Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 3

Investigating an IoT-Integrated Cane System for Accurate Gait Analysis and Fall Detection

Badanie systemu laski zintegrowanego z IoT w celu dokładnej analizy chodu i wykrywania upadków

10.15199/48.2024.03.40

nr katalogowy: 147762
10.15199/48.2024.03.40

Streszczenie

Thailand has a population of 67 million, and the country has entered an aging society. According to the World Health Organization (WHO) statistics, 10% of the population is elderly (over 60 years old). For this reason, the IoT-Integrated Cane System is researched and implemented to enhance elderly mobility and safety. This research investigates the potential of an IoT-based cane system integrated with the GY-521 module and NB-IoT wireless communication device for gait analysis and fall detection among the elderly. The proposed smart IoT cane brings the concept of a 3- axis accelerometer with a range of -10 to +10 g average. The three orthogonal parts of the acceleration caused by gravity are measured. Namely, By collecting and analyzing sensor data in diverse scenarios – walking on flat, stair, and sloped surfaces and during a walk-fall-walk test – the study evaluates the sensor's ability to discern movement patterns. Statistical analysis, including Coefficient of Variation (CV) calculation, validates the sensor's accuracy in detecting and differentiating various scenarios. Visual representations enhance our understanding of the sensor's responses. The outcomes endorse its utility in gait analysis, fall detection, and activity recognition, yielding insights for improving the safety and well-being of the elderly.

Abstract

Tajlandia liczy 67 milionów mieszkańców, a kraj ten wkroczył w starzejące się społeczeństwo. Według statystyk Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) 10% populacji to osoby starsze (powyżej 60 roku życia). Z tego powodu system IoT-Integrated Cane jest badany i wdrażany w celu zwiększenia mobilności i bezpieczeństwa osób starszych. Badania te badają potencjał systemu laski opartego na IoT zintegrowanego z modułem GY-521 i bezprzewodowym urządzeniem komunikacyjnym NB-IoT do analizy chodu i wykrywania upadków wśród osób starszych. Proponowana inteligentna laska IoT wprowadza koncepcję 3-osiowego akcelerometru o średnim zakresie od -10 do +10 g. Mierzone są trzy prostopadłe części przyspieszenia spowodowanego grawitacją. Mianowicie, poprzez gromadzenie i analizowanie danych z czujników w różnych scenariuszach – chodzenie po płaskich, schodowych i pochyłych powierzchniach oraz podczas testu chodu, upadku i chodzenia – badanie ocenia zdolność czujnika do rozpoznawania wzorców ruchu. Analiza statystyczna, w tym obliczenie współczynnika zmienności (CV), potwierdza dokładność czujnika w wykrywaniu i rozróżnianiu różnych scenariuszy. Reprezentacje wizualne poprawiają nasze zrozumienie reakcji czujnika. Wyniki potwierdzają jego przydatność w analizie chodu, wykrywaniu upadków i rozpoznawaniu aktywności, dając wgląd w poprawę bezpieczeństwa i dobrego samopoczucia osób starszych.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] United Nations. (2019). World Population Prospects 2019: Highlights. Department of Economic and Social Affairs, Population Division.
[2] Beard, J. R., et al. (2015). The World report on ageing and health: a policy framework for healthy ageing. The Lancet, 387(10033), 2145-2154.
[3] Zang, P., Lu, Y., Ma, J., Xie, B., Wang, R., and Liu, Y. (2019). Disentangling residential self-selection from impacts of built environment characteristics on travel behaviors for older adults, Social Science & Medicine, Volume 238, 112515, ISSN 0277- 9536, https://doi.org/10.1016/j.socscimed.2019.112515.
[4] Xie, M., Chu, C., Cao, C. (2023). What Affects the Continued Use of Smart Wearable Devices in Older Adults?. In: Stephanidis, C., Antona, M., Ntoa, S., Salvendy, G. (eds) HCI International 2023 Posters. HCII 2023. Communications in Computer and Information Science, vol 1833. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-35992-7_72.
[5] Guo, X., He, T., Zhang, Z., Luo, A., Wang, F., Ng, E., Zhu, Y., Liu, H. and Lee, C. (2021) “Artificial Intelligence-Enabled Caregiving Walking Stick Powered by Ultra-Low-Frequency Human Motion,” ACS Nano 15 (12), 19054-19069.
[6] Pramkeaw, P., Ganokratanaa, T., Ketcham, M. Intelligent IoTenabled Ankle Brace: Enhancing Mobility and Safety. Preprints 2023, 2023071118. https://doi.org/10.20944/ preprints202307. 1118.v1.
[7] Adamkiewicz, P. and Styła, M. (2022). "Optimization of building control systems with use of alternative tracking methods using the RSSI index and artificial intelligence mechanisms," Przeglad Elektrotechniczny, vol.98, no.2, pp. 199-202.
[8] Boonsong. W., Senajit, N. (2022). Remote Patient Body Temperature Monitoring Based- IEEE802.11a Internet of Things (IoT), Przeglad Elektrotechniczny, vol.98, no. 6, pp. 95- 98.
[9] Inthasuth, T. and Chuayniam, P. (2021). "Development and RSSI Testing of IoT Ambient Device for Building Energy Management System," International Conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC), Jeju, Korea (South), 2021, pp. 1-2, doi: 10.1109/ICEIC51217.2021.9369746.
[10] Bunsiri, A., Inthasuth, T., and Boonsong, W. (2023). "Packet Delivery Measurement between Narrowband Internet of Things Devices and Cloud Platform," International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers, and Communications (ITC-CSCC), Jeju, Korea, Republic of, 2023, pp. 1-6, doi: 10.1109/ITC-CSCC58803.2023.10212889.
[11] Jahanjoo. A., Tahan. M. N., Rashti. M. J. (2017). Accurate Fall Detection Using 3-Axis Accelerometer Sensor And MLF Algorithm, 3rd International Conference on Pattern Recognition and Image Analysis, pp. 90-95.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-3 , nr katalogowy 147762 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma