BAY-IKTI BelAmI projekt Az elektronikus otthon eszközeinek fejlesztése

1. Elektronikusan támogatott mindennapi élet – a mobiltelefonok és laptopok világán túl BAY-IKTI BelAmI projekt Az elektronikus otthon eszközeinek fejlesztése Haraszti Pál, Bakonyi-Kiss Gyula haraszti@ikti.hubakonyi@ikti.hu Budapest, 2009. november 26.

2. Áttekintés • AAL rendszerek ad-hoc kódolt rádió hálózattal • Intelligens otthon, szenzorokkal és aktuátorokkal • ZigBee chip választása • Koordinátor, szenzorok és aktuátorok EM250 chip alapon • Telegesis modul firmware-e xIDE fejlesztőrendszerrel • Telegesis modul AT parancskészlete és előfeldolgozott szenzorálás • EM250 AD bemenetei és I/O portjai • IKTI fejlesztésű ZigBee-s HW eszközök • GuardBelt, VMS (video mozgás érzékelő), VoiceActuator • Szenzorok és aktuátorok energiaellátása • AAL Labor kiépítése

3. AAL rendszerek ad-hoc kódolt rádió hálózattal • Ambient Assisted Living (Életvitelt Támogató Szolgáltatások) rendszerek igénye a kommunikációval szemben • Támogatott-szolgáltató között (Web, IP, mobil SMS) • HVK/Gateway – sensors/actuators (RF ad-hoc comm.) • ISM sáv vagy ZigBee ( 2,4GHz-en11-26 csatornák)

4. Intelligens otthon, szenzorokkal és aktuátorokkal • Otthoni környezetünk szenzorokkal felszerelve a biztonságunk-, kényelmünk érdekében és az egészségi állapotunk megfigyelésére, esetleges állapotromlásunk előjelzésére/vészjelzésére • Bármit működtethetünk gombnyomásra, így „a kacsa fél nyolckor csenget” effektus valósággá válhat… • Tevékenységünk ellenőrzése (tűz-, víz-, baleset kár-megelőzés, egészségügyi felügyelet stb.)

5. ZigBee chip választása • A választék: • Melyik a jobb? • FreeScale • EMBER • Chipcon – Texas Instruments • xBee • Telegesis modul (EM250 alapon az ETRX2)

6. Koordinátor szenzorok és aktuátorok EM250 chip alapon • EM250 firmware fejleszthető xIDE rendszerrel • Telegesis modul (ETRX2) is fejleszthető xIDE-vel • Telegesis modul önálló szenzor/aktuátor működtetése xIDE-s firmware-rel • Telegesis modult AT parancsokkal mikrokontroller elő-feldolgozott szenzorált adataival vezérli

7. Telegesis modul firmware-e xIDE fejlesztőrendszerrel • ETRX2 TG modul • Sorozatgyártott modul • EMBER ZigBee stack • 17 programozható I/O • 4 AD bemenet • 32kHz és 24MHz clk • xIDE-vel fejlesztett firmware letölthető a Telegesis modulba

8. Telegesis modul AT parancskészlete és elő-feldolgozott szenzorálás • Szenzor+mikrokontroller+TG modul • Elő-feldolgozott szenzoradat AT paranccsal továbbítva • Az IKTI-ben megvalósított szenzor és aktuátor példák • A holnap TG modulja

9. EM250 AD bemenetei és I/O portjai • A TG modul képe • A TG modul blokksémája

10. IKTI fejlesztésű ZigBee-s HW eszközök • Mikrovezérlő nélküli HW eszközök • Multiszenzor (PIR, light, temp., door sensor) • 4 csatornás switch • 4 konnektor fogyasztás érzékelője • Szék-, fotel-, ágy foglaltság érzékelője • Mikrovezérlőt tartalmazó HW eszközök • GuardBelt, VMS, VoiceActuator

11. Szenzorálható környezeti paraméterek Az IKTI a felsorolásban szereplő jellemzőket képes mérni/ vezérelni ZigBee-s eszközeivel: Ágy-, szék-, fotel foglaltság érzékelés Hálózati áram fogyasztás érzékelése X10 fogyasztók működtetése Testhelyzet és mozgásfajta (megy, fut, elesik) érzékelés Kamerás mozgás érzékelés Hangüzenet bemondó • Hőmérséklet • Páratartalom • Fény • Nyomás • Mozgás PIR • Ajtó nyitás/zárás • Hang/zaj érzékelés • Ajtózár működtetés

12. Megvalósított HW mote-k

13. GuardBelt, VMS (video mozgás érzékelő), VoiceActuator • GuardBelt • Testhelyzet detektálása • Fekszik, ül, áll, megy, elesik... • Vészjelző gomb • VMS • 60x80 ff/ 480x640 color pixel kamerakép • Realtime képfeldolgozás (60x80) • Mozgáskiértékelés, color képvétel, küldés • VoiceActuator • ISD hangtároló (120 sec) • Tárolt hangüzenetek vezérlése ZigBee hálózaton Bp.,2009. november 26. 13

14. Video Motion Sensor Technikai jellemzők: • CMOS panel kamera • 80x60 pixel fekete fehér kép • 640x480 pixel színes kép • PIR érzékelőhöz kapcsolható Főbb feladatai: • Mozgás detektálás • Riasztás küldés • ZigBee router VMS szenzor Multiszenzor (PIR érzékelővel)

15. Video Motion Sensor • Mozgás detektálás: 1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép • Megvilágítás változás hatása: 1. kép 2. kép Különbség kép Eredmény kép

16. Voice Actuator Technikai jellemzők: • 2 perces hanganyag • Tetszőleges számú üzenet • Mikrofon + Hangszóró Főbb feladatai: • Figyelmeztetéseklejátszása • Vészhelyzet esetén megerősítés kérése • ZigBee router Voice Actuator

17. Voice Actuator Hangüzenet felvétel ZigBee üzenet Hangüzenet lejátszás Orvos HVK Voice Actuator Páciens Nyugtázás (nyomógomb) Nyugtázás (ZigBee üzenet) Nyugtázás (internet, SMS)

18. GuardBelt Jellemzői: • Hordozható • 3 dimenziós gyorsulásérzékelő • Testpozíciók érzékelése • Mozgásformák érzékelése • Mozdulatlanság érzékelése • Viselés érzékelés • Pánik gomb • Nyugtázó gomb • Alacsony energia fogyasztás GuardBelt

19. GuardBelt

20. GuardBelt Továbbfelesztés: Régi GuardBelt: • Combon hordozható • 8cm x 5,5cm x 2,5cm méret • Nagy méret miatt kényelmetlen viselet Új GuardBelt: • Comb + csukló egység • Kb. ötödére csökkent térfogat (4,5cm x 3cm x 1,5cm) • Kényelmesebb viselni • Csukló egységen: • Pulzus mérés • pulzoximetria

21. Szenzorok és aktuátorok energiaellátása • 4dBm szintű adás: 56mA-es fogyasztás • 17dBm szintű adás: 104mA-es fogyasztás (ETRX2-PA) • Vétel: 36mA-es fogyasztás • Sleep mód: 1,5µA (32,768kHz-es CLK) • Rendszer paraméterek: • Vételkészség ideje és periodicitása • Adás szintje, ideje és periodicitása • Tápellátás „zöldenergiával” (fény, nyomás, mozgás, stb)

22. AAL Labor építése • Egy kislakás 31 nm-en • Gipszkarton falak • Önálló villamos hálózat (x10) • IKTI-s szenzorok és aktuátorok telepítése • HVK a koordinátor (LAN, Web és GSM) • Lehetőség más rendszerekkel való összehasonlításra

23. AAL Labor • Szenzorokkal felszerelt kislakás • Minden helységben 1-1 multisensor • Foglaltság szenzorok: • Ágy (hálószobában) • Fotel (nappaliban) • Szék (konyhában) • Vill. fogyasztás szenzorok: • Mikrosütő (konyhában) • Vízforraló (konyhában) • Állólámpa (nappaliban) • TV (nappaliban) • Éjjeliszekr.lámpa (hálószobában)

24. Köszönjük a figyelmet! • Köszönet a munkatársaim munkájáért: • Bakonyi-Kiss Gyula (GuardBelt, VMS) • Kovács József (xIDE firmware) • Helfenbein Tamás -BME.hallg.(VMS) • Leposa Tamás -BME hallg. (VoiceActuator, VMS)