Simulating and Monitoring Ambient Assisted Living

146 Pages·2009·3.02 MB·English

Universidade do Minho
Escola de Engenharia
Davide Rua Carneiro
Simulating and Monitoring
Ambient Assisted Living
Maio de 2009
UMinho 2009 Davide Rua Carneiro Simulating and Monitoring Ambient Assisted Living
Universidade do Minho
Escola de Engenharia
Davide Rua Carneiro
Simulating and Monitoring
Ambient Assisted Living
Tese de Mestrado
Mestrado de Informática
Trabalho efectuado sob a orientação do
Professor Doutor Paulo Novais
Maio de 2009
É AUTORIZADA A REPRODUÇÃO PARCIAL DESTA TESE, APENAS PARA EFEITOS DE
INVESTIGAÇÃO, MEDIANTE DECLARAÇÃO ESCRITA DO INTERESSADO, QUE A TAL SE
COMPROMETE

Universidade do Minho, ___/___/______

Assinatura: ________________________________________________
Acknowledgments
The completion of this work is not only the result of my dedication and love by this
research field. Therefore, I am grateful to
Professor Paulo Novais, who has always inspired me to work harder and better,
The VirtualECare team, namely Ricardo Costa and Ângelo Costa, for the ideas shared,
My parents Manuel and Helena and my sister Claudia, who have always supported me,
My girlfriend Elsa for the support, the encouragement and above of all the understanding
that attaining a master degree requires time and dedication.

i
Resumo
A tendência de envelhecimento da população, que se verifica actualmente a nível mundial,
começará a ter efeitos em poucos anos. Com um aumento desproporcional da população idosa,
a reduzida população activa não será suficiente para suportar os encargos de uma população
envelhecida. Para evitar ou minimizar as consequências que daí poderão advir, é necessária
uma mudança ao nível das políticas sociais. Mais do que isso, será necessário proporcionar os
cuidados de saúde necessários a toda esta população envelhecida para que viva com dignidade
e segurança.
É com esta realidade em mente que se apresenta este trabalho, onde se sugere um
ambiente inteligente dedicado à monitorização de pessoas necessitadas de cuidados e à
prestação de assistência no seu dia-a-dia. A ideia chave é que o utente não seja deslocalizado da
sua casa e do ambiente em que sempre viveu e possa, mesmo assim, receber cuidados de
saúde especializados e sentir-se seguro. Esta segurança é vivida tanto pelo utente como pela sua
família, que sabe que ele está a ser constantemente acompanhado.
Esta dissertação intitulada “Simulating and Monitoring Ambient Assisted Living” surge
integrada no projecto VirtualECare. O projecto VirtualECare pretende construir um sistema multi-
agente que liga numa mesma plataforma profissionais da área da saúde, pacientes e familiares.
Através desta plataforma, o utente será monitorizado, assistido e usufruirá de uma panóplia de
serviços que vão desde serviços de saúde especializados a serviços de planeamento, lazer e
segurança, entre outros.
No decorrer deste trabalho foi construído um modelo de simulação em que se testou
como reagiria o ambiente a determinadas configurações/situações específicas onde se validou o
seu funcionamento. Após esta fase, passou-se à implementação do sistema onde se estudou o
seu real funcionamento e aptidão perante os objectivos iniciais. O resultado desta dissertação é
um sistema multi-agente capaz de monitorizar e assistir os seus utilizadores, providenciando-lhes
ao mesmo tempo segurança, sem os retirar do seu ambiente ou em nada alterar a sua habitual
rotina, ou a dos seus familiares.
iii
Abstract
The current ageing of the population, visible all over the world, will start to show its effects
soon. With a disproportionate increase of the elderly population, the reduced active population
will not be enough to support the weight of this new population distribution. To prevent or at least
minimize the consequences that may arise, a change is necessary in the social policies. More
than that, it is necessary to provide the health care necessary to this group of population so that
they can age with the dignity and safety that they deserve.
It is with that objective in mind that this dissertation is presented. On it, an intelligent
environment is proposed that is able to monitor and provide care to the user on its day to day.
The key idea is that the user should not be delocalized from its house and the environment
where he always lived and may, nevertheless, receive specialized health care and feel safe. This
security is experienced by both the user and the relatives that know their loved one is being
constantly monitored.
This dissertation titled “Simulating and Monitoring Ambient Assisted Living” was developed
as a part of the VirtualECare project. This project intends to build a multi-agent system that
connects in a joint platform health care professionals, users and their relatives. Thru this
platform, the users will be monitored, assisted and will enjoy a wide number of services ranging
from health services to planning, leisure, safety, among others.
To develop this work a simulation model was first built on which the behaviour of the
environment, given some specific configurations/situations, was tested and validated. After this
phase, the system was partially implemented and its real behaviour was studied and tested upon
the initial objectives. The result of this thesis is a multi-agent system able of monitoring and
assisting a person in need of continued care, while providing at the same time safety, without
removing the person from its environment or altering his or his relative’s routines.

v
Glossary
AAL Ambient Assisted Living
ACL Agent Communication Language
AI Artificial Intelligence
AID Agent Identification
API Application Program Interface
CAC Context-aware Computing
CBR Case Based Reasoning
CCTV Closed Circuit TV
CNO Collaborative Networked Organization
DAI Distributed Artificial Intelligence
EHR Electronic Health Record
FIPA Foundation for Intelligent Physical Agents
FIPA ACL FIPA Agent Communication Language
FSM Finite State Machine
GDSS Group Decision Support Systems
GPS Global Positioning System
GSM Global System for Mobile Communications
GUI Graphical User Interface
HSDPA High-Speed Downlink Packet Access
HVAC Heating, Ventilation and Air Conditioning
IST Information Society Technology
ISTAG IST Advisory Group
IT Information Technology
JGa Jade Gateway agent
JVM Java Virtual Machine
LAN Local Area Network
vii