Pesquisas (YAO et al.,2008;COSTA; CEOLIM,2013;HORSTEN et al.,2018) nesse sentido buscam o entendimento de fatores que afetam positivamente ou negativamente na qualidade do sono de indivíduos, destacando-se: a iluminação intensa, ocorrência de ruídos e movimentação durante o período noturno. Assim, as informações básicas abordadas neste estudo são: i.) luminosidade; ii.) intensidade do som e; iii.) movimentação.
O sistema desenvolvido permite o monitoramento não-intrusivo através de dispositivos móveis e seus respectivos sensores, permitindo que novos dispositivos sejam integrados para coleta de diferentes informações, a fim de alcançar uma taxa maior de decisões assertivas. A Figura 28 ilustra as camadas lógicas do sistema para o monitoramento do ambiente e as respectivas informações básicas coletadas. Na camada 1 é realizada a aquisição e transmissão dos dados referentes ao ambiente. Posteriormente, na camada 2, é realizado o processamento das características para identificar a qualidade do ambiente para o repouso.
Figura 28 – Contexto não intrusivo para o monitoramento do ambiente para a qualidade do sono.
Fonte: Elaborada pelo autor.
Vale salientar, que o monitoramento não intrusivo realizado pelo sistema se refere ao comportamento transparente ao usuário, o qual não percebe o funcionamento do sistema. Além disso, o sistema apenas realiza alguma atuação (por exemplo, comunica familiares e/ou a equipe médica sobre um longo período de insônia) quando uma situação inadequada é detecta. Situações inadequadas podem ser entendidas como situações que apresentam características específicas ou fora do comportamento padrão do indivíduo, as quais precisam ser comunicadas.
Dado sua natureza, este sistema tem como requisitos a consistência dos dados e a alta disponibilidade do serviço. A consistência do sistema está relacionada ao comportamento estável e com valores reais válidos do ambiente. Já a alta disponibilidade é necessária por se tratar de um sistema de monitoramento e que, caso o sistema se torne indisponível, este não será capaz de identificar situações inadequadas durante esse período.
5.2.2
Metodologia para o monitoramento do ambiente
Como descrito, o funcionamento do sistema de monitoramento do ambiente coleta três informações do ambiente, são eles: i.) luminosidade; ii.) intensidade do som (ruído) do ambiente e; iii.) movimentação do dispositivo. Tais informações podem ser exploradas individualmente ou combinadas entre si devido a facilidade de representação do contexto do ambiente. Nesse sentido, por considerar o conjunto de dados obtidos por quatro sensores distintos (luminosidade, microfone, acelerômetro e giroscópio) com o objetivo de monitorar e classificar as condições de um ambiente, considerando uma noite agradável e confortável para o repouso do idoso, a classificação do ambiente é dada considerando os seguintes rótulos: 1) insatisfatório; 2) moderado e; 3) satisfatório.
Os experimentos apresentados foram avaliados em dois momentos distintos. A primeira avaliação tem como foco a análise da sensibilidade e qualidade dos dados fornecidos pelos sensores, isto é, verificar o quanto cada sensor selecionado é sensível as mudanças do ambiente e se tais mudanças são perceptíveis pelos sensores. Já a segunda avaliação verificou a consistência do sistema no monitoramento por um período contínuo, onde foram estabelecidos quatro cenários distintos, como mostrado no Quadro7.
Quadro 7 – Cenários do experimento para o monitoramento do ambiente.
Cenário Luminosidade Ruído Movimento
1 Sem presença Sem presença Moderado
2 Com iluminação Sem presença Moderado
3 Sem presença Com ruído Moderado
4 Com iluminação Com ruído Moderado
O Quadro7representa os ambientes submetidos ao monitoramento do sistema, a saber: 1) ambiente totalmente escuro e sem presença de ruído; 2) ambiente com iluminação e sem
presença de ruído; 3) ambiente sem iluminação e com presença de ruído e; 4) ambiente com iluminação e presença de ruído. Ainda, todos os ambientes apresentaram, por um intervalo curto de tempo, algum tipo de movimento, isso para caracterizar acessos ao banheiro, uma noite com grande movimentação ou mesmo insônia.
O ambiente utilizado, para os experimentos, foi um quarto residencial e para variar os aspectos do ambiente foram utilizados: i.) para a iluminação a luz de teto do quarto e a iluminação proporcionada por um dispositivo de vídeo (notebook); ii.) para a geração de ruídos foi utilizado um dispositivo sonoro (tocador de música) que emitia sons constantes ou intercalados; iii.) para o movimento do dispositivo o usuário realizou movimentações intencionais. Ainda, para proporcionar detalhes suficientes visando possíveis replicações dos experimentos, o dispositivo utilizado foi o smarphone Samsung Galaxy S6, Android OS v5.0.2, Octa-core (4x2.1 GHz Cortex-A57 & 4x1.5 GHz Cortex-A53).
5.2. Qualidade do ambiente para o repouso 87
5.2.3
Avaliação e discussão dos resultados
Inicialmente, os testes foram conduzidos para verificar a sensibilidade e qualidade dos dados fornecidos pelos sensores. Os resultados apresentados são referentes ao período de 60 minutos de monitoramento, onde é possível verificar a variância dos dados coletados no eixo Y. A Figura 29a apresenta a distribuição dos dados referente a luminosidade do ambiente i.) sem a presença de luz e ii.) com a presença de iluminação gerada pela lâmpada do ambiente. A Figura29bapresenta a distribuição dos dados referente ao ruído de um ambiente i.) silencioso e ii.) com ruído constante gerado pelo dispositivo de áudio. Por fim, a Figura29c apresenta a distribuição dos dados referente ao movimento do dispositivo i.) totalmente imóvel e ii.) em movimento realizado pelo usuário. Vale salientar, que para a identificação de movimento faz-se a combinação dos dados obtidos pelo acelerômetro e giroscópio para o cálculo da variância de movimento aplicado.
Figura 29 – Boxplots referente a sensibilidade e qualidade do sensores de luminosidade, ruído e movi- mento.
(a) Sensor de luminosidade. (b) Sensor de ruído.
(c) Sensores de movimento.
Fonte: Elaborada pelo autor.
Estes resultados demonstram que os sensores selecionados apresentam uma sensibilidade aceitável no sentido de identificar as diferenças entre os ambientes. O termo aceitável se refere ao fato dos dados não se sobreporem, possibilitando uma divisão clara entre os dados coletados em cada ambiente. Assim, acredita-se, que estes resultados apresentam indícios de que tais informações permitem monitorar a variação de um ambiente real durante o período noturno.
Com base nestes resultados e nos rótulos para classificar o ambiente durante um de- terminado momento, possivelmente no período noturno, é definido uma pontuação referente aos intervalos de valores que refletem a característica do ambiente. A Tabela15apresenta, de acordo com a sensibilidade verificada na primeira avaliação, a faixa de valores atribuídos para os intervalos de cada característica (baixo, moderado e alto) do ambiente.
Tabela 15 – Relação da faixa de intensidade dos valores dos sensores do monitoramento do ambiente.
Sensores Faixa Valor
0 - 80 (b) 0 Luminosidade 81 - 160 (m) 1 160 - ... (a) 2 0 - 1000 (b) 0 Ruído 1001 - 3000 (m) 1 3001 - ... (a) 2 0 - 2 (b) 0 Movimento 2.1 - 4 (m) 1 4.1 - ... (a) 2
As faixas de valores são empregadas na classificação do ambiente, obedecendo os seguin- tes critérios: resultado da soma dos valores referente a cada característica do ambiente (definidos na coluna Valor da Tabela15) inferior ou igual a 1 classifica o ambiente como satisfatório para o sono; resultado igual a 2 classifica como ambiente com condições moderadas para o sono e; resultado da soma igual ou superior a 3 classifica o ambiente como insatisfatório para o sono (ver Quadro 8). Por exemplo, um ambiente com luminosidade 1, ruído 0 e movimento 0, é considerado um ambiente satisfatório para o sono, enquanto que um ambiente com luminosidade 1, ruído 0 e movimento 2, é considerado um ambiente insatisfatório para o sono. Para isso, levou-se em consideração as pesquisas (YAO et al.,2008;COSTA; CEOLIM,2013;HORSTEN et al.,2018) que evidenciam aspectos relacionados a iluminação intensa, geração de ruídos e movimentação durante o período noturno na relação com a qualidade do sono.
Quadro 8 – Classificação do ambiente para o repouso.
Resultado da soma dos valores Classificação definidos na Tabela15 do ambiente
≤ 1 Satisfatório
= 2 Moderado
≥ 3 Insatisfatório
Na segunda fase dos experimentos foi realizada a análise da consistência do sistema ao realizar o monitoramento por um período prolongado, onde foram considerados os cenários apresentados no Quadro 7. A Figura 30 apresenta o período de monitoramento de todos os cenários, os quais tiveram a duração de oito horas, sendo que a cada intervalo de uma hora a classificação foi realizada para verificar a qualidade do ambiente para o repouso. Nestes experimentos o sistema se mostrou consistente e com alta disponibilidade, já que permaneceu
5.3. Considerações finais 89
em execução durante todo o período de experimentação e não apresentou valores inadequados ao monitoramento do ambiente.
Figura 30 – Testes do monitoramento dos cenários por um período prolongado.
Fonte: Elaborada pelo autor.
Nota-se, que a partir das avaliações realizadas, tanto para a análise da sensibilidade e qualidade dos dados fornecidos pelos sensores quanto para avaliação da consistência do sistema no monitoramento por um período contínuo, o sistema se mostrou consistente e com alta disponibilidade, conforme seus requisitos definidos anteriormente, podendo fornecer indícios da qualidade do ambiente para o repouso do idoso.
5.3
Considerações finais
Este capítulo investigou o uso de sensores para a identificação do estado físico do usuário, com foco na identificação de atividades e na qualidade do ambiente para o repouso. Na identificação de atividades, exploramos a utilização de dados de sensores para detectar as atividades realizadas por indivíduos no ambiente residencial. Isso pode fornecer um importante auxílio no cuidado da saúde em ambientes domésticos inteligentes, de forma automática, através de uma infraestrutura de IoT (ou seja, sem a necessidade de intervenção humana para detectar novos recursos). Fizemos uso dos dados combinados do acelerômetro e giroscópio com o intuito de aumentar a precisão na identificação das atividades do indivíduo. Os experimentos foram conduzidos nesta frente e obteve uma precisão de 96.62% ao identificar as atividades executadas pelo usuário (andando, correndo, sentado, deitado, em pé e queda).
Por sua vez, para o monitoramento da qualidade do ambiente para o repouso, fez-se o uso de sensores de dispositivos computacionais (luminosidade, ruído e movimento) que
possam monitorar o ambiente para verificar as condições que este se encontra ou mesmo possíveis causas de desconforto. Isso pode fornecer um importante auxílio no cuidado, visto que questões relacionadas ao repouso podem influenciar diretamente o comportamento e bem-estar da população idosa. Os resultados demonstram que o sistema proposto possibilita o monitoramento contínuo e não intrusivo da qualidade do ambiente de maneira coerente a realidade. Além disso, o sistema mostrou ter um funcionamento consistente ao permanecer em execução por longos períodos. Ainda, foi possível verificar a importância da combinação dos dados de variados sensores, fornecendo uma classificação mais assertiva que o uso de um único sensor no que diz respeito ao monitoramento do ambiente para a qualidade do sono.
Espera-se que está metodologia para a identificação de atividades possa ser incorporada em uma infraestrutura HSH e forneça, de forma automática e sem a necessidade de intervenção humana, indícios do comportamento e do ambiente do usuário para o cuidado em ambientes residenciais.
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CAPÍTULO