Data fusion implementation in sensor networks applied to health monitoring

• Autor(a) principal: Hervaldo Sampaio Carvalho
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/RVMR-6EANVP
• topic: Rede de sensores; Monitoração de saúde; Computação

Nos últimos anos o grande desenvolvimento dos sistemas de comunicação e a miniaturização e evolução tecnológica dos sistemas de hardware permitiram o desenvolvimento de novas aplicações. A área de redes de sensores é uma destas novas aplicações. As aplicações em rede de sensores se caracterizam pela presença de inúmeros sensores (nodos) de uma rede de comunicação sem fio, com limite de alcance do sinal e limitação de fonte de energia, pôr serem operados a bateria. Estes sensores têm capacidade de detectar ou medir algum fenômeno da natureza, processar e transmitir os dados ou a informação para outros sensores (nodos) até chegar em um ponto desta rede de tomada de decisão. Trata-se então primordialmente de um sistema distribuído com sérias restrições para implementação. O desenvolvimento destas aplicações exige os desenvolvimento de técnicas de tolerância à falhas e adaptação a novas condições ambientais com a finalidade de que o tempo de vida do sistema seja o mais longo possível. Diversos autores têm trabalhado no desenvolvimento de sistemas que suportem estas características. Alguns trabalhos estão na área de 'middleware' e outros na área de desenvolvimento de aplicações. Poucos autores têm se preocupado com a interface aplicação- 'middleware'. Nos últimos anos a área de fusão de dados também tem tido um grande crescimento pelas novas exigências das aplicações que estão sendo criadas e pelo aprimoramento e desenvolvimento de novas técnicas estatísticas e de inteligência artificial. Entretanto, pouco tem sido feito na área de arquitetura de fusão de dados, e na sua implementação em redes de sensores. Além disto, a interface aplicação -middleware nos parece ser altamente dependente da implementação de fusão de dados e de sua arquitetura. O presente trabalho se propõe a estudar o problema de como implementar fusão de dados em rede de sensores, levando em consideração a adaptação à falhas e mudanças no ambiente monitorado. Estes aspectos são determinantes para que o sistema possa degradar progressivamente, mas mantendo as necessidades exigidas pela aplicação (qualidade de serviço). Neste sentido, o presente trabalho propõe uma nova arquitetura de fusão de dados, dinâmica e adaptável a diferentes sistemas, sejam eles distribuídos ou centralizados e independente de contexto. Além disto, o desenvolvimento de um software para implementação centralizada e distribuída desta arquitetura associada ao desenvolvimento de uma linguagem para comunicação aplicação -'middleware' pôr meio da fusão de dados, vem completar o que achamos ser necessário para o desenho e desenvolvimento de uma aplicação em rede de sensores. Todas estas ferramentas também são importantes contribuições para a área de fusão de dados e redes de sensores. Como prova de conceito, desenvolvemos uma aplicação (protótipo) centralizada de um monitor multiparamétrico móvel para monitoração da freqüência cardíaca e simulamos uma implementação de fusão de dados em rede de sensores distribuída no corpo humana. Esta aplicação demonstrou ser uma importante contribuição na área de diagnóstico precoce e prevenção de enfermidades cardiovasculares.