Diseño y prueba de un prototipo para la evaluación de la tecnología de comunicación Sigfox-Internet of Things para un dispositivo wearable

Abstract

Desde la Universidad Politécnica de Catalunya, dentro del centro específico de investigación del CETpD, se ha desarrollado recientemente un sistema de detección de caídas para personas mayores y dependientes llamado FATE (FAll deTector for the Elderly). Este sistema ha sido probado bajo el proyecto europeo, también llamado FATE, en más 200 personas de 3 países distintos: España, Italia e Irlanda. El sistema se basa en un dispositivo sensor que la persona mayor lleva en la cintura y que detecta la caída de la persona mediante un acelerómetro triaxial. Cuando se produce esta incidencia fuera de casa, el dispositivo sensor envía una señal de alarma vía Bluetooth a un teléfono móvil, que el paciente lleva consigo, el cual realiza un aviso a un servicio de emergencia pre-configurado y envía un SMS con la última posición GPS detectada. El sistema FATE incluye también una red inalámbrica de radio-frecuencia ZigBee instalada en el domicilio del usuario que permite al equipo desvincularse del dispositivo móvil cuando el paciente está en casa, ya que el móvil puede estar alejado del alcance Bluetooth del dispositivo sensor. De esta manera, cuando el sensor detecta una caída en casa, envía la señal de alarma mediante ZigBee a la estación principal. En este sistema FATE destacan dos inconvenientes: la dependencia entre el sensor y el dispositivo móvil y la obligación de instalar una red ZigBee en el domicilio del usuario. En este trabajo de final de grado (TFG) se propone resolver estos inconvenientes mediante la identificación de las tecnologías M2M que permitan eliminar la dependencia que tiene el detector de caídas de otros dispositivos (elementos ZigBee y teléfono móvil) y su evaluación mediante el empleo de la misma en el desarrollo de un detector de caídas simulado. Para resolver la problemática creada entre ambas redes y eliminar la dependencia de dispositivos externos, en este TFG he realizado un estudio de las diferentes tecnologías de comunicación M2M disponibles en la actualidad, obteniendo como resultado que la mejor opción consiste en integrar la nueva tecnología Sigfox en el dispositivo. Esta red permite enviar directamente a los servidores de emergencias, la ubicación y la detección de caída del usuario, sin necesidad de dispositivos externos y sin utilizar el sistema Bluetooth, ni la comunicación ZigBee, desde cualquier ubicación, ya sea interior o exterior. Con esta nueva red obtendríamos una comunicación más fiable y segura, una mayor simplicidad en la atención prestada y un menor coste del equipo. Por otro lado, estas modificaciones permitirían reducir su tamaño y su peso, dado que la tecnología a utilizar es de última generación e integra nuevos sistemas con menores dimensiones: un acelerómetro triaxial y un GPS, ambos de gran precisión. De esta forma obtendríamos un solo equipo portable, dentro y fuera de la vivienda del usuario, con mayor capacidad de comunicación ininterrumpida, mejorando así su uso y sus capacidades diarias. Tras identificar la mejor tecnología, se ha elaborado un estudio de mercado de los distintos módulos que implementan Sigfox y que ha dado como resultado la elección del módulo td1204, por sus prestaciones y adecuación a las necesidades del proyecto. A continuación, se ha procedido a la adquisición de una placa de evaluación y al estudio de su documentación, tras lo cual se han realizado las pruebas de funcionamiento necesarias para conocer en profundidad dicho módulo. En el siguiente paso, se ha conectado el módulo Sigfox a un microcontrolador para simular el comportamiento de un detector de caídas. Para ello, se han empleado las USART y el pulsador del microcontrolador. El comportamiento simulado ha dado como resultado, la creación de una librería que controle el conjunto de elementos (módulos Sigfox, USART’s, timers). Por último, se ha realizado una comparativa de consumos energéticos entre la comunicación Bluetooth, la conexión GPRS y la red Sigfox, siendo esta última la más eficiente. Como ensayo final, se ha evaluado el envío constante con diversas pruebas de una hora, de la posición GPS y el estado del sistema a los servidores desde distintas ubicaciones, sin perder ningún paquete, quedando probado que la integración de la red Sigfox mejoraría las prestaciones del equipo y ofrecería una mayor versatilidad que el anterior sistema de comunicaciones.