Among the various physiological information that could be obtained from human body, heartbeat rate is a commonly used vital sign in the clinical milieu. Photoplethysography (PPG) sensor is incorporated into many wearable healthcare devices because of its advantages such as simplicity of hardware structure and low-cost. However, healthcare device employing PPG sensor has been issued in susceptibility of light and motion artifact. In this paper, to develop the real-time heart rate measurement device that is less sensitive to the external noises, we have fabricated an ultra-small wireless LC resonant pressure sensor by MEMS process. After performance evaluation in linearity and repeatability of the MEMS pressure sensor, heartbeat waveform and rate on radial artery were obtained by using resonant frequency-pressure conversion method. The measured data using the proposed heartbeat rate measurement system was validated by comparing it with the data of an commercialized heart rate measurement device. Result of the proposed device was agreed well to that of the commercialized device. The obtained real time heartbeat wave and rate were displayed on personal mobile system by bluetooth communication.
A biosensor based on the measurement of capacitance changes has been designed and fabricated for simple and realtime detection of bacteria. Compared to an impedance measurement technique, the capacitance measurement can make additional measurement circuits simpler, which improves a compatability for integration between the sensor and circuit. The fabricated sensor was characterized by detecting Escherichia coli(E. coli). The capacitance changes measured by the sensor were proportional to E. coli cell density, and the proposed sensor could detect $1{\times}10^6$ cfu/ml E. coli at least. The real-time detection was verified by measuring the capacitance every 20 minutes. After 7 hours of E. coli growth experiment, the capacitance of the sensor in the micro volume well with $4.5{\times}10^5$ cfu/ml of initial E. coli density increased by 20 pF, and that in another wells with $1.5{\times}10^6$ cfu/ml and $8.5{\times}10^7$ cfu/ml initial E. coli density increased by 56 pF and 71 pF, respectively. The proposed sensor has a possibility of the real-time detection for bacterial growth, and can detect E. coli cells with $1.8{\times}10^5$ cfu in nutrient broth in 5 hours.
최근 OGC(Open Geospatial Consortium)의 센서 웹에서는 센서 네트워크에서 수집된 센싱 데이터 및 영상 정보를 저장하고 관리하여 인터넷을 통해 사용자들에게 제공하는 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 센싱 데이터 및 영상 정보를 실시간적으로 사용자에게 전달하기 위해서는 센싱 데이터를 비롯하여 오디오 및 비디오를 하나로 묶는 데이터 융합에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 논문에서는 센서 네트워크에서 수집된 센싱 데이터와 영상을 인덱스를 이용하여 융합하는 방안을 제시한다. 이 방안에서는 동일한 노드에서 수집된 센싱 데이터와 영상의 식별 정보를 통합 인덱스에 함께 표시하고, 이를 통해 사용자가 질의할 경우 통합 인덱스를 참조하여 센싱 데이터와 영상을 동시에 제공한다. 제안된 방안을 검증하기 위해 센서 네트워크와 영상장치를 이용하여 실시간 멀티미디어 서비스 구조를 설계하고 인덱스 기반의 영상과 센서 데이터를 통합한 유비쿼터스 실시간 멀티미디어 시스템을 설계하고 구현한다. 이를 통하여 제안된 데이터 융합 방안이 영상 장치와 무선 센서 네트워크로부터 수집되는 영상과 센싱 데이터를 통합 인덱스를 이용하여 응용 서비스의 정보 요청에 따라 실시간 멀티미디어 서비스를 제공하는 것을 확인하였다.
Wireless sensor networks are usually characterized by dense deployment of energy constrained nodes. Due to the usage of a large number of sensor nodes in uncontrolled hostile or harsh environments, node failure is a common event in these systems. Another common reason for node failure is the exhaustion of their energy resources and node inactivation. Such failures can have adverse effects on the quality of the real-time services in Wireless Sensor Networks (WSNs). To avoid such degradations, it is necessary that the failures be recovered in a proper manner to sustain network operation. In this paper we present a dynamic Energy efficient Real-Time Job Allocation (ERTJA) algorithm for handling node failures in a cluster of sensor nodes with the consideration of communication energy and time overheads besides the nodes' characteristics. ERTJA relies on the computation power of cluster members for handling a node failure. It also tries to minimize the energy consumption of the cluster by minimum activation of the sleeping nodes. The resulting system can then guarantee the Quality of Service (QoS) of the cluster application. Further, when the number of sleeping nodes is limited, the proposed algorithm uses the idle times of the active nodes to engage a graceful QoS degradation in the cluster. Simulation results show significant performance improvements of ERTJA in terms of the energy conservation and the probability of meeting deadlines compared with the other studied algorithms.
This study measured and compared the variation of ventilation rate and fan energy consumption according to various control strategies after installing wireless sensor-based pilot ventilation system in order to verify the applicability of demand-controlled ventilation (DCV) strategy that was efficient ventilation control strategy for underground parking lot. The underground parking lot pilot ventilation system controlled the ventilation rate by directly or indirectly tracking the traffic load in real-time after sensing data, using vehicle detection sensors and carbon monoxide (CO) and carbon dioxide ($CO_2$) sensor. The ventilation system has operated for 9 hours per a day. It responded real-time data every 10 minutes, providing ventilation rate in conformance with the input traffic load or contaminant level at that time. A ventilation rate of pilot ventilation system can be controlled at 8 levels. The reason is that a ventilation unit consists of 8 high-speed nozzle jet fans. This study proposed vehicle detection sensor based demand-controlled ventilation (VDS-DCV) strategy that would accurately trace direct traffic load and CO sensor based demand-controlled ventilation (CO-DCV) strategy that would indirectly estimate traffic load through the concentration of contaminants. In order to apply DCV strategy based on real-time traffic load, the minimum required ventilation rate per a single vehicle was applied. It was derived through the design ventilation rate and total parking capacity in the underground parking lot. This is because current ventilation standard established per unit floor area or unit volume of the space made it difficult to apply DCV strategy according to the real-time variation of traffic load. According to the results in this study, two DCV strategies in the underground parking lot are considered to be a good alternative approach that satisfies both energy saving and healthy indoor environment in comparison with the conventional control strategies.
Small size real-time ECG signal analysis function by QRS-complex detection was put into sensor nodes. Wireless sensor nodes attached on the patient’s body transmit ECG data continuously in normal u-healthcare system. So there are heavy communication traffics between sensor nodes and gateways. New developed platform for real-time analysis of ECG signals on sensor node can be used as an advanced diagnosis and alarming system for healthcare. Sensor node does not need to transmit ECG data all the time in wireless sensor network and to server PC via gateway. When sensor node detects suspicion or abnormality in ECG, then the ECG data in the network was transmitted to the server PC for further powerful analysis. This system can reduce data packet overload and save some power in wireless sensor network. It can also increase the server performance.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권5호
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pp.1733-1751
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2015
The IEEE 802.15.4 standard not only provides a maximum of seven guaranteed time slots (GTSs) for allocation within a superframe to support time-critical traffic, but also achieves ultralow complexity, cost, and power in low-rate and short-distance wireless personal area networks (WPANs). Real-time wireless body area sensor networks (WBASNs), as a special purpose WPAN, can perfectly use the IEEE 802. 15. 4 standard for its wireless connection. In this paper, we propose an adaptive GTS allocation scheme for real-time WBASN data transmissions with different priorities in consideration of low latency, fairness, and bandwidth utilization. The proposed GTS allocation scheme combines a weight-based priority assignment algorithm with an innovative starvation avoidance scheme. Simulation results show that the proposed method significantly outperforms the existing GTS implementation for the traditional IEEE 802.15.4 in terms of average delay, contention free period bandwidth utilization, and fairness.
This paper includes real-time tractive force estimation method using standard vehicle sensors such as wheel speed, brake pressure, throttle position, engine speed, and transmission carrier speed sensor. Engine map, torque converter lookup table, shaft torque observer, and brake gain adaptation method are used to estimate the tractive force. To verify this estimator, measurement which uses strain-based brake torque sensor and estimation results are presented. All results was performed using a real vehicle in a real-time.
The intersection collision avoidance service among various telematics application services is regarded as one of the most critical services with regard to safety. In such safety applications, real-time, correct transmission of service is required. In this paper, we study on efficient infrastructure architecture for intersection collision avoidance using a cooperative mechanism between vehicles and wireless infrastructure. In particular, we propose an infrastructure, called CISN (Cooperative Infrastructure associated with Sensor Networks), in which proper numbers of sensor nodes are deployed on each road, surrounding the intersection. In the proposed architecture, overall service performance is influenced by various parameters consisting of the infrastructure, such as the number of deployed sensor nodes, radio range and broadcast interval of base station, and so on. In order to test the feasibility of the CISN model in advance, and to evaluate the correctness and real-time transmission ability, an intersection sensor deployment simulator is developed. Through various simulations on several environments, we identify optimal points of some critical parameters to build the most desirable CISN.
International journal of advanced smart convergence
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제8권4호
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pp.154-160
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2019
In this paper, we propose the miniaturization size of wearable Range of Motion(ROM) and a system that can be connected with smart devices in real-time to measure the joint movement range dynamically. Currently, the ROM of the joint is directly measured by a person using a goniometer. Conventional methods are different depending on the measurement method and location of the measurement person, which makes it difficult to measure consistently and may cause errors. Also, it is impossible to measure the ROM of joints in real-life situations. Therefore, the wearable sensor is attached to the joint to be measured to develop a miniaturize size ROM device that can measure the range of motion of the joint in real-time. The sensor measured the resistance value changed according to the movement of the joint using a load cell. Also, the sensed analog values were converted to digital values using an Analog to Digital Converter(ADC). The converted amount can be transmitted wireless to the smart device through the wearable sensor node. As a result, the developed device can be measured more consistently than the measurement using the goniometer, communication with IoT-based smart devices, and wearable enables dynamic observation. The developed wearable sensor node will be able to monitor the dynamic state of rehabilitation patients in real-time and improve the rapid change of treatment method and customized treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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