TIC - Terceira Idade Conectada

Participantes:

Wallace Brito
Thiago Moura

Resumo do projeto:

O TIC (Terceira Idade Conectada) consiste numa solução de IoT que tem como objetivo proporcionar maior qualidade de vida e independência para o público da terceira idade.

Descrição do projeto:

Introdução

Segundo o estudo da ONU mostra que a população global atual é de 7,6 bilhões de habitantes e deve subir para 8,6 bilhões em 2030, ou seja, um aumento em 83 milhões de pessoas por ano. É interessante observar a página worldometers que mostra em tempo real dados estatísticos referente ao crescimento da população mundial. Diante deste crescimento, a medida que taxas de fertilidade diminuem, a proporção de pessoas com 60 anos ou mais deve duplicar entre 2007 e 2050, e seu número atual deve mais que triplicar, alcançando dois bilhões em 2050 [1].

O fenômeno de envelhecimento populacional que ocorre no Brasil indica um aumento da população de idosos em poucas décadas, ou seja, este público atingiu a marca dos 30,2 milhões em 2017, apresentando um crescimento de 18% de 2012 a 2017, e tem-se uma estimativa que em 2027 haverá cerca de 40 milhões, segundo dados do IBGE [5].

A terceira idade é uma fase que requer atenção principalmente no quesito da saúde, pois tendem a apresentar capacidades regenerativas decrescentes, o que pode levar, por exemplo, à fragilidade, um processo de crescente vulnerabilidade [3]. Portanto, manter a longevidade, com qualidade de vida, apresenta-se como um desafio.

O processo natural do envelhecimento afeta a visão, a audição, o apetite, o sono, o equilíbrio, enfraquece a musculatura e os ossos. Nesse cenário surge diversos problemas ou riscos, por exemplo: dificuldade de tomar medicamentos em certos horários, esquecer o gás de cozinha acionado, agravamento de alguma doença, acidentes como quedas [4]. Este último é a primeira causa de acidentes em pessoas acima de 60 anos, 1 a cada 4 idosos sofre quedas dentro de casa, e em 34% dos casos, há algum tipo de fratura.

Segundo a OMS, estima-se que cerca de 90% das pessoas em todo o mundo respirem ar poluído. E de acordo com um estudo feito pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, as pessoas passam 90% do seu tempo dentro de salas, na escola, no trabalho, no carro, etc., e a contaminação nesses locais pode ser de cinco a dez vezes pior do que no ambiente externo. Como idosos podem passar a maior parte do tempo em casa, tem-se a preocupação de como é a qualidade do ar no seu ambiente.

Dos últimos anos até os dias atuais, vemos o quão evoluíram-se as tecnologias a fim de auxiliar o homem nas suas tarefas. Diante desse cenário, porquê não utilizar a tecnologia para proporcionar maior qualidade de vida para os idosos, auxiliando nas tarefas cotidianas? Mas sabemos que há vários desafios em relação adaptação de tecnologias por parte dos idosos, por exemplo: muitos não sabem operar um smartphone.

Falando um pouco sobre o avanço da tecnologia, o custo de produção de componentes eletrônicos despencou, implicando na expansão da Internet em diversos setores. Pode-se dizer que hoje a Internet é o maior e mais desenvolvido sistema de rede capaz de conectar máquinas e pessoas do mundo.
Neste contexto, vem surgindo um novo conceito tecnológico, em que objetos do nosso cotidiano estarão conectados à Internet para algum propósito, este conceito é denominado Internet das Coisas(IoT) (Ercília, 2008). Segundo a Cisco Internet Business Solutions Group (IBSG), teremos cerca de 50 bilhões de dispositivos conectados à Internet em 2020.

No contexto de IoT, é importante ressaltar que, apesar de muitos dispositivos estarem conectados à Internet, a heterogeneidade de protocolos de comunicação e adoção de diferentes padrões estabelecidos pelos fabricantes, proporcionam a falta dos conceitos de interoperabilidade e interconectividade. Sendo assim, existe toda preocupação de compatibilidade de garantia de funcionamento dos dispositivos envolvidos. Segundo (Loureiro,2014), um dos elementos cruciais para o sucesso da IoT encontra-se na padronização das tecnologias. Isto permitirá que a heterogeneidade de dispositivos conectados à Internet cresça, tornando a IoT uma realidade.

Atualmente, existem diversas iniciativas, consórcios e grupos que tem como objetivo propor uma padronização da IoT, como por exemplo a Weave, Open Connectivity Foundation sigla OCF e a HomeKit. A OCF anunciada em fevereiro de 2016, é composta por executivos de uma grande variedade de empresas líderes no segmento de IoT, entre elas: AB Electrolux, Arçelik AS, ARRIS International plc, CableLabs, Canon, Cisco, GE Digital, Haier, Intel, LG Electronics, Microsoft,
Qualcomm, Samsung Electronics, e Technicolor. O objetivo é fazer com que bilhões de dispositivos conectados (objetos, telefones, computadores e sensores) sejam capazes de se comunicar uns com os outros, independentemente do
fabricante, sistema operacional, chipset ou transporte físico. A missão da OCF é criar especificações e patrocinar projetos open source para tornar isso possível, acelerando a inovação da indústria. O IoTivity é um framework open source para IoT, cujo objetivo é ajudar os desenvolvedores a prototipar com eficiência suas soluções de IoT. Este framework é uma implementação da especificação da OCF.

Proposta

O objetivo desse trabalho é propor um sistema de IoT aplicado ao público da terceira idade para proporcionar maior qualidade de vida e independência do idoso. Esse sistema, denominado TIC(Terceira Idade Conectada), seguirá os padrões da OCF para que futuramente, possa se interoperar com milhares de novos dispositivos que seguirem o mesmo padrão.

Essa proposta terá três pilares:

 

  • Dispositivo Wearable utilizado pelo idoso, com a finalidade de:
    • Detecção de quedas
    • Botão de pânico ou emergẽncia
    • Informação da localização
    • Receber lembretes como tomar medicamento.
  • Controlador
    • Detecção de chamas, ou fumaça (Indicio de incêndio).
    • Gerenciamento e controle de medicamento.
    • Monitoramento do nível do gás de cozinha,
    • Monitoramento qualidade do ar no ambiente indoor
  • Plataforma Web
    • Website para a pessoa responsável pelo idoso possa gerenciar o estoque de remédios, agendar tomadas de decisão, localizar a posição do idoso em tempo real, visualizar os níveis de qualidade do ar, registro dos horários que o idoso tomou o remédio, elaboração relatórios e receber feedbacks.

Histórico do desenvolvimento:

Data Tarefa Conclusão(%)
27/08/2018 Recebimento dos kits via Sedex 100%
29/08/2018 [Smart-device] Instalação do sistema operacional, linaro-buster-developer-dragonboard (27/06/18) 100%
30/09/2018 [Smart-device] Instalação do NetData, Link 100%
03/09/2018 [Smartwatch] Criação e configuração do projeto no Android Studio 100%
04/09/2018 [Smart-device] Definindo a arquitetura de software para o smart-device 100%
05/09/2018 [Smartwatch] Implementação da funcionalidade “botão de emergẽncia” 100%
06/09/2018 [SmartDevice] Instalação do MRAA e testando sensores. 100%
12/09/2018 [Plataforma-web] Geração do projeto Ruby on Rails 100%
17/09/2018 [Plataforma-web] Implementação da autenticação de usuários 100%
22/09/2018 [SmartDevice] Gerando as libs do Iotivity, e fazendo teste básico na Dragonboard 100%
24/09/2018 [Plataforma-web] 1ª modelagem do banco de dados relacional 100%
26/09/2018 [SmartDevice] Instalação do SQLite e inicio do projeto NodeJS/Angular 100%
30/09/2018 [Smartwatch] Implementação de obter as coordenadas geograficas com GPS 100%
02/10/2018 [Plataforma-web] Inicio do CRUD das entidades do esquema de modelagem 100%
05/10/2018 [SmartDevice]  Incorporando o Iotivity ao projeto(Core) e testes de desempenho (leitura de sensores, sincronização de dados  ) 100%
11/10/2018 [Smartwatch] Testes com algoritmo de detecção de quedas 100%
16/10/2018 [Plataforma-web]  Finalizando API REST e adicionando validações 100%
22/10/2018 [Plataforma-web] Estilização das paginas Web utilizando MaterializeCSS 100%
25/10/2018 [Plataforma-web] – Geração de relatórios e dados estatisticos 100%
28/10/2018 Atualizando o Blog e Instructables 100%

Hardware:

Software/Firmware:

Arquitetura lógica

Sobre os três pilares da solução, aqui será apresentado os softwares/firmwares associados.

Smartdevice (DragonBoard 410C)

Neste componente, temos quatro softwares envolvidos:

  • Netdata: É uma ferramenta gratuita, de código aberto que mostra em tempo real de desempenho e monitoramento de integridade dos sistemas operacionais baseados em Linux.
  • Core: É o núcleo da aplicação, esse software realiza a leitura dos sensores, e utilizando o framework IoTivity é possível interagir com outros dispositivos, nesse caso o smartwatch , utilizando o protocolo CoAP. Realiza as sincronizações de dados com o servidor da Web.
  • SQLite: Banco de dados leve para aplicações que não requer acesso constante
  • Pagina web: Através de um servidor local,  utilizando NodeJS, exibe os dados de monitoramento da qualidade do ar, nivel de gás e detector de chamas, além de exibir informações externas como temperatura e umidade.

 

Servidor local alocado na Dragonboard 410C

 

Dispositivos Wearables

O aplicativo foi adaptado para smartwatch e smartphone, o projeto foi feito no Android Studio e a linguagem adotada foi o Java.

Smartwatch

Smartphone

Plataforma na nuvem

A plataforma web é responsável por divulgar, informar e tornar disponível para o público, e o mesmo foi desenvolvido com intuito de atender milhares de usuários. Dentro desse projeto, tem trẽs subprojetos: Backend, Frontend e a API REST.

  • Backend: Responsável pela autenticação dos usuários, criação de contas, envio de mails, acesso ao banco de dados, enfim é o celebro do sistema web.
  • Frontend: É o visual do site, nessa parte foi usado Materialize, um framework para CSS.
  • API REST: Para que os dispositivos possa se comunicar com a plataforma, isso se dá por meio das API REST.

Imprevistos no projeto

No começo, estávamos propondo implementar uma funcionalidade voltada para a área de segurança. Essa funcionalidade consistia em fazer o monitoramento através de uma câmera, e extrair os pedestres que ali se encontram utilizando o TensorFlow. De acordo com nossos testes, a Dragonboard não suportou tanto processamento e memória, sendo assim, nós tiramos essa funcionalidade a priori.

Tentamos utilizar o GraalVM, que é uma máquina virtual universal para executar aplicativos escritos em JavaScript, Python, Ruby, R, linguagens baseadas em JVM, como Java, Scala, Clojure, Kotlin e linguagens baseadas em LLVM, como C e C ++. Mas devido a fase de desenvolvimento e correção de bugs, não foi possível adota-lo ao projeto. Link para quem se interessar: https://www.graalvm.org/

Conclusão e Trabalhos futuros

Foi um desafio para nós desenvolver essa proposta num curto espaço de tempo, ainda mais que somos dupla e estamos terminando a faculdade. A princípio nós não tinha o conhecimento do hardware(Dragonboard), mas pudemos aprender muita coisa!

O trabalho continua.. Estamos bastante motivados com o que produzimos e vamos em frente!

Sugestões, dúvidas, críticas, feedbacks são sempre bem vindos! Não deixem de opinar.

 

Agradecimentos

Agradecemos a Qualcomm e o Embarcados por essa oportunidade, vocês são demais!

Ao leitor pela atenção.

 

Link do projeto no instructables> https://www.instructables.com/id/Terceira-Idade-Conectada-TIC

Referências:

  • [1] andre. Número de idosos no Brasil cresceu 50IBGE. https://www.terra.com.br/noticias/dino/numero-de-idosos-no-brasil-cresceu-50-em-uma-decada-segundo-ibge,6427cac70c638ddd25efe9c43fb7d977r5spkpo1.html, 2017.
  • [2] Michael Brauer, Markus Amann, Rick T Burnett, Aaron Cohen, Frank Dentener, Majid Ezzati, Sarah B Henderson, Michal Krzyzanowski, Randall V Martin, Rita Van Dingenen, et al. Exposure assessment for estimation of the global burden of disease attributable to outdoor air pollution. Environmental science & technology, 46(2):652–660, 2012.
  • [3] José. Os desafios do envelhecimento com qualidade de vida. https://www.portaldoenvelhecimento.com.br/ os-desafios-do-envelhecimento-com-qualidade-de-vida/, 2017.
  • [4] Equipe Saútil. Segurança e Prevenção de Acidentes com Idosos. http: //www.sautil.com.br/fatores-de-risco-e-prevencao/saude-de-a-a-z/conteudo/ seguranca-e-prevencao-de-acidentes-com-idosos, 2014.
  • [5] Estatísticas Sociais. Número de idosos cresce 182017. Revista Analytica, 46:8, 2017.
  • [6] Starvai. Automação residencial para idosos: entenda os benefícios . http://starvai.com. br/automacao-idosos-beneficios-seguranca/, 2014.
  • https://wiki.iotivity.org/