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Wireless Sensor Network a supporto della Safety e dell'Health

Informazioni tesi

  Autore: Antonio Frattaruolo
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi del Molise
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Informatica
  Relatore: Remo Pareschi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 125

L'evoluzione tecnologica del mondo informatico sta conoscendo uno sviluppo rapido e continuo. Le apparecchiature diventano sempre più piccole, complesse e di facile gestione. La tendenza è quella di distribuire l'intelligenza su larga scala, in oggetti con basse prestazioni di calcolo ma fortemente legati tra loro, piuttosto che concentrarla in unità eccessivamente costose, ingombranti e difficilmente raggiungibili. Tali progressi hanno reso possibile la nascita delle reti di sensori (WSN – Wireless Sensor Network), connessioni estremamente versatili di apparecchi dalle dimensioni modeste che nascono come strumento utile a soddisfare esigenze di monitoraggio e controllo ambientale.
Queste ultime sono particolari reti caratterizzate da un elevato numero di dispositivi elettronici, detti nodi, i quali grazie ai progressi raggiunti negli ultimi anni nel campo della tecnologia microelettro-meccanica (MEMS) permettono di integrare in un unico blocco di silicio sensori in grado di rilevare grandezze fisiche e anche di svolgere delle elaborazioni. L'idea di fondo che sta alla base dell'impiego delle WSN è l'utilizzo di un elevato numero di nodi, organizzati autonomamente in un sistema intelligente di gestione, rilevazione ed elaborazione, che permetta una maggior risoluzione della misura effettuata rispetto al caso di un unico sensore, in grado di fornire prestazioni migliori a scapito però di costi superiori a parità d'informazione ottenuta; possono così nascere nuove applicazioni e scopi per una rete distribuita di numerosi sensori, finora preclusi ad un unico sensore intelligente.
Le applicazioni delle reti di sensori sono molteplici come pure le differenti problematiche a seconda dell’utilizzo specifico. In base all'applicazione che si vuole realizzare, i nodi possono essere dotati di tipi di sensori differenti. Tra le innumerevoli applicazioni di tale tecnologia troviamo le applicazioni ambientali, militari, domestiche e sociali, commerciali e in particolare quelle riguardanti la safety e l’health (le quali intendiamo mostrare approfonditamente in questa tesi).
Diverse sono le tecnologie per l’implementazione delle WSN, ognuna delle quali si presta in maniera diversa a fornire i servizi necessari a queste tipologie di rete di sensori.
Un primo esempio è quello del braccialetto DREAM, un promettente dispositivo che in apparenza sembra essere un comune orologio ma che invece è in grado di fornire diversi servizi di estrema utilità nell’ambito dell’ “healthcare”. In particolare l’orologio rileva alcuni parametri fisiologici della persona (temperatura cutanea, micro e macro-movimenti (dita, polso), battito cardiaco in situazione consapevole), alcuni parametri ambientali (temperatura ambientale e luminosità), localizza la posizione della persona nell’ambiente (indoor) e ne segnala l’uscita dall’area di copertura del servizio, può generare chiamate in modalità automatica in caso di situazioni anomale (incrociando i diversi parametri rilevati) e molti altri servizi. Gli scenari dei servizi offerti da DREAM sono principalmente due: nel contesto domiciliare in cui i dati acquisiti dall’orologio vengono inviati dalla stazione base posta nell’abitazione della persona (via modem analogico, GSM, GPRS, ADSL) ad un centro servizi che si trova sul territorio; nel contesto residenziale in cui i dati acquisiti dall’orologio vengono raccolti dalle stazioni base che effettuano la copertura radio della struttura, ed inviati ad un centro servizi locale.
L’altro esempio è il dispositivo BIO~WWS, uno strumento indossabile basato su una rete wireless di sensori accelerometrici progettato per il tracking di movimenti e la restituzione di un feedback sonoro. Tale dispositivo è in grado di misurare l’equilibrio dell’utente tramite misura dell’oscillazione del corpo. Tale oscillazione viene restituita attraverso un biofeedback costituito da segnale audio modulato, in grado di fungere da informazione sensoriale aggiuntiva. Inoltre il sistema è in grado di individuare posture ordinarie dell’utente, con potenziale capacità di comunicare con un nodo implementato in ambiente demotico. Tutto ciò utilizzando particolari topologie di reti di sensori wireless e complessi applicativi di controllo.
Con il presente lavoro è stato possibile vedere come le WSN si adattino perfettamente alla prevenzione e alla tutela della salute, in tale ambito infatti, molto è stato fatto ma bisogna spingere ancora di più sulla sperimentazione in campo reale stimolando l’attività di ricerca e sviluppo. Questo perché, come abbiamo visto, le WSN potrebbe diventare una tecnologia importantissima per la prevenzione della salute e della sicurezza dell’uomo.

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1Introduzione. L'evoluzione tecnologica del mondo informatico sta conoscendo uno sviluppo rapido e continuo. Le apparecchiature diventano sempre più piccole, complesse e di facile gestione. La tendenza è quella di distribuire l'intelligenza su larga scala, in oggetti con basse prestazioni di calcolo ma fortemente legati tra loro, piuttosto che concentrarla in unità eccessivamente costose, ingombranti e difficilmente raggiungibili. Tali progressi hanno reso possibile la nascita delle reti di sensori (WSN), connessioni estremamente versatili di apparecchi dalle dimensioni modeste, studiati principalmente allo scopo di permettere l'osservazione del mondo fisico. Queste ultime nascono come strumento utile a soddisfare esigenze di monitoraggio e controllo ambientale. Esse si propongono come strutture flessibili, economiche, di facile gestione. Le possibili applicazioni sono molteplici, ma molto deve ancora essere fatto in termini di ricerca e sviluppo, prima di permettere la commercializzazione di un simile prodotto. Le reti di sensori wireless e il loro sviluppo sono originariamente dovuti ad applicazioni militari, ad esempio la sorveglianza di un campo di battaglia, ma ormai negli ultimi anni sono di largo uso anche in applicazioni civili, come il monitoraggio ambientale, applicazioni “healthcare”, monitoraggio di edifici e stima di oggetti in movimento. La concretizzazione di questa tipologia di rete è avvenuta grazie allo sviluppo tecnologico di dispositivi microelettronici a basso costo, ridotto consumo di energia, piccole dimensioni, in grado di essere montati su una piattaforma che consenta l'acquisizione di

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