Internet of Things Architectures for Enhanced Living Environments

Ambient Assisted Living (AAL) is an emerging multidisciplinary research area that aims to create an ecosystem of different types of sensors, computers, mobile devices, wireless networks, and software applications for enhanced living environments and occupational health. There are several challenges in the development and implementation of an effective AAL system, such as system architecture, human-computer interaction, ergonomics, usability, and accessibility. There are also social and ethical challenges, such as acceptance by seniors and the privacy and confidentiality that must be a requirement of AAL devices. It is also essential to ensure that technology does not replace human care and is used as a relevant complement. The Internet of Things (IoT) is a paradigm where objects are connected to the Internet and support sensing capabilities. IoT devices should be ubiquitous, recognize the context, and support intelligence capabilities closely related to AAL. Technological advances allow defining new advanced tools and platforms for real-time health monitoring and decision making in the treatment of various diseases. IoT is a suitable approach to building healthcare systems, and it provides a suitable platform for ubiquitous health services, using, for example, portable sensors to carry data to servers and smartphones for communication. Despite the potential of the IoT paradigm and technologies for healthcare systems, several challenges to be overcome still exist. The direction and impact of IoT in the economy are not clearly defined, and there are barriers to the immediate and ubiquitous adoption of IoT products, services, and solutions. Several sources of pollutants have a high impact on indoor living environments. Consequently, indoor air quality is recognized as a fundamental variable to be controlled for enhanced health and well-being. It is critical to note that typically most people occupy more than 90% of their time inside buildings, and poor indoor air quality negatively affects performance and productivity. Research initiatives are required to address air quality issues to adopt legislation and real-time inspection mechanisms to improve public health, not only to monitor public places, schools, and hospitals but also to increase the rigor of building rules. Therefore, it is necessary to use real-time monitoring systems for correct analysis of indoor air quality to ensure a healthy environment in at least public spaces. In most cases, simple interventions provided by homeowners can produce substantial positive impacts on indoor air quality, such as avoiding indoor smoking and the correct use of natural ventilation. An indoor air quality monitoring system helps the detection and improvement of air quality conditions. Local and distributed assessment of chemical concentrations is significant for safety (e.g., detection of gas leaks and monitoring of pollutants) as well as to control heating, ventilation, and HVAC systems to improve energy efficiency. Real-time indoor air quality monitoring provides reliable data for the correct control of building automation systems and should be assumed as a decision support platform on planning interventions for enhanced living environments. However, the monitoring systems currently available are expensive and only allow the collection of random samples that are not provided with time information. Most solutions on the market only allow data consulting limited to device memory and require procedures for downloading and manipulating data with specific software. In this way, the development of innovative environmental monitoring systems based on ubiquitous technologies that allow real-time analysis becomes essential. This thesis resulted in the design and development of IoT architectures using modular and scalable structures for air quality monitoring based on data collected from cost-effective sensors for enhanced living environments. The proposed architectures address several concepts, including acquisition, processing, storage, analysis, and visualization of data. These systems incorporate an alert management Framework that notifies the user in real-time in poor indoor air quality scenarios. The software Framework supports multiple alert methods, such as push notifications, SMS, and e-mail. The real-time notification system offers several advantages when the goal is to achieve effective changes for enhanced living environments. On the one hand, notification messages promote behavioral changes. These alerts allow the building manager to identify air quality problems and plan interventions to avoid unhealthy air quality scenarios. The proposed architectures incorporate mobile computing technologies such as mobile applications that provide ubiquitous air quality data consulting methods s. Also, the data is stored and can be shared with medical teams to support the diagnosis. The state-of-the-art analysis has resulted in a review article on technologies, applications, challenges, opportunities, open-source IoT platforms, and operating systems. This review was significant to define the IoT-based Framework for indoor air quality supervision. The research leads to the development and design of cost-effective solutions based on open-source technologies that support Wi-Fi communication and incorporate several advantages such as modularity, scalability, and easy installation. The results obtained are auspicious, representing a significant contribution to enhanced living environments and occupational health. Particulate matter (PM) is a complex mixture of solid and liquid particles of organic and inorganic substances suspended in the air. Moreover, it is considered the pollutant that affects more people. The most damaging particles to health are ≤PM10 (diameter 10 microns or less), which can penetrate and lodge deep within the lungs, contributing to the risk of developing cardiovascular and respiratory diseases as well as lung cancer. Taking into account the adverse health effects of PM exposure, an IoT architecture for automatic PM monitoring was proposed. The proposed architecture is a PM real-time monitoring system and a decision-making tool. The solution consists of a hardware prototype for data acquisition and a Web Framework developed in .NET for data consulting. This system is based on open-source and technologies, with several advantages compared to existing systems, such as modularity, scalability, low-cost and easy installation. The data is stored in a database developed in SQL SERVER using .NET Web services. The results show the ability of the system to analyze the indoor air quality in real-time and the potential of the Web Framework for the planning of interventions to ensure safe, healthy, and comfortable conditions. Associations of high concentrations of carbon dioxide (CO2) with low productivity at work and increased health problems are well documented. There is also a clear correlation between high levels of CO2 and high concentrations of pollutants in indoor air. There are sufficient reasons to monitor CO2 and provide real-time notifications to improve occupational health and provide a safe and healthy indoor living environment. Taking into account the significant influence of CO2 for enhanced living environments, a real-time IoT architecture for CO2 monitoring was proposed. CO2 was selected because it is easy to measure and is produced in quantity (by people and combustion equipment). It can be used as an indicator of other pollutants and, therefore, of air quality in general. The solution consists of a hardware prototype for data acquisition environment, a Web software, and a smartphone application for data consulting. The proposed architecture is based on open-source technologies, and the data is stored in a SQL SERVER database. The mobile Framework allows the user not only to consult the latest data collected but also to receive real-time notifications in poor indoor air quality scenarios, and to configure the alerts threshold levels. The results show that the mobile application not only provides easy access to real-time air quality data, but also allows the user to maintain parameter history and provide a history of changes. Consequently, this system allows the user to analyze in a precise and detailed manner the behavior of air quality. Finally, an air quality monitoring solution was implemented, consisting of a hardware prototype that incorporates only the MICS-6814 sensor as the detection unit. This system monitors various air quality parameters such as NH3 (ammonia), CO (carbon monoxide), NO2 (nitrogen dioxide), C3H8 (propane), C4H10 (butane), CH4 (methane), H2 (hydrogen) and C2H5OH (ethanol). The monitoring of the concentrations of these pollutants is essential to provide enhanced living environments. This solution is based on Cloud, and the collected data is sent to the ThingSpeak platform. The proposed Framework combines sensitivity, flexibility, and measurement accuracy in real-time, allowing a significant evolution of current air quality controls. The results show that this system provides easy, intuitive, and fast access to air quality data as well as relevant notifications in poor air quality situations to provide real-time intervention and improve occupational health. These data can be accessed by physicians to support diagnoses and correlate the symptoms and health problems of patients with the environment in which they live. As future work, the results reported in this thesis can be considered as a starting point for the development of a secure system sharing data with health professionals in order to serve as decision support in diagnosis.Ambient Assisted Living (AAL) é uma área de investigação multidisciplinar emergente que visa a construção de um ecossistema de diferentes tipos de sensores, microcontroladores, dispositivos móveis, redes sem fios e aplicações de software para melhorar os ambientes de vida e a saúde ocupacional. Existem muitos desafios no desenvolvimento e na implementação de um sistema AAL, como a arquitetura do sistema, interação humano-computador, ergonomia, usabilidade e acessibilidade. Existem também problemas sociais e éticos, como a aceitação por parte dos utilizadores mais vulneráveis e a privacidade e confidencialidade, que devem ser uma exigência de todos os dispositivos AAL. De facto, também é essencial assegurar que a tecnologia não substitua o cuidado humano e seja usada como um complemento essencial. A Internet das Coisas (IoT) é um paradigma em que os objetos estão conectados à Internet e suportam recursos sensoriais. Tendencialmente, os dispositivos IoT devem ser omnipresentes, reconhecer o contexto e ativar os recursos de inteligência ambiente intimamente relacionados ao AAL. Os avanços tecnológicos permitem definir novas ferramentas avançadas e plataformas para monitorização de saúde em tempo real e tomada de decisão no tratamento de várias doenças. A IoT é uma abordagem adequada para construir sistemas de saúde sendo que oferece uma plataforma para serviços de saúde ubíquos, usando, por exemplo, sensores portáteis para recolha e transmissão de dados e smartphones para comunicação. Apesar do potencial do paradigma e tecnologias IoT para o desenvolvimento de sistemas de saúde, muitos desafios continuam ainda por ser resolvidos. A direção e o impacto das soluções IoT na economia não está claramente definido existindo, portanto, barreiras à adoção imediata de produtos, serviços e soluções de IoT. Os ambientes de vida são caracterizados por diversas fontes de poluentes. Consequentemente, a qualidade do ar interior é reconhecida como uma variável fundamental a ser controlada de forma a melhorar a saúde e o bem-estar. É importante referir que tipicamente a maioria das pessoas ocupam mais de 90% do seu tempo no interior de edifícios e que a má qualidade do ar interior afeta negativamente o desempenho e produtividade. É necessário que as equipas de investigação continuem a abordar os problemas de qualidade do ar visando a adoção de legislação e mecanismos de inspeção que atuem em tempo real para a melhoraria da saúde e qualidade de vida, tanto em locais públicos como escolas e hospitais e residências particulares de forma a aumentar o rigor das regras de construção de edifícios. Para tal, é necessário utilizar mecanismos de monitorização em tempo real de forma a possibilitar a análise correta da qualidade do ambiente interior para garantir ambientes de vida saudáveis. Na maioria dos casos, intervenções simples que podem ser executadas pelos proprietários ou ocupantes da residência podem produzir impactos positivos substanciais na qualidade do ar interior, como evitar fumar em ambientes fechados e o uso correto de ventilação natural. Um sistema de monitorização e avaliação da qualidade do ar interior ajuda na deteção e na melhoria das condições ambiente. A avaliação local e distribuída das concentrações químicas é significativa para a segurança (por exemplo, deteção de fugas de gás e supervisão dos poluentes) bem como para controlar o aquecimento, ventilação, e sistemas de ar condicionado (HVAC) visando a melhoria da eficiência energética. A monitorização em tempo real da qualidade do ar interior fornece dados fiáveis para o correto controlo de sistemas de automação de edifícios e deve ser assumida com uma plataforma de apoio à decisão no que se refere ao planeamento de intervenções para ambientes de vida melhorados. No entanto, os sistemas de monitorização atualmente disponíveis são de alto custo e apenas permitem a recolha de amostras aleatórias que não são providas de informação temporal. A maioria das soluções disponíveis no mercado permite apenas a acesso ao histórico de dados que é limitado à memória do dispositivo e exige procedimentos de download e manipulação de dados com software proprietário. Desta forma, o desenvolvimento de sistemas inovadores de monitorização ambiente baseados em tecnologias ubíquas e computação móvel que permitam a análise em tempo real torna-se essencial. A Tese resultou na definição e no desenvolvimento de arquiteturas para monitorização da qualidade do ar baseadas em IoT. Os métodos propostos são de baixo custo e recorrem a estruturas modulares e escaláveis para proporcionar ambientes de vida melhorados. As arquiteturas propostas abordam vários conceitos, incluindo aquisição, processamento, armazenamento, análise e visualização de dados. Os métodos propostos incorporam Frameworks de gestão de alertas que notificam o utilizador em tempo real e de forma ubíqua quando a qualidade do ar interior é deficiente. A estrutura de software suporta vários métodos de notificação, como notificações remotas para smartphone, SMS (Short Message Service) e email. O método usado para o envio de notificações em tempo real oferece várias vantagens quando o objetivo é alcançar mudanças efetivas para ambientes de vida melhorados. Por um lado, as mensagens de notificação promovem mudanças de comportamento. De facto, estes alertas permitem que o gestor do edifício e os ocupantes reconheçam padrões da qualidade do ar e permitem também um correto planeamento de intervenções de forma evitar situações em que a qualidade do ar é deficiente. Por outro lado, o sistema proposto incorpora tecnologias de computação móvel, como aplicações móveis, que fornecem acesso omnipresente aos dados de qualidade do ar e, consequentemente, fornecem soluções completas para análise de dados. Além disso, os dados são armazenados e podem ser partilhados com equipas médicas para ajudar no diagnóstico. A análise do estado da arte resultou na elaboração de um artigo de revisão sobre as tecnologias, aplicações, desafios, plataformas e sistemas operativos que envolvem a criação de arquiteturas IoT. Esta revisão foi um trabalho fundamental na definição das arquiteturas propostas baseado em IoT para a supervisão da qualidade do ar interior. Esta pesquisa conduz a um desenvolvimento de arquiteturas IoT de baixo custo com base em tecnologias de código aberto que operam como um sistema Wi-Fi e suportam várias vantagens, como modularidade, escalabilidade e facilidade de instalação. Os resultados obtidos são muito promissores, representando uma contribuição significativa para ambientes de vida melhorados e saúde ocupacional. O material particulado (PM) é uma mistura complexa de partículas sólidas e líquidas de substâncias orgânicas e inorgânicas suspensas no ar e é considerado o poluente que afeta mais pessoas. As partículas mais prejudiciais à saúde são as ≤PM10 (diâmetro de 10 micrómetros ou menos), que podem penetrar e fixarem-se dentro dos pulmões, contribuindo para o risco de desenvolver doenças cardiovasculares e respiratórias, bem como de cancro do pulmão. Tendo em consideração os efeitos negativos para a saúde da exposição ao PM foi desenvolvido numa primeira fase uma arquitetura IoT para monitorização automática dos níveis de PM. Esta arquitetura é um sistema que permite monitorização de PM em tempo real e uma ferramenta de apoio à tomada de decisão. A solução é composta por um protótipo de hardware para aquisição de dados e um portal Web desenvolvido em .NET para consulta de dados. Este sistema é baseado em tecnologias de código aberto com várias vantagens em comparação aos sistemas existentes, como modularidade, escalabilidade, baixo custo e fácil instalação. Os dados são armazenados numa base de dados desenvolvida em SQL SERVER e são enviados com recurso a serviços Web. Os resultados mostram a capacidade do sistema de analisar em tempo real a qualidade do ar interior e o potencial da Framework Web para o planeamento de intervenções com o objetivo de garantir condições seguras, saudáveis e confortáveis. Associações de altas concentrações de dióxido de carbono (CO2) com défice de produtividade no trabalho e aumento de problemas de saúde encontram-se bem documentadas. Existe também uma correlação evidente entre altos níveis de CO2 e altas concentrações de poluentes no ar interior. Tendo em conta a influência significativa do CO2 para a construção de ambientes de vida melhorados desenvolveu-se uma solução de monitorização em tempo real de CO2 com base na arquitetura de IoT. A arquitetura proposta permite também o envio de notificações em tempo real para melhorar a saúde ocupacional e proporcionar um ambiente de vida interior seguro e saudável. O CO2 foi selecionado, pois é fácil de medir e é produzido em quantidade (por pessoas e equipamentos de combustão). Assim, pode ser usado como um indicador de outros poluentes e, portanto, da qualidade do ar em geral. O método proposto é composto por um protótipo de hardware para aquisição de dados, um software Web e uma aplicação smartphone para consulta de dados. Esta arquitetura é baseada em tecnologias de código aberto e os dados recolhidos são armazenados numa base de dados SQL SERVER. A Framework móvel permite não só consultar em tempo real os últimos dados recolhidos, receber notificações com o objetivo de avisar o utilizador quando a qualidade do ar está deficiente, mas também para configurar alertas. Os resultados mostram que a Framework móvel fornece não apenas acesso fácil aos dados da qualidade do ar em tempo real, mas também permite ao utilizador manter o histórico de parâmetros. Assim este sistema permite ao utilizador analisar de maneira precisa e detalhada o comportamento da qualidade do ar interior. Por último, é proposta uma arquitetura para monitorização de vários parâmetros da qualidade do ar, como NH3 (amoníaco), CO (monóxido de carbono), NO2 (dióxido de azoto), C3H8 (propano), C4H10 (butano), CH4 (metano), H2 (hidrogénio) e C2H5OH (etanol). Esta arquitetura é composta por um protótipo de hardware que incorpora unicamente o sensor MICS-6814 como unidade de deteção. O controlo das concentrações destes poluentes é extremamente relevante para proporcionar ambientes de vida melhorados. Esta solução tem base na Cloud sendo que os dados recolhidos são enviados para a plataforma ThingSpeak. Esta Framework combina sensibilidade, flexibilidade e precisão de medição em tempo real, permitindo uma evolução significativa dos atuais sistemas de monitorização da qualidade do ar. Os resultados mostram que este sistema fornece acesso fácil, intuitivo e rápido aos dados de qualidade do ar bem como notificações essenciais em situações de qualidade do ar deficiente de forma a planear intervenções em tempo útil e melhorar a saúde ocupacional. Esses dados podem ser acedidos pelos médicos para apoiar diagnósticos e correlacionar os sintomas e problemas de saúde dos pacientes com o ambiente em que estes vivem. Como trabalho futuro, os resultados reportados nesta Tese podem ser considerados um ponto de partida para o desenvolvimento de um sistema seguro para partilha de dados com profissionais de saúde de forma a servir de suporte à decisão no diagnóstico

Non-Invasive Ambient Intelligence in Real Life: Dealing with Noisy Patterns to Help Older People

This paper aims to contribute to the field of ambient intelligence from the perspective of real environments, where noise levels in datasets are significant, by showing how machine learning techniques can contribute to the knowledge creation, by promoting software sensors. The created knowledge can be actionable to develop features helping to deal with problems related to minimally labelled datasets. A case study is presented and analysed, looking to infer high-level rules, which can help to anticipate abnormal activities, and potential benefits of the integration of these technologies are discussed in this context. The contribution also aims to analyse the usage of the models for the transfer of knowledge when different sensors with different settings contribute to the noise levels. Finally, based on the authors’ experience, a framework proposal for creating valuable and aggregated knowledge is depicted.This research was partially funded by Fundación Tecnalia Research & Innovation, and J.O.-M. also wants to recognise the support obtained from the EU RFCS program through project number 793505 ‘4.0 Lean system integrating workers and processes (WISEST)’ and from the grant PRX18/00036 given by the Spanish Secretaría de Estado de Universidades, Investigación, Desarrollo e Innovación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Internet of Things Architectures, Technologies, Applications, Challenges, and Future Directions for Enhanced Living Environments and Healthcare Systems: A Review

Internet of Things (IoT) is an evolution of the Internet and has been gaining increased attention from researchers in both academic and industrial environments. Successive technological enhancements make the development of intelligent systems with a high capacity for communication and data collection possible, providing several opportunities for numerous IoT applications, particularly healthcare systems. Despite all the advantages, there are still several open issues that represent the main challenges for IoT, e.g., accessibility, portability, interoperability, information security, and privacy. IoT provides important characteristics to healthcare systems, such as availability, mobility, and scalability, that o er an architectural basis for numerous high technological healthcare applications, such as real-time patient monitoring, environmental and indoor quality monitoring, and ubiquitous and pervasive information access that benefits health professionals and patients. The constant scientific innovations make it possible to develop IoT devices through countless services for sensing, data fusing, and logging capabilities that lead to several advancements for enhanced living environments (ELEs). This paper reviews the current state of the art on IoT architectures for ELEs and healthcare systems, with a focus on the technologies, applications, challenges, opportunities, open-source platforms, and operating systems. Furthermore, this document synthesizes the existing body of knowledge and identifies common threads and gaps that open up new significant and challenging future research directions.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

RESTful framework for collaborative internet of things based on IEC 61850

El contenido de los capítulos 2 y 3 está sujeto a confidencialidad 161 p.En 1991, Mark Weiser formuló el paradigma de Computación Ubicua definiendo el concepto de Entorno Inteligente como un espacio físico repleto de dispositivos, muy integrados en el entorno, y con capacidades de identificación, sensorización y actuación. Internet de las Cosas (IoT) expande el ámbito de localización de estos dispositivos y servicios ubicuos, representados como cosas, de un entorno local a internet como red global. Para la implementación de estos escenarios de aplicación, la colaboración entre las cosas es uno de los principales retos de investigación. El objetivo de esta colaboración es ser capaces de satisfacer necesidades globales mediante la combinación de servicios individuales. Esta Tesis propone una arquitectura colaborativa entre las cosas desplegadas en internet.Las tecnologías alrededor de los Servicios Web SOAP/XML, adecuadas para IoT, soportan aspectos claves para un sistema colaborativo como la publicación, descubrimiento, control y gestión de eventos de los dispositivos. Como alternativa, REST ha ganado terreno en este ámbito por ser considerada una opción más ligera, sencilla y natural para la comunicación en internet. Sin embargo, no existen protocolos para descubrimiento y gestión de eventos para recursos REST. Esta Tesis aborda dicha carencia proponiendo una especificación de estos protocolos para arquitecturas REST. Otro aspecto importante es la representación, a nivel de aplicación, de las cosas distribuidas. Entre las propuestas para la estandarización de los modelos de información y comunicación en este dominio que podrían aplicarse, de manera similar, a IoT, destaca el estándar IEC 61850. Sin embargo, los protocolos de comunicación definidos por el estándar no son adecuados para IoT. Esta Tesis analiza la idoneidad del IEC 61850 para escenarios IoT y propone un protocolo de comunicación REST para sus servicios.Por último, se trata la problemática asociada a la confiabilidad que debe proporcionar una arquitectura IoT para dominios de aplicación relacionados con la salud o sistemas de seguridad funcional (Safety)

Enhanced Living Environments

This open access book was prepared as a Final Publication of the COST Action IC1303 “Algorithms, Architectures and Platforms for Enhanced Living Environments (AAPELE)”. The concept of Enhanced Living Environments (ELE) refers to the area of Ambient Assisted Living (AAL) that is more related with Information and Communication Technologies (ICT). Effective ELE solutions require appropriate ICT algorithms, architectures, platforms, and systems, having in view the advance of science and technology in this area and the development of new and innovative solutions that can provide improvements in the quality of life for people in their homes and can reduce the financial burden on the budgets of the healthcare providers. The aim of this book is to become a state-of-the-art reference, discussing progress made, as well as prompting future directions on theories, practices, standards, and strategies related to the ELE area. The book contains 12 chapters and can serve as a valuable reference for undergraduate students, post-graduate students, educators, faculty members, researchers, engineers, medical doctors, healthcare organizations, insurance companies, and research strategists working in this area

An IoT based Virtual Coaching System (VSC) for Assisting Activities of Daily Life

Nowadays aging of the population is becoming one of the main concerns of theworld. It is estimated that the number of people aged over 65 will increase from 461million to 2 billion in 2050. This substantial increment in the elderly population willhave significant consequences in the social and health care system. Therefore, in thecontext of Ambient Intelligence (AmI), the Ambient Assisted Living (AAL) has beenemerging as a new research area to address problems related to the aging of the population. AAL technologies based on embedded devices have demonstrated to be effectivein alleviating the social- and health-care issues related to the continuous growing of theaverage age of the population. Many smart applications, devices and systems have beendeveloped to monitor the health status of elderly, substitute them in the accomplishment of activities of the daily life (especially in presence of some impairment or disability),alert their caregivers in case of necessity and help them in recognizing risky situations.Such assistive technologies basically rely on the communication and interaction be-tween body sensors, smart environments and smart devices. However, in such contextless effort has been spent in designing smart solutions for empowering and supportingthe self-efficacy of people with neurodegenerative diseases and elderly in general. Thisthesis fills in the gap by presenting a low-cost, non intrusive, and ubiquitous VirtualCoaching System (VCS) to support people in the acquisition of new behaviors (e.g.,taking pills, drinking water, finding the right key, avoiding motor blocks) necessary tocope with needs derived from a change in their health status and a degradation of theircognitive capabilities as they age. VCS is based on the concept of extended mind intro-duced by Clark and Chalmers in 1998. They proposed the idea that objects within theenvironment function as a part of the mind. In my revisiting of the concept of extendedmind, the VCS is composed of a set of smart objects that exploit the Internet of Things(IoT) technology and machine learning-based algorithms, in order to identify the needsof the users and react accordingly. In particular, the system exploits smart tags to trans-form objects commonly used by people (e.g., pillbox, bottle of water, keys) into smartobjects, it monitors their usage according to their needs, and it incrementally guidesthem in the acquisition of new behaviors related to their needs. To implement VCS, thisthesis explores different research directions and challenges. First of all, it addresses thedefinition of a ubiquitous, non-invasive and low-cost indoor monitoring architecture byexploiting the IoT paradigm. Secondly, it deals with the necessity of developing solu-tions for implementing coaching actions and consequently monitoring human activitiesby analyzing the interaction between people and smart objects. Finally, it focuses on the design of low-cost localization systems for indoor environment, since knowing theposition of a person provides VCS with essential information to acquire information onperformed activities and to prevent risky situations. In the end, the outcomes of theseresearch directions have been integrated into a healthcare application scenario to imple-ment a wearable system that prevents freezing of gait in people affected by Parkinson\u2019sDisease

Human Action Recognition and Monitoring in Ambient Assisted Living Environments

Population ageing is set to become one of the most significant challenges of the 21st century, with implications for almost all sectors of society. Especially in developed countries, governments should immediately implement policies and solutions to facilitate the needs of an increasingly older population. Ambient Intelligence (AmI) and in particular the area of Ambient Assisted Living (AAL) offer a feasible response, allowing the creation of human-centric smart environments that are sensitive and responsive to the needs and behaviours of the user. In such a scenario, understand what a human being is doing, if and how he/she is interacting with specific objects, or whether abnormal situations are occurring is critical. This thesis is focused on two related research areas of AAL: the development of innovative vision-based techniques for human action recognition and the remote monitoring of users behaviour in smart environments. The former topic is addressed through different approaches based on data extracted from RGB-D sensors. A first algorithm exploiting skeleton joints orientations is proposed. This approach is extended through a multi-modal strategy that includes the RGB channel to define a number of temporal images, capable of describing the time evolution of actions. Finally, the concept of template co-updating concerning action recognition is introduced. Indeed, exploiting different data categories (e.g., skeleton and RGB information) improve the effectiveness of template updating through co-updating techniques. The action recognition algorithms have been evaluated on CAD-60 and CAD-120, achieving results comparable with the state-of-the-art. Moreover, due to the lack of datasets including skeleton joints orientations, a new benchmark named Office Activity Dataset has been internally acquired and released. Regarding the second topic addressed, the goal is to provide a detailed implementation strategy concerning a generic Internet of Things monitoring platform that could be used for checking users' behaviour in AmI/AAL contexts

SHELDON Smart habitat for the elderly.

An insightful document concerning active and assisted living under different perspectives: Furniture and habitat, ICT solutions and Healthcare