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

UCAT: ubiquitous context awareness tools for the blind

Tese de mestrado em Engenharia Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013As pessoas com deficiências visuais sofrem de uma constante falta de informação sobre o ambiente que as rodeia. Esta informação pode estar relacionada com locais, objetos e até mesmo pessoas. A inexistência de ajuda para combater esta falta de informação faz com que surjam situações em que uma pessoa cega só consegue resolver o seu problema recorrendo a ajuda de outras pessoas. São exemplos a identificação da presença de pessoas, informação escrita e outros detalhes de uma rotina diária. Os dispositivos móveis dos dias de hoje vêm equipados com uma grande extensão de sensores que possibilitam colmatar algumas destas falhas. Uma pessoa normovisual está habituada a recorrer à visão para obter informação sobre o ambiente que a rodeia. Sem grande esforço pode obter informação sobre proximidade de pessoas ou a sua movimentação. A mesma facilidade ocorre em reconhecer objetos ou orientar-se e compreender os locais onde se encontra. Esta informação é algo que pessoas cegas têm dificuldade em obter. Situações normais como identificar quem são as pessoas que os rodeiam torna-se uma tarefa mais complicada especialmente se estas não seguirem as regras de etiqueta social e fizerem notar a sua presença. A acessibilidade nos dispositivos móveis é uma área que ainda está a ser explorada e existem diversas possibilidades de uso que estes dispositivos permitem que ainda não são acessíveis para pessoas cegas. Cada vez mais os dispositivos móveis, em particular desde a chegada do iPhone, fornece a utilizadores cegos a possibilidade de acederem aplicações sociais, de lazer e de produtividade. Outros sistemas operativos e dispositivos seguem pelo mesmo caminho. O conjunto de características disponibilizadas por estes dispositivos nomeadamente para a localização, comunicação, armazenamento e processamento permitem criar ferramentas de perceção do ambiente para cegos cada vez mais ricas. Existem diversos trabalhos realizados para melhorar a orientação, localização, reconhecimento de objectos e proximidade (na maioria dos casos a obstáculos). Muitos deles focam-se em ambientes interiores, outros em ambientes exteriores. Uns em objects, outros têm uma componente maos social. O problema de todos estes projectos é que nenhum deles oferece uma solução complete e acessivel para pessoas cegas. As falhas existentes em cada um destes projectos deixa em aberto a possibilidade para que fosse desenvolvido um Sistema que não só junta-se todas as caracteristicas de awareness que pudessem ajudar uma pessoa cega mas também tornar este Sistema acessivel. No entanto mesmo com tantas aplicações e projectos existe uma falha no que toca a ferramentas que tratem de perceção implícita, que forneça informação sobre o ambiente que nos rodeia dentro de contexto. O nosso projeto focou-se em identificar as necessidades de informação de uma pessoa cega no que diz respeito à falta de informação. Foi realizada uma entrevista preliminar para que pudéssemos perceber as limitações e as necessidades que as pessoas cegas enfrentam quando confrontadas com ambientes sociais. A entrevista tinha como foco um perfil básico dos utilizadores e questões sobre o seu uso da tecnologia utilizada no projeto assim como questões sobre cenários onde a perceção do ambiente é limitada. A grande maioria da entrevista focou-se em questões sobre perceção, particularmente tendo em atenção a orientação em ambientes novos e ambientes já conhecidos, as dificuldades que normalmente encontram em situações sociais e de que maneira ou que comportamentos desenvolveram para tentar facilitar o seu dia-a-dia. Tentamos perceber quais as maiores fontes de desconforto que estão habituados a enfrentar e quais delas é que causam mais transtorno. A primeira causa apontada como fonte de desconforto foi a falta de conhecimento das pessoas que os rodeiam, tanto saber quem são como quantas pessoas são. Também fizemos a questão sobre o quão fácil é para eles ter a perceção de quem os rodeia, se é uma tarefa fácil de realizar e especialmente se tinham dificuldade em perceber a entrada e saída de pessoas no seu espaço. Todos os participantes afirmaram que seria bom obter mais informação sobre o ambiente que os rodeia, apesar de apontarem que esta ferramenta deveria passar despercebida e ser subtil na sua tarefa. Após analisarmos os resultados das entrevistas e de termos em conta os cenários mencionados pelos utilizadores assim como os cenários que tínhamos pensado para a implementação do sistema foi desenvolvido um sistema com a intenção de explorar estes novos cenários e fazer uma avaliação mais completa da aplicação e os seus benefícios. Após a implementação do sistema este foi submetido a uma fase de avaliação que durou uma semana e meia efetuada com utilizadores cegos para que pudéssemos tirar resultados não só do resultado da implementação do sistema mas do seu impacto para um utilizador cego. Sobre este Sistema foi feita uma avaliação de uma semana e meia, efectuada com utilizadores cegos durante a qual eles tiveram a oportunidade de explorer as capacidades do Sistema e utilizar durante o seu dia a dia normal a aplicaçao e retirar o máximo que conseguissem. Foi uma avaliação sem guião, logo os utilizadores não tinham tarefas explicitas apenas tinham que utilizar o Sistema à sua conveniência. Durante esse período de avaliação os utilizadores deram-nos feedback diário de como se estava a comportar o Sistema para que pudéssemos obter dados de uso diário. Foi também efectuado no final da avaliação questionários e uma entrevista final para recolher todas as informações possíveis por parte dos utilizadores que fizeram parte da avaliação. Analisamos esses dados e retirámos algumas conclusões. No geral os utilizadores estiveram satisfeitos com a informação produzida pela aplicação, foi de facto um aumento, na grande maioria dos casos, aquilo a que estão normalmente habituados. Sempre que eram notificados sentiram necessidade de explorar a notificação e perceber melhor qual a informação que a aplicação lhes estava a tentar fornecer. Verificou-se o interesse por parte dos participantes quando estes tentavam procurar por pessoas novas implicitamente. Todos os participantes confirmaram que o conhecimento sobre o ambiente que os rodeava foi de facto enriquecido. Houve mais facilidade em identificar pessoas quando estas chegavam a um local. Nos últimos anos tem sido feito um esforço para aumentar a acessibilidade a dispositivos e à informação disponível nestes (Ex: através de leitores de ecrã). No entanto, o mundo real apresenta muita informação que é oferecida de forma visualmente que é assim inacessível a uma pessoa cega. Esta é uma limitação a ter em consideração que pode ajudar à interação social e a compreensão do ambiente que rodeia o utilizador. Não existem sistemas que sejam capazes de fornecer a uma pessoa cega informação tão simples como quem é que se encontra à sua volta, quem é que passou próximo de si, quem é que ainda se encontra numa sala, quais as lojas mais próximas de si ou restaurantes ou simplesmente o que está escrito no placard de notícias. Da mesma maneira, existe a falta de ferramentas que lhes permitam adicionar a sua própria informação a ambientes, que possam partilhar essa informação e servirem-se dela para se entreajudarem em situações mais complicadas. Mostramos estas limitações, necessidades e desejos das pessoas cegas em obter informação sobre o ambiente que as rodeia. Tentando dar o enfâse no aspeto social da ferramenta, focámo-nos muito nas pessoas e na necessidade pessoal de cada individuo.Visually impaired people are often confronted with new environments and they find themselves face to face with an innumerous amount of difficulties when facing these environments. Having to surpass and deal with these difficulties that arise with their condition is something that we can help diminish. They are one sense down when trying to understand their surrounding environments and gather information about what is happening around them. It is difficult for blind people to be comfortable in places where they can’t achieve a proper perception of the environment, considering the difficulty to understand where they are, where are the things they want, who are the people around them, what is around them and how to safely get somewhere or accomplish a particular task. Nowadays, mobile devices present significant computing and technological capacity which has been increasing to the point where it is very common for most people to have access to a device with Bluetooth, GPS, Wi-Fi, and both high processing and storage capacities. This allows us to think of applications that can do so much to help people with difficulties. In the particular case of blind people, the lack of visual information can be bypassed with other contextual information retrieved by their own personal devices. Mobile devices are ubiquitous and are able to be used virtually anywhere and allow connectivity with one another. This also allows their users to save information and convey it through several devices, which means that we can easily share data, augmenting our possibilities beyond what a single device can do. Our goal is to provide information to blind users, be able to give them information about the context that surrounds them. We wanted to provide the blind users with the tools to create information and be able to share this information between each other, information about people, locations or objects. Our approach was to split the project into a data and information gathering phase where we did our field search and interviewed and elaborated on how is the situation of environment perception for blind users, followed by a technical phase where we implement a system based on the first stage. Our results gathered from both the collecting phase and our implementing phase showed that there is potential to use these tools in the blind community and that they welcome the possibilities and horizons that it opens them

Analysing the tobacco environment through a geographic approach: lessons and implications from GIS-based research

El consumo de tabaco es una de las principales causas de morbilidad y mortalidad prematuras, causando más de 8 millones de muertes cada año en el mundo. Asimismo, los productos del tabaco y el hábito de fumar están muy presentes en nuestro entorno. En los últimos años se ha incrementado el conocimiento de cómo la presencia de tabaco en el medio ambiente, a través de múltiples canales y formas, puede afectar al consumo de tabaco entre la población. Además, otros artículos han informado del impacto ambiental derivado de la producción, distribución y desecho de los productos de tabaco. Por todo ello, en varios lugares del mundo se han promulgado diferentes medidas políticas para reducir la disponibilidad, accesibilidad, visibilidad y presencia de tabaco en el entorno. En este contexto, el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG) ha surgido como un marco novedoso para monitorizar y analizar la presencia de tabaco y su consumo en el medio ambiente, así como el cumplimiento y efectividad de las políticas actuales de control del tabaco. Así, la presente tesis doctoral representa una extensa propuesta sobre cómo los SIG pueden asistir el estudio del entorno de tabaco. Este trabajo engloba cuatro estudios científicos realizados en la ciudad de Madrid. El primer estudio es una revisión sistemática de métodos para caracterizar el entorno de tabaco en términos de densidad y proximidad a tiendas de tabaco y su asociación con el consumo de tabaco en la población. Los estudios 2 y 3 presentan sendos métodos geográficos para estudiar la visibilidad de fumadores y colillas de cigarrillos en el espacio público, utilizando análisis de cuencas visuales y análisis de densidad de kernel, respectivamente. El último estudio de esta tesis analiza la disponibilidad y accesibilidad geográfica de los productos de tabaco y examina el cumplimiento de la normativa actual del mercado de ordenación de tabacos en España (Ley 13/1998). Los resultados de nuestros estudios encontraron una alta disponibilidad y accesibilidad a las tiendas de tabaco y una gran visibilidad de signos de consumo (fumadores y colillas) en el espacio público, evidenciado la normalización del consumo de tabaco entre la población. En base a estos resultados, los estudios integrados en esta tesis doctoral ofrecen una serie de recomendaciones metodológicas para mejorar la precisión de las medidas empleadas para caracterizar el entorno de tabaco, en términos de disponibilidad, accesibilidad y visibilidad de tabaco. Igualmente, los hallazgos reflejados en estos estudios proporcionan algunas claves para reforzar las leyes actuales del control de tabaquismo en España

Contrasting Distributions of Urban Green Infrastructure across Social and Ethno-racial Groups

Links between urban green infrastructure (UGI) and public health benefits are becoming well established. Despite this, how UGI is distributed varies widely. Although not a universal finding, sectors of society that are disadvantaged often suffer from poor provision, something which might be due to which UGI are examined. We assess the distribution of street trees and public greenspaces (two types of publicly-owned and accessible UGI) across the city of Bradford, UK which is characterised by high levels of inequality and variation in ethno-racial background. We do this through statistical and spatial analyses. Street tree density was distributed unevenly and was highest in neighbourhoods with a high proportion of Asian/Asian British residents and with lower socio-economic status. Conversely, neighbourhoods with better access to public greenspaces were characterised by high income and/or a high proportion of White households. While the quality of public greenspace was spatially clustered, there were only limited spatial associations with ethno-racial group or socio-economic status. Population density was a key determinant of the distribution of UGI, suggesting understanding UGI distributions should also focus on urban form. Nevertheless, within the same city we show that equitable distribution of UGI differs according to the form and characteristics of UGI. To fully realise the public health benefits of UGI, it is necessary to map provision and understand the causal drivers of unequal distributions. This would facilitate interventions that promote equitable distributions of UGI based on the needs of the target populations

Accessing Blue Spaces: Social and Geographic Factors Structuring Familiarity With, Use of, and Appreciation of Urban Waterways

Are urban waterways amenities, and if so, are there inequities in household access? While urban waterways represent a potential site for access to nature within the urban environment, there have been few studies on the accessibility and interactions with water features in particular, what we refer to as “blue spaces. This study drew on a sample of households in Northern Utah living in neighborhoods with a nearby river or canal to ask if local waterways provide positive impacts to households and if proximity to them increased the likelihood of households spending time at them and being familiar with them. We used multivariate regression to demonstrate that socio-structural and accessibility characteristics shape patterns of familiarity and use, and mediate the impacts of blue space characteristics on households. We found evidence supporting the idea that urban waterways are positive amenities for neighborhood quality of life. We also found that the farther away a household lived from the blue space, the less likely they were to be aware of or use the amenity. Surprisingly, we also found that while high socio-economic status (SES) and white respondents generally lived further from points of access to urban waterways, they reported higher familiarity and were more likely to spend time at them than lower SES and nonwhite Hispanic households. Results suggest that future research and community engagement related to urban blue spaces should be attentive to how social structure and the characteristics of the built environment mediate access to these amenities

Reisikäitumise uurimine mobiiltelefonidel põhinevate andmetega: pikaajalisest andmestikust tulenevad uued teadmised inimeste ruumikasutusest

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone.Kaasaja ühiskonda iseloomustab inimeste järjest suurenev mobiilsus. Inimeste liikuvus on edukuse ja innovatsiooni aluseks, aga sellega kaasnevad ka transpordi- ja keskkonnaprobleemid. Seetõttu on inimeste reisikäitumise uurimine ühiskonnale väga oluline teema. Seni on inimese reisikäitumist uuritud põhjalikult küsitlusuuringute ja reisipäevikute alusel, kuid hõlmates vaid lühiajalist uurimisperioodi (1–3 päeva). Mobiilsuse kasvule lisaks muutuvad reisikäitumise mustrid varasemast keerukamateks ja aeg-ruumiliselt paindlikumateks, mistõttu on järjest olulisem uurida reisikäitumist pikematel perioodidel. Üks võimalus inimeste liikumist pikemalt uurida on kasutada mobiilpositsioneerimist, mis võimaldab koguda kuluefektiivselt inimese digitaalset jäljerida pika ajaperioodi kohta. Käesolev doktoritöö selgitab, kuidas mobiiltelefonide andmed aitavad paremini aru saada inimese reisikäitumisest. Esiteks pakub doktoritöö välja kontseptsiooni inimese ruumilise käitumise tuvastamiseks mobiilitelefonide kõnelogiandmete põhjal ja metoodika selle mõõtmiseks. Teiseks täiendab doktoritöö praeguseid teadmiseid inimese reisikäitumisest, hinnates inimese ruumikasutuse parameetreid (tegevuskohtade arv ja tegevusruumi ulatus) ning nende varieeruvust igapäevase, kuise ja aastase ajaperioodi lõikes. Tulemused näitavad, et inimese tegevusruumi parameetrid sõltuvad eelkõige inimese enda valikutest, väliskeskkonna (sh sesoonsus) mõju varieeruvusele on vähene. Selgitati välja ka mobiilpositsioneerimise andmete eripärast tulenevad metodoloogilised kitsakohad, mida on oluline arvestada valimi koostamisel ja ruumikasutuse mõõtmisel. Kolmandaks teostati doktoritöös kolm juhtumiuuringut, et tõestada arendatud metoodika rakendamise kasulikkust erinevate ühiskonnanähtuste uurimisel. Tuvastati, et metoodikaga saab usaldusväärselt hinnata (riigi) rahvastiku paiknemist omavalitsuse tasandil. Samuti selgitati välja, kes põhjustavad tipptunni liikluse teatud teelõigul, hinnates seal liikuvate inimeste koosseisu ja liikumiste geograafilist jagunemist. Viimasena uuriti segregatsiooni uudsel, inimese tegevusruumi põhisel lähenemisel ning tuvastati, et kahe keelegrupi vahel on selged erisused reisikäitumise ruumilises mõõtmes. Autor väidab doktoritöö tulemuste põhjal, et (i) mobiiltelefonide kõnelogiandmed on väärtuslik täiendus traditsioonilisele inimese reisikäitumise ruumilise mõõtme uurimisele; (ii) arendatud metoodika pakub uusi teadmisi inimese reisikäitumise kohta tulenevalt võimalusest uurida senisest pikemaid vaatlusperioode; (iii) väljatöötatud metoodika võimaldab saada täiendavaid teadmisi ühiskonnaprotsessidest, mida traditsiooniliste andmekogumismeetoditega on keeruline tuvastada.Contemporary society is characterised by the constant increase of mobility. Although individual mobilities can be seen as a new form of capital and the premise for innovation, this has also a negative impact on surrounding environment and social structures. Hence, human travel behaviour research is essential for understanding a myriad of different societal issues. To date, human travel behaviour has been thoroughly examined using activity-travel diaries predominantly based on short period of time (up to three days). The need to understand travel behaviour from a longitudinal (monthly, yearly) perspective has increased due to the overall increase of individual mobility, together with the increase of the complexity of human travel behaviour and its flexibility in space and time. Mobile phone based data are perceived to be one promising means to cost-effectively assess human movements and its variability in the prolonged perspective. This dissertation ascertains how mobile phone based data can help us understand human travel behaviour. Therefore, three aims are the subject of this dissertation. First, it conceptualises the identification of spatial characteristics of human travel behaviour using mobile phone based data and proposes the methodology to measure it. Second, it extends the existing knowledge of human travel behaviour by complementary evidence from daily, monthly and yearly perspectives. Results suggest that intrapersonal variability in monthly spatial behaviour is predominantly explained by individual factors whereas the seasonal effect remains weak. In addition, some methodological weaknesses were found due to peculiarities of mobile phone based data that must be acknowledged while using the data in human travel behaviour studies. Third, this dissertation demonstrates three case studies on how the proposed methodology can be implemented to provide valuable knowledge on social processes and phenomena. The findings suggest that the proposed methodology can be applied to reveal the distribution of the population at the municipality level and to assess short-term population mobility, to reveal the composition of road users in a given road section and to estimate the distribution of traffic flows in the transportation network, and to delve into the phenomenon of segregation by assessing person based activity space segregation. Based on the findings, this dissertation argues that (i) the call detail records of mobile phone users are a valuable addition to traditional data collection methods for revealing the spatial characteristics of human travel behaviour; (ii) the proposed methodology enables us to provide new insights on human travel behaviour in the prolonged perspective; and (iii) the proposed methodology is suitable for providing complementary knowledge to better understand social phenomena that is difficult to examine otherwise

Human experience in the natural and built environment : implications for research policy and practice

22nd IAPS conference. Edited book of abstracts. 427 pp. University of Strathclyde, Sheffield and West of Scotland Publication. ISBN: 978-0-94-764988-3