Σύστημα Καταγραφής και Ανάλυσης Δεδομένων Κίνησης και Βιοσημάτων από Φορητές Συσκευές Internet of Things και Υπηρεσίες Cloud

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η υλοποίηση μιας διαδικτυακής πλατφόρμας καταγραφής και αποθήκευσης δεδομένων κίνησης και βιοσημάτων απο “έξυπνες” φορητές συσκευές smartwatch, με στόχο την μετέπειτα ερευνητική εξόρυξη πληροφοριων όπως προτύπων φυσικής δραστηριότητας.

Η ραγδαία αύξηση της χρήσης φορητών έξυπνων συσκευών όπως wearables, έχουν οδηγήσει στην παραγωγή εξαιρετικά προσιτών συσκευών, οι οποίες φέρουν πληθώρα υψηλής ακρίβειας αισθητήρες και ισχυρής επεξεργαστικής ισχύος. Ταυτόχρονα, η αυξανόμενη τάση στον χώρο της υγείας για ποσοτικοποίηση και καταγραφή βιομετρικών δεδομένων με στόχο την ανάλυση και την εξαγωγή συμπερασμάτων, δημιουργεί την ορατή ανάγκη για ομογενοποιημένη διαχείριση τέτοιων δεδομένων. Κατ’ αυτόν τον τρόπο η κατασκευή μιας υπηρεσίας που αναλαμβάνει αυτοματοποιημένα την συλλογή, διαχείριση και επεξεργασία τέτοιων δεδομένων, προσφέροντας ένα επίπεδο αφαίρεσης και υλοποιώντας όλα τα κρίσιμα για επιδόσεις κομμάτια του συστήματος, αποκτα μεγάλη προστιθέμενη αξία σε ερευνητικό και επιχειρησιακό περιβάλλον.

Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, αναπτύχθηκαν δύο συμπληρωματικές εφαρμογές οι οποίες συλλογικά αποτελούν την πλατφόρμα καταγραφής και ανάλυσης δεδομένων. Η εφαρμογή συλλογής και προσωρινής αποθήκευσης δεδομένων εκτελείται επί της συσκευής έξυπνου ρολογιού Samsung Gear S3 Frontier που φορά ο χρήστης. Είναι υπεύθυνη για την λήψη μετρήσεων ανα τακτά χρονικά διαστήματα από τους διάφορους αισθητήρες της συσκευής και για την προσωρινή αποθήκευση και προεπεξεργασία των δεδομένων. Η διαδικτυακή εφαρμογή ορίζει την διεπαφή για την ασφαλή μεταφόρτωση των δεδομένων απο την συσκευή του χρήστη καθώς και την αποδοτική αποθήκευση αυτών. Επιπλέον, επιτρέπει την εγγραφή και διαχείριση χρηστών, την παρακολούθηση της εξέλιξης των ληφθέντων δεδομένων τους στον χρόνο καθώς και στατιστικών στοιχείων σχετικά με αυτά. Ταυτόχρονα, παρέχει στους διαχειριστές του συστήματος την δυνατότητα φιλτραρίσματος και ταξινόμησης με διάφορα κριτήρια, ώστε η ανάκτηση ερευνητικής φύσης πληροφοριών από τα σύνολα δεδομένων να γίνει με ασφαλή και εύκολο τρόπο. Κατά την υλοποίηση χρησιμοποιήθηκαν MongoDB και PostgreSQL,τεχνολογίες βάσεων δεδομένων, ενώ ο εξυπηρετητής και η εφαρμογή αναπτύχθηκαν σε JavaScript, σε αρχιτεκτονική Node.js.

Μετά το πέρας της υλοποίησης της, η πλατφόρμα χρησιμοποιήθηκε για εκτενές χρονικό διάστημα σε ερευνητικό περιβάλλον φιλοξενώντας πληθώρα πραγματικών χρηστών και εκατοντάδων χιλιάδων δεδομένων, με απώτερο στόχο την εύρεση κρυμμένων συσχετίσεων μεταξύ προτύπων δραστηριότητας και χρόνιων ψυχολογικών παθήσεων.