul reálného času. Stručné informace o aktuálním stavu zařízení jsou zobrazeny na displeji a po vyhodnocení předány k dalšímu zpracování pomocí sítě Ethernet resp. GSM. Celé zařízení je realizováno na platformě Arduino pomocí vývojové desky Arduino Uno. Tento systém je určen především k dlouhodobému získávání informací z domácnosti tak, aby bylo možné zaznamenat určité anomálie v chování pozorované osoby. Rozšiřující funkcí jsou potom různá čidla, díky kterým je domácnost nepřetržitě monitorována a v případě potřeby je přivolána pomoc. Cílovou skupinou jsou tedy především samostatně žijící senioři, případně osoby s určitým zdravotním hendikepem, kteří jsou po většinu času sami doma, a lze u nich předpokládat určité zdravotní potíže. Odchylky od denního rytmu či změny v zaběhlých zvyklostech tak mohou včas signalizovat blížící se zdravotní komplikace.

This diploma thesis deals with the study of systems of assistive technologies for smart homes. It includes an overview of assistive technologies used or developed for use primarily in the household. Generally, all devices or aids that make life easier for people with disabilities can be included in this category. This includes, for example, devices to ensure safe household operation. The main task of the practical part of this thesis is the design and implementation of a system designed to monitor the household and the movement of the person living in it. The device is designed to help, among other things, when assessing a dangerous situation. Another function is to obtain long-term information about the state of the household and the basic processing of the acquired data from the point of view of the long-term trend. Information is continuously stored on this device and sent to a remote location where access can be given, for example, to persons who supervise a disabled person. In principle, the device is particularly suitable for households where only one person lives (eg a self-employed senior citizen). When collecting information from the household, no co-operation is envisaged. In addition, minimal interference with the privacy of the household is required. Therefore, the proposed device should have a minimal negative impact on the monitored person, while increasing his or her safety or comfort while staying at home. Putting cameras in the home and then evaluating the video would certainly be an interesting approach from a technical point of view, but not very popular for the monitored person. Monitoring technologies are therefore chosen in the light of the above-mentioned requirements. Sensors detecting acute life threats (eg: smoke or fire detector, carbon dioxide or gas detector, etc.) act as a switching contact from the point of view of the information provided. Similar safety sensors are simulated using a button. Home movement monitoring is performed by a motion PIR sensor. Additional input information is provided by sensors sensing temperature, atmospheric pressure, relative humidity and real time mode. Brief information about the current status of the device is shown on the display and, after the evaluation, is forwarded for further processing using the Ethernet or, GSM. The entire device is implemented on the Arduino platform using the Arduino Uno development board. This system is primarily intended for long-term retrieval of household information so that it can detect certain anomalies in the behavior of the observed person. Expansion features are various sensors that help keep the household constantly monitored and help summoned when needed. Therefore, the target group is mainly seniors living alone, or persons with a certain health disability who are home for most of the time, and some health problems can be expected. Deviations from the daily rhythm or changes in the rituals involved can thus promptly signal imminent health complications.