235 research outputs found
Smartphone-centric Wi-Fi device-to-device sensor communication for user mobility in AAL services
This paper evaluates a use-case for smartphone-centric Wi-Fi device-to-device sensor communication that enables user mobility in ambient assisted living (AAL) services. A real-time performance measurement method has been developed and implemented to evaluate the smartphone’s ability to act as a hub and gateway for Wi-Fi connected sensor nodes. The results show that Wi-Fi Direct and Wi-Fi Hotspot are feasible solutions for smartphone-centric device-to-device communication that enables user mobility. In addition, a cloud-based web application for monitoring and displaying sensor data has been implemented.QC 20160914</p
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
A caregiver support platform within the scope of an ambient assisted living ecosystem
The Ambient Assisted Living (AAL) area is in constant evolution, providing
new technologies to users and enhancing the level of security and comfort that is ensured
by house platforms. The Ambient Assisted Living for All (AAL4ALL) project aims to
develop a new AAL concept, supported on a unified ecosystem and certification process
that enables a heterogeneous environment. The concepts of Intelligent Environments,
Ambient Intelligence, and the foundations of the Ambient Assisted Living are all presented
in the framework of this project. In this work, we consider a specific platform developed in
the scope of AAL4ALL, called UserAccess. The architecture of the platform and its role
within the overall AAL4ALL concept, the implementation of the platform, and the available
interfaces are presented. In addition, its feasibility is validated through a series of tests.Project “AAL4ALL”, co-financed by the European Community Fund FEDER, through COMPETE—Programa Operacional Factores de Competitividade (POFC). Foundation for Science and Technology (FCT), Lisbon, Portugal, through Project PEst-C/CTM/LA0025/2013. Project CAMCoF—Context-Aware Multimodal Communication Framework funded by ERDF—European Regional Development Fund through the COMPETE Programme (operational programme for competitiveness) and by National Funds through the FCT—Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Portuguese Foundation for Science and Technology) within project FCOMP-01-0124-FEDER-028980. This work is part-funded by National Funds through the FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Portuguese Foundation for Science and Technology) within project PEst-OE/EEI/UI0752/201
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
IoT-Based Applications in Healthcare Devices
The last decade has witnessed extensive research in the field of healthcare services and their technological upgradation. To be more specific, the Internet of Things (IoT) has shown potential application in connecting various medical devices, sensors, and healthcare professionals to provide quality medical services in a remote location. This has improved patient safety, reduced healthcare costs, enhanced the accessibility of healthcare services, and increased operational efficiency in the healthcare industry. The current study gives an up-to-date summary of the potential healthcare applications of IoT- (HIoT-) based technologies. Herein, the advancement of the application of the HIoT has been reported from the perspective of enabling technologies, healthcare services, and applications in solving various healthcare issues. Moreover, potential challenges and issues in the HIoT system are also discussed. In sum, the current study provides a comprehensive source of information regarding the different fields of application of HIoT intending to help future researchers, who have the interest to work and make advancements in the field to gain insight into the topic
Towards Proactive Mobility-Aware Fog Computing
Paljude värkvõrk- ja ärirakenduste tavapäraseks osaks on sõltuvus kaugete pilveteenuste poolt pakutavast andmetöötlusvõimekusest. Arvestatav hulk seesugustest rakendustest koguvad andmeid mitmetelt ümbritsevatelt heterogeensetelt seadmetelt, et pakkuda reaalajal põhinevaid teenuseid oma kasutajatele. Taolise lahenduse negatiivseks küljeks on aga kõrge viiteaeg, mis muutub eriti problemaatiliseks, kui vastava rakenduse efektiivne töö on väleda vastuse saamisega otseses sõltuvuses. Taolise olukorra puhul on viiteaja vähendamiseks välja pakutud uduandmetöötlusel põhinev arhitektuur, mis kujutab endast arvutusmahukate andmetöötlusühikute jaotamist andmeallikate ja lõppkasutajatele lähedal asuvatele arvutusseadmetele. Vaatamata sellele, et uduandmetöötlusel põhinev arhitektuur on paljutõotav, toob see kaasa uusi väljakutseid seoses kvaliteetse uduandmetöötlusteenuse pakkumisega mobiilsetele kasutajatele. Käesolev magistritöö käsitleb proaktiivset lähenemist uduandmetöötlusele, kasutades selleks lähedalasuvatel kasutajatel baseeruvat mobiilset ad hoc võrgustikku, mis võimaldab uduteenusetuvastust ja juurdepääsu ilma pilveteenuse abi kasutamata. Proaktiivset lähenemist kasutatakse nii teenusetuvastuse ja arvutuse migratsiooni kui ka otsese uduteenuse pakkumise käigus, kiirendades arvutusühikute jaotusprotsessi ning parendadades arvutuste jaotust vastavalt käitusaegsele kontekstiinfole (nt. arvutusseadmete hetkevõimekus). Lisaks uuriti uduarvutuse rakendusviisi mobiilses sotsiaal–silmusvõrgustikus, tehes andmeedastuseks optimaalseima valiku vastavalt kuluefektiivsuse indeksile. Lähtudes katsetest nii päris seadmete kui simulaatoritega, viidi läbi käesoleva magistritöö komponentide kontseptuaalsete prototüüpide testhindamine.A common approach for many Internet of Things (IoT) and business applications is to rely on distant Cloud services for the processing of data. Several of these applications collect data from a multitude of proximity-based ubiquitous resources to provide various real-time services for their users. However, this has the downside of resulting in explicit latency of the result, being especially problematic when the application requires a rapid response in the edge network. Therefore, researchers have proposed the Fog computing architecture that distributes the computational data processing tasks to the edge network nodes located in the vicinity of the data sources and end-users, to reduce the latency. Although the Fog computing architecture is promising, it still faces challenges in many areas, especially when dealing with support for mobile users. Utilizing Fog for real-time mobile applications faces the new challenge of ensuring the seamless accessibility of Fog services on the move. Further, Fog computing also faces a challenge in mobility when the tasks originate from mobile ubiquitous applications in which the data sources are moving objects. In this thesis, a proactive approach for Fog computing is proposed, which supports proactive Fog service discovery and process migration using Mobile Ad hoc Social Network in proximity, enabling Fog-assisted ubiquitous service provisioning in proximity without distant Cloud services. Moreover, a proactive approach is also applied for the Fog service provisioning itself, in order to hasten the task distribution process in Mobile Fog use cases and provide an optimization scheme based on runtime context information. In addition, a case study regarding the usage of Fog Computing for the enhancement of Mobile Mesh Social Network was presented, along with a resource-aware Cost-Performance Index scheme to assist choosing the approach to be used for transmission of data. The proposed elements have been evaluated by utilizing a combination of real devices and simulators in order to provide proof-of-concept
Low-Cost Indoor Localisation Based on Inertial Sensors, Wi-Fi and Sound
The average life expectancy has been increasing in the last decades, creating the need for
new technologies to improve the quality of life of the elderly. In the Ambient Assisted
Living scope, indoor location systems emerged as a promising technology capable of sup porting the elderly, providing them a safer environment to live in, and promoting their
autonomy. Current indoor location technologies are divided into two categories, depend ing on their need for additional infrastructure. Infrastructure-based solutions require
expensive deployment and maintenance. On the other hand, most infrastructure-free
systems rely on a single source of information, being highly dependent on its availability.
Such systems will hardly be deployed in real-life scenarios, as they cannot handle the
absence of their source of information. An efficient solution must, thus, guarantee the
continuous indoor positioning of the elderly.
This work proposes a new room-level low-cost indoor location algorithm. It relies
on three information sources: inertial sensors, to reconstruct users’ trajectories; environ mental sound, to exploit the unique characteristics of each home division; and Wi-Fi,
to estimate the distance to the Access Point in the neighbourhood. Two data collection
protocols were designed to resemble a real living scenario, and a data processing stage
was applied to the collected data. Then, each source was used to train individual Ma chine Learning (including Deep Learning) algorithms to identify room-level positions.
As each source provides different information to the classification, the data were merged
to produce a more robust localization. Three data fusion approaches (input-level, early,
and late fusion) were implemented for this goal, providing a final output containing
complementary contributions from all data sources.
Experimental results show that the performance improved when more than one source
was used, attaining a weighted F1-score of 81.8% in the localization between seven home
divisions. In conclusion, the evaluation of the developed algorithm shows that it can
achieve accurate room-level indoor localization, being, thus, suitable to be applied in
Ambient Assisted Living scenarios.O aumento da esperança média de vida nas últimas décadas, criou a necessidade de desenvolvimento de tecnologias que permitam melhorar a qualidade de vida dos idosos.
No âmbito da Assistência à Autonomia no Domicílio, sistemas de localização indoor têm
emergido como uma tecnologia promissora capaz de acompanhar os idosos e as suas atividades, proporcionando-lhes um ambiente seguro e promovendo a sua autonomia. As
tecnologias de localização indoor atuais podem ser divididas em duas categorias, aquelas
que necessitam de infrastruturas adicionais e aquelas que não. Sistemas dependentes de
infrastrutura necessitam de implementação e manutenção que são muitas vezes dispendiosas. Por outro lado, a maioria das soluções que não requerem infrastrutura, dependem
de apenas uma fonte de informação, sendo crucial a sua disponibilidade. Um sistema que
não consegue lidar com a falta de informação de um sensor dificilmente será implementado em cenários reais. Uma solução eficiente deverá assim garantir o acompanhamento
contínuo dos idosos.
A solução proposta consiste no desenvolvimento de um algoritmo de localização indoor de baixo custo, baseando-se nas seguintes fontes de informação: sensores inerciais,
capazes de reconstruir a trajetória do utilizador; som, explorando as características dis tintas de cada divisão da casa; e Wi-Fi, responsável pela estimativa da distância entre o
ponto de acesso e o smartphone. Cada fonte sensorial, extraída dos sensores incorpora dos no dispositivo, foi, numa primeira abordagem, individualmente otimizada através de
algoritmos de Machine Learning (incluindo Deep Learning). Como os dados das diversas
fontes contêm informação diferente acerca das mesmas características do sistema, a sua
fusão torna a classificação mais informada e robusta. Com este objetivo, foram implementadas três abordagens de fusão de dados (input data, early and late fusion), fornecendo um
resultado final derivado de contribuições complementares de todas as fontes de dados.
Os resultados experimentais mostram que o desempenho do algoritmo desenvolvido
melhorou com a inclusão de informação multi-sensor, alcançando um valor para F1-
score de 81.8% na distinção entre sete divisões domésticas. Concluindo, o algoritmo de
localização indoor, combinando informações de três fontes diferentes através de métodos
de fusão de dados, alcançou uma localização room-level e está apto para ser aplicado num
cenário de Assistência à Autonomia no Domicílio
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