Proyecto Fin de Carrera

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E.T.S.I. de Informática I.T.I de Sistemas Universidad de Málaga

Proyecto Fin de Carrera

Autora: María José Morón Fernández

Directores:

D. José María Álvarez Palomo D. Eduardo Casilari Pérez

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Sistema de Telemonitorización Inalámbrico de Pulsioximetría

1. Introducción

2. Metodología Proceso Unificado: Particularización

3. Diseño e implementación

4. Pruebas realizadas

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Introducción

Personal de Asistencia GPRS/ UMTS WLAN Servidor de Control Central Internet Aplicación de Control y Monitorización Pulsioxímetro Bluetooth Bluetooth Nodo de Control WPAN

OBJETIVO: Desarrollar un prototipo de un sistema de Telemonitorización Inalámbrico de Pulsioximetría (TeMiP)

  Nodo de Control: NC

  Servidor de Control Central: SCC

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Sistema de Telemonitorización Inalámbrico de Pulsioximetría

1. Introducción

2. Metodología Proceso Unificado: Particularización

3. Diseño e implementación

4. Pruebas realizadas

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Metodología Proceso Unificado: Introducción

Fuente: I. Jacobson, G. Booch, y J. Rumbaugh. The Unified Software Development Process.

(6)

Metodología Proceso Unificado: Particularización (I)

1. Fase INICIAL

:



 

Flujo de trabajo de

Requisitos

: En una versión inicial del DGR:

•  Se ha descrito el problema a resolver y, también el producto.

•  Se ha descrito el perfil de usuario y su entorno, especificando dos modos de

funcionamiento: –  Modo remoto –  Modo local

•  Se han identificado requisitos funcionales y no funcionales

•  Se ha esbozado el modelo de casos de uso, completado en la fase de

elaboración.



 

Flujo de trabajo de

Diseño

:

Se ha definido la arquitectura candidata,

especificando los principales subsistemas y las interfaces

(7)

Metodología Proceso Unificado: Particularización (II)

Interfaz Tecnología de

Comunicación

Protocolo de Comunicación

Pulsioxímetro ↔ Nodo de Control Bluetooth RFCOMM Nodo de Control ↔ Servidor Remoto 802.11 / GPRS / UMTS HTTP

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Metodología Proceso Unificado: Particularización (III)

2. Fase de ELABORACIÓN

:



 

Flujo de trabajo de

Requisitos

: Se han detallado los casos de

uso, utilizando diagramas de interacción e identificando

relaciones entre ellos



 

Flujo de trabajo de

Diseño

: Se ha refinado la arquitectura:

• SCC: Integrado por dos componentes

web

, comunicados por JMS

• ACM: Implementada como un

Applet



 

Flujo de trabajo de

Implementación y Prueba

: Obtención de

la

línea base de la arquitectura

:

• 1ª iteración: Requisitos funcionales del componente «

NC

» asociados

al «Modo Local»

• 2ª iteración: Transmisión de datos al servidor

(9)

Metodología Proceso Unificado: Particularización (IV)

3. Fase de CONSTRUCCIÓN

:



 

Flujo de trabajo de

Requisitos

: Revisión de los requisitos de la

aplicación «

ACM

»

_⇒

GUI prevista en la fase anterior no adecuada.



 

Flujo de trabajo de

Diseño

: Modificación del diseño de la GUI de

aplicación «

ACM

»: Applet

→

JWS.



 

Flujo de trabajo de

Implementación y Prueba

: Funcionalidad

requerida para:

•  1ª iteración: Configuración de parámetros desde la aplicación «ACM».

•  2ª iteración: Monitorización / Control de todos los pacientes conectados.

•  3ª iteración: Esta última iteración se ha limitado a:

–  Mejorar la GUI de la aplicación «ACM»

–  Optimizar la comunicación «NC» ↔ «NC-SCC»

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Sistema de Telemonitorización Inalámbrico de Pulsioximetría

1. Introducción

2. Metodología Proceso Unificado: Particularización

3. Diseño e implementación

4. Pruebas realizadas

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TeMiP: Arquitectura

  Nodo de Control: MIDLET «NC»

  Aplicación de Control y Monitorización: Aplicación JWS

  Servidor de Control Central: Una aplicación J2EE 1.4 de dos niveles (two-tier):

•  Nivel de cliente J2EE, en el que se ha ensamblado la aplicación JWS

desarrollada para el subsistema «ACM»

•  Nivel de componentes web: Dos servlets: «NC-SCC» y «ACM-SCC»

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TeMiP: Funcionamiento

NC NC-SCC ACM-SCC

TeMiP

Topic

JWS-ACM HTTP-POST(Id Paciente, Id Sensor,

Mode, Data) _{HTTP-GET(“ ”, Data Req)} HTTP OK HTTP OK (Objeto «Mode») HTTP-GET(Id Paciente, Cmd Req) HTTP-GET(Id Paciente, Cmd Req)

TeMiP

Topic

HTTP-POST(Id Paciente, Id Sensor, Mode, Data) HTTP OK (Cmd) Publica _Lee Publica

(13)

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Servidor de Control Central (I)

ACM-SCC NC-SCC dataNonin4100 Mode1 Mode2 Mode acm_scc ACMServlet ReaderJMS

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Sistema de Telemonitorización Inalámbrico de Pulsioximetría

1. Introducción

2. Metodología Proceso Unificado: Particularización

3. Diseño e implementación

4. Pruebas realizadas

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Pruebas de Funcionamiento (I)



 

Subsistema «NC»

:



 

Paquete «bluetoothComm»:

• Búsqueda de dispositivos con éxito.

• Fallo en la búsqueda de dispositivos.

• Establecimiento de la conexión con éxito.

• Fallo en el establecimiento de la conexión:

–  Dispositivo real: Clave incorrecta.

–  Emulador del dispositivo: Servicio SPP no registrado.

• Cancelación del establecimiento de la conexión.

• Transmisión y recepción de vectores de

bytes

y de cadenas.

• Liberación de la conexión Bluetooth.

(18)

Pruebas de Funcionamiento (II)



 

Subsistema «NC»

:



 

Paquetes «nonin4100», «decodeDataNonin4100» y

«dataNonin4100»:

•  Configuración del modo de funcionamiento del dispositivo.

•  Recepción y decodificación de datos.



 

«Modo Local»:

•  Cancelación del establecimiento de la conexión.

•  Reconfiguración del modo de funcionamiento del pulsioxímetro.

•  Cancelación de un procedimiento de reconfiguración.



 

Subsistema «SCC»

:



 

El procesamiento de las peticiones HTTP GET y POST recibidas.

(19)

Pruebas de Integración



 

Subsistemas «NC»

↔

«SCC»

:



 

Conectividad:

•  El punto de acceso predefinido no está disponible ⇒ El S.O solicita al

usuario que seleccione otro

•  El servidor no está inicialmente disponible o se interrumpe la conexión

durante la transferencia de datos _⇒ Alerta de ERROR



 

Transmisión de datos desde el «NC» al «SCC»:

•  Transmitiendo una única trama en una petición HTTP POST

•  Encapsulando en una petición HTTP POST todas las tramas almacenadas

en el buffer



 

Transmisión de comandos desde el «SCC» al «NC»:

•  Modo de operación del pulsioxímetro: M1 → M2, M2 → M1

•  Periodo de transmisión: continuo → 5 s → 10 s, 10 s → 5 s → continuo.



 

Subsistemas «ACM»

↔

«SCC»

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Pruebas de Consumo (I)

Modo Tasa de Descarga

ΔV (μV / s)

Duración t (horas)

Local: Sin la comunicación GSM activada 12,0 11,34

Local: Con la comunicación GSM activada 14,7 9,25

Remoto: Transmisión continua 57,4 2,37

Remoto: Transmisión periódica cada 10 s 51,0 2,67 Remoto: Transmisión continua con vaciado

de buffer 50,7 2,68

Remoto: Transmisión periódica cada 10 s con

14,7 9,25

€

t

=

V

max

−

V

min

Δ

t



 

V

_max

:

4,07 V



 

V

_min

:

3,58 V

(21)

3.88 3.9 3.92 3.94 3.96 3.98 4 4.02 4.04 4.06 4.08 4.1 0 2000 4000 6000 8000 10000 Voltaje (V) Tiempo (s)

Tasa de descarga respecto al tiempo (s) (ajuste mínimo!cuadrático) Y = 4,09 ! 1,47e!05X

Pruebas de Consumo (II)

Con vaciado de

buffer

3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Voltaje (V) Tiempo (s)

Tasa de descarga respecto al tiempo (s) (ajuste mínimo!cuadrático) Y = 4,04 ! 5,10e!05X

Modo Remoto: T =10 s

Sin vaciado de

buffer

Encapsulando todas las tramas almacenadas en el buffer en una única petición POST se logra una autonomía del mismo orden que la obtenida para el «Modo Local» con la comunicación GSM activada.

9,25 h

2,67h

(22)

Pruebas de Rendimiento: Monitorización de 2 pacientes

Paciente 2

Modo Remoto: Transmisión continua

Paciente 1

Tiempo transcurrido desde que la clase «

NoninManager

» del SCC

publica el objeto de la clase «

Mode2

» hasta que la clase «

CtrlPatient

»

lo obtiene para actualizar la vista correspondiente

!" !#"" !$""" !$#"" !%""" !%#"" !" !%""" !&""" !'""" !(""" !$"""" !$%""" )*+,-.!/,01 23,+4.!5+!,6+0748 )*+,-.!5+!74890:+4+9;*8!/;.9!8<607+!,=9*,.!;6854>7*;.1 ?!@!$'&A!B!"A""CDCE !" !#"" !$"" !%"" !&"" !'""" !'#"" !'$"" !'%"" !" !#""" !$""" !%""" !&""" !'"""" !'#""" ()*+,-!.+/0 12+*3-!4*!+5*/637 ()*+,-!4*!6378/9*3*8:)7!!.:-8!7;5/6*!+<8)+-!:5743=6):-0 >!?!'&$@!A!"@""$$BC

(23)

Sistema de Telemonitorización Inalámbrico de Pulsioximetría

1. Introducción

2. Metodología Proceso Unificado: Particularización

3. Diseño e implementación

4. Pruebas realizadas

(24)

1.  Objetivo: Desarrollar un prototipo de un sistema de Telemonitorización

Inalámbrico de Pulsioximetría (TeMiP), basado en una red WPAN Bluetooth:

  Red WPAN: Pulsioxímetro Bluetooth y un smartphone:

  Servidor SCC: Dos servlets «NC-SCC» y «ACM-SCC» comunicados mediante JMS:

modelo Pub/Sub:

Conclusiones (I)

  Aplicación de Control y Monitorización: Aplicación JWS:

Aplicación J2ME, «NC»: coordina la red WPAN, proporcionando dos modos de: Local y Remoto.

Permite que, aunque la aplicación web no esté activa, no se pierden los datos que el componente «NC» esté retransmitiendo al servidor.

• Descarga e instala automáticamente la versión de la plataforma Java requerida, evitando conflictos con otras aplicaciones.