Development of a Home Automation System Using Wireless Sensor/Actuator Nodes
本文提出了一种由无线传感器/执行器节点、无线摄像头和家庭服务器组成的无线家庭监控和自动化系统的设计与实现。低成本无线传感器/执行器节点具有温度、光强度和运动传感器,以及用于控制电机、加热器和灯的执行器驱动器电路。还开发了用于监视和控制家庭的服务器和客户端程序。家庭服务器接收并处理传感器读数,例如温度和光强度读数,并且还将用户命令发送到无线节点。该系统提供环境条件监控、传感器数据绘图、入侵检测、自动化设备控制和视频监控,以提高家庭的安全性和舒适性。此外,用户可以在运行时灵活地确定传感器-执行器的相互作用。开发的系统还可以根据用户请求、时间或环境提示将家庭置于各种可配置模式。
2018-02-05 cs.NI eess.SP
Energy Efficient Fog based Healthcare Monitoring Infrastructure
移动技术和云计算服务的最新进展激发了基于云的实时健康监测系统的开发。然而,将健康相关数据传输到云端会增加网络基础设施的负担,导致高延迟和功耗增加。雾计算的引入是为了通过将服务带到用户附近来减轻这种负担。提出了一种基于千兆无源光网络(GPON)接入网络的健康监测应用雾计算架构。利用混合线性规划(MILP)建立了一个高效节能的雾计算(EEFC)模型,优化网络边缘的雾设备数量和位置,处理和分析健康数据,实现高效节能的雾计算。研究了EEFC模型在低数据率和高数据率健康应用中的性能。研究结果表明,通过在雾中处理和分析健康数据,与在中央云中进行常规处理和分析相比,对于低数据率应用和高数据率应用,分别实现了36%和52%的总节能。我们还开发了一种实时启发式算法;能量优化雾计算(EOFC)启发式算法,其能耗性能接近EEFC模型。此外,我们还研究了设备空闲功耗和流量的不同场景下的能源效率改进。
2020-07-27 cs.NI eess.SP
Towards Low-power Wearable Wireless Sensors for Molecular Biomarker and Physiological Signal Monitoring
提出了一种低功耗的可穿戴无线传感器,测量分子生物标志物和生理信号,其中前者通过微流体生物传感系统测量,而后者通过电测量。传感器的低功耗是通过实现模拟联合信源信道编码(AJSCC)压缩的全模拟电路来实现的。该传感器适用于需要实时并发分子生物标志物和生理信号监测的广泛的生物医学应用。
2019-06-30 eess.SP
Classifier-Free Diffusion-Based Weakly-Supervised Approach for Health Indicator Derivation in Rotating Machines: Advancing Early Fault Detection and Condition Monitoring
Tsinghua University(清华大学);EPFL(洛桑联邦理工学院)
本文提出一种基于无分类器扩散模型的弱监督方法,利用健康样本和少量异常样本生成健康参考,通过包络谱差异构建异常图并推导可解释的健康指标,在旋转机械早期故障检测与状态监测中表现出优于基线模型的有效性和鲁棒性。
2024-09-03 cs.AI cs.LG eess.SP
A Machine Learning-Driven Wireless System for Structural Health Monitoring
INCAS – National Institute for Aerospace Research “Elie Carafoli”(INCAS——“埃利·卡拉福利”国家航空航天研究所)
提出一种集成DNN的无线SHM系统,利用嵌入CFRP的CNT传感器采集数据,实现低误差力学性能预测与亚秒级传输。
2024-09-17 cs.LG eess.SP
RealTime Health Monitoring Using 5G Networks: A Deep Learning-Based Architecture for Remote Patient Care
本文提出一种结合CNN-LSTM边缘模型与5G URLLC的远程患者实时监测架构,实现14.4ms端到端时延和96.5%预测准确率,较现有系统时延降低47%、准确率提升4.2%,并经1000名患者三个月临床数据验证其可靠性与可扩展性。
2025-01-02 cs.NI eess.SP
An Accurate Measurement System Comprising of Wireless Thermometers for Neonate Body Temperature Monitoring
本文介绍了一种由无线体温计组成的实时监护系统的设计和实现,用于连续记录重症监护病房(ICU)中的新生儿体温。每个无线温度计结合了精确的半导体温度传感器、在ISM频段上操作的收发器(即,915 MHz)以及用于控制温度计功能的微控制器,所述温度计功能包括无线介质访问(例如,自由空间或身体通道)、传输和接收。电压调节器和低通滤波器也用于消除温度计馈线中的杂散信号和环境噪声。为了将每个温度计的读数与其他温度计进行的测量区分开,使用了I线协议。该协议可以通过将唯一ID(由制造商提供)合并到无线发送的数据包中来安全地标记温度值。两个温度计的阵列被实施,并成功地在不同的情况下进行了测试,即自由空间,水(浸入式温度计)和志愿者的手腕上。此外,使用了内部开发的计算机软件,以便除了警告快速增加和高体温之外,还可以可视化读数。该软件还将测量结果与实际值进行比较。实验数据和真实温度值之间的协议是合理的,可以接受的,在身上测试是显着的。保留字:温度测量,无线温度计,温度传感器,无线传感器网络,无线通信,监控,协议,时间测量
2019-08-15 eess.SP
Autonomous Agricultural Monitoring with Aerial Drones and RF Energy-Harvesting Sensor Tags
该研究提出利用无人机搭载无线载荷为无电池射频能量采集传感器标签供能以实现农业监测的方案,地面测试验证了可行性,机载试验遇干扰,优化后有望推动精准农业发展。
2025-02-22 cs.NI eess.SP
Range Variation Monitoring with Wireless Two-Way Interferometry (Wi-Wi)
我们展示了一种简单的技术,用于监测两个远程站点之间的毫米级精度的范围变化,使用现成的无线通信模块。随着越来越多的设备被连接,并且正在开发需要设备彼此协作的新服务,对无线设备的灵活定位的需求显著增加。我们表明,可以通过分析设备之间的无线通信信号的传播延迟来监测距离变化。我们以前报告了一种技术同步时钟皮秒精度通过监测的时间变化的两个铷钟位于远程站点。传播时间变化的精确测量对于时钟的精确同步是必要的,并且我们使用该信息来以高精度估计距离。在局部情况下,我们的技术可以很容易地实现毫米精度的测量系统。此外,它在系统设计方面不太复杂,并且可以是需要精确位置测量的现有系统的低成本替代方案。我们设想,这个演示协议将在无线通信芯片和微处理单元中实现。
2018-10-30 eess.SP
Quantification of Damage Using Indirect Structural Health Monitoring
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
结构健康监测对于确保桥梁不发生故障非常重要。由于直接监测可能既复杂又昂贵,因此间接方法一直是研究的重点。间接监测可能更便宜,更容易进行,但在获得准确结果方面存在挑战。这项工作的重点是使用加速度计的损伤量化。试验是在一座模型桥和一辆汽车上进行的,汽车上装有四个加速度计。在桥上放置不同的重量来模拟不同的损坏程度,并针对20种不同的损坏程度进行了31次测试。对收集的加速度数据进行归一化,并对该数据进行快速傅里叶变换(FFT)。将归一化的加速度数据和归一化的FFT数据输入到非线性主成分分析(单独地)中,并且为每个数据集提取三个主成分。支持向量回归(SVR)和高斯过程回归(GPR)被用作监督机器学习方法来开发模型。创建多个模型,以便选择最佳模型,并通过查看其均方误差(MSE)对模型进行比较。这种方法应该应用于现场,以衡量它在现实世界中的应用有多有效。
2023-01-24 cs.LG eess.SP
A Temperature Monitoring System Incorporating an Array of Precision Wireless Thermometers
本文介绍了一种应用于远程医疗的实时体温监测系统的设计与实现。该系统由多个精密无线温度计组成,这些温度计被设想和实现用于测量医院和重症监护病房中的患者体温。每个无线温度计都集成了一个精确的半导体温度传感器,一个工作在2.4 GHz的收发器和一个控制温度计功能的微控制器。两个温度计阵列的实施和成功地在不同的情况下,包括自由空间和体内测试进行评估。此外,使用内部开发的计算机软件,以便除了检测快速升高和警告高体温之外,还可以可视化测量结果。实验数据和参考温度值之间的协议是显着的。
2020-06-21 cs.SY eess.SP eess.SY
Sugarcane Health Monitoring With Satellite Spectroscopy and Machine Learning: A Review
College of Science and Engineering(科学与工程学院);James Cook University(詹姆斯库克大学);Agriculture Technology and Adoption Centre(农业技术与推广中心)
本综述探讨了利用卫星光谱学和机器学习进行甘蔗健康监测及病虫害检测的研究现状,分析了影响光谱反射率的因素,并指出了现有文献在变量考量与技术比较上的空白,以推动有效监测系统的开发。
2024-02-13 cs.CV cs.LG eess.SP
Wireless strain and temperature monitoring in reinforced concrete using Surface Acoustic Wave (SAW) sensors
针对土木工程结构健康监测中传感器集成受线缆与电子元件限制的问题,采用安装在钢筋上的商用无源无线SAW传感器开展可行性研究,实现了混凝土梁弯曲变形测量与三周连续温度监测,为结构健康监测提供了新方案。
2023-10-02 eess.SP
Wearable Health Monitoring System for Older Adults in a Smart Home Environment
University of Kentucky(肯塔基大学)
物联网的出现使互联和集成的智能健康监测系统的设计成为可能。这些智能健康监测系统可以在智能家居环境中实现,为老年人提供长期护理。在本文中,我们提出了一个可穿戴健康监测系统,适合老年人在智能家居环境中的设计。所提出的系统提供了在智能家居环境中监测个人的压力、血压和位置的解决方案。在这项工作中提出的压力检测模型使用嵌入在智能腕带中的皮肤电活动(EDA),光电容积脉搏波(PPG)和皮肤温度(ST)传感器来检测生理压力。压力检测模型使用从唾液皮质醇获得的压力标签进行训练和测试,唾液皮质醇是临床上建立的生理压力的生物标志物。一个基于语音的原型也实现了所提出的系统集成在智能家居环境中的可行性进行了分析,通过模拟数据采集和流的情况。我们还提出了一个血压估计模型,使用PPG信号和先进的回归技术与可穿戴健康监测系统中的压力检测模型集成。最后,一个语音辅助室内定位系统的设计提出了与智能家居环境内的建议系统集成。提出的可穿戴健康监测系统是实现具有广泛诊断能力的智能家居环境的一个重要方向,这样的系统可以用于在舒适的家中为老年人提供长期和个性化的护理。
2021-06-09 cs.CY cs.HC cs.LG
Embedding Principal Component Analysis for Data Reductionin Structural Health Monitoring on Low-Cost IoT Gateways
主成分分析(PCA)是一种有效的结构健康监测数据处理方法.然而,当PCA必须在低成本物联网网关中的有限能力嵌入式平台上运行时,其计算成本和数据内存占用带来了重大挑战。本文提出了一种存储效率高的流历史PCA算法的并行实现,在我们的数据集上,它实现了10倍的压缩因子和59倍的内存减少,与标准PCA相比,重建的信噪比(RSNR)下降不到0.15 dB。此外,该算法受益于多核并行化,在Samsung ARTIK 710上实现了4.8倍的最大加速比。
2019-05-03 eess.SP
Comparing Respiratory Monitoring Performance of Commercial Wireless Devices
本文讨论了使用商用无线设备进行双基地RF通道测量的非接触式呼吸传感系统的性能。已发表的研究通常是在一个系统上进行短期受控实验的结果。在本文中,我们部署了一个广泛的现实世界的比较人类受试者的研究。我们观察了20名患者在夜间睡眠(共160小时),在此期间,接触式传感器记录地面真实呼吸数据,记录患者位置,四个不同的RF呼吸监测系统同时记录测量值。我们评估已发表的方法和算法。我们发现,WiFi信道状态信息测量提供了四个RF系统测试的最强大的呼吸率估计。然而,所有四个RF系统都具有基于RF的呼吸估计不可靠的时段。
2018-07-18 eess.SP physics.med-ph
Monitoring Health Using IoT and Thingspeak
本研究提出一种基于IoT的可穿戴腕带健康监测系统,通过两级电路降噪和比例系数校准提升心率读数精度,结合Thingspeak实现远程数据查看,验证了其在医疗健康监测中的适用性与可靠性。
2024-07-14 eess.SP
Low-Power Wireless Wearable ECG Monitoring Chestbelt Based on Ferroelectric Microprocessor
心血管疾病严重威胁着人们的健康,长期心电图监测对提高治疗水平具有重要价值。为实现远程长时间心电监护,提出了一种低功耗无线可穿戴心电监护装置。心电监护仪,简称ECGM,是基于铁电微处理器,提供超低功耗设计,包括四个部分-MCU,BLE,传感器和电源。单片机部分是指ECGM的核心MSP430 FR 2433单片机电路。BLE部分是CC 2640 R2 F模块,用于无线传输采集的生物信号数据。传感器部分包括BMD 101等多个传感器,用于监测佩戴者的生物信号和运动;电源部分包括电池电路、充电电路和3.3V/1.8V/4.4V电源电路。ECGM首先从粘附在佩戴者胸部的织物电极采集ECG信号,对信号进行预处理以消除注入的噪声,然后通过蓝牙低功耗(BLE)将输出数据传输到佩戴者的手持手机。佩戴者能够在他们的手机上获取ECG和其他生理参数以及一些相应的建议。该系统的新颖之处在于将低功耗心电传感器芯片与铁电微处理器相结合,从而实现超低功耗和高信号质量。
2020-11-06 cs.SY eess.SP eess.SY
A Programmable CMOS Transceiver for Structural Health Monitoring
我们描述了一种用于主动结构健康监测(SHM)的高集成度CMOS收发器。该芯片驱动压电换能器,并且还感测由同一换能器或另一换能器接收的超声波。该发射器采用整数N频率合成器和脉宽调制(PWM)技术,可生成低失真、带宽受限的波形,最高可达12.7 Vpp,中心频率为0.1-2.75 MHz。该集成的偏移消除全差分接收机具有可编程的增益和带宽,并使用正交解调来提取接收波形的幅度和相位以用于进一步的信号处理。该收发器是在0.5 μ m CMOS工艺制造的,并已使用(2D)损伤局部化的SHM测试台进行了验证。
2018-03-14 eess.SP
An Energy Efficient Wearable for Monitoring Elderly People Health
Graduate Program in Computer Science at Pontifical Catholic University of Rio Grande do Sul (PPGCC/PUCRS)(南里奥格兰德天主教大学计算机科学研究生项目);Graduate Program in Biomedical Gerontology at Pontifical Catholic University of Rio Grande do Sul (GERONBIO/PUCRS)(南里奥格兰德天主教大学生物医学老年学研究生项目)
本文提出一种基于Sigfox物联网和手表型可穿戴设备的老年人健康监测系统,通过感知运动、位置和生命体征预测风险,实现至少30天电池寿命,具有低成本、低功耗和高效性。
2026-09-22 cs.CY eess.SP
In a One-Bit Rush: Low-Latency Wireless Spectrum Monitoring with Binary Sensor Arrays
被认为是利用无线电传感器阵列的最小延迟检测随机无线源的存在。在每个传感器处的模数转换被限制为读取模拟接收信号的符号的约束下研究该问题。我们制定的数字信号处理任务作为一个简单的形式顺序假设检验。为了规避棘手的概率模型的多变量二进制阵列数据,减少模型表示的指数家庭结合对数似然比近似。这种方法使我们能够设计一个基于似然性的序贯检验,并分析其分析性能沿沃尔德的经典参数。在基于卫星的导航和同步系统的无线频谱监测的背景下,我们研究了可实现的处理延迟,其特征在于平均样本数,作为使用中的二进制传感器的函数。通过仿真验证了所讨论的低复杂度传感和决策技术的实际可行性和潜力。
2018-04-30 cs.IT eess.SP math.IT
A Deep Transfer Learning-based Edge Computing Method for Home Health Monitoring
University of Gour Banga(古尔邦加大学);National University of Singapore(新加坡国立大学);Muroran Institute of Technology(室兰工业大学)
在大流行或流行病情况下,卫生保健受到巨大压力。一些疾病,如导致大流行的COVID-19,从感染者到其他人的传播性很高。因此,为非危重感染者提供居家隔离卫生服务,有助于缓解这种压力。此外,这做法对监察家居长者的健康活动亦十分有用。家庭健康监测,使用视觉传感器在家中对患者或老人进行连续监测,是家庭健康服务的一个非侵入性子领域。在这篇文章中,我们提出了一种基于迁移学习的边缘计算方法,用于家庭健康监测。具体地,预先训练的基于卷积神经网络的模型可以利用具有少量地面标记数据的边缘设备和微调方法来训练模型。因此,通过RGB、深度或热传感器捕获的视觉数据的现场计算可以以负担得起的方式成为可能。因此,这些类型的传感器捕获的原始数据不需要从家中发送到外面。因此,隐私、安全和带宽稀缺都不是问题。此外,用于上述目的的实时计算应当能够以经济的方式进行。
2021-04-28 cs.CV cs.HC eess.SP
A Review on Multisensor Data Fusion for Wearable Health Monitoring
本文综述可穿戴健康监测中的多传感器数据融合框架、分类、算法与跨领域应用,分析其优势、挑战及在多项生物医学推断任务中的前景。
2024-12-08 eess.SP
Breaking Barriers in Health Monitoring: Multi-Scenario Vital Sign Detection Using Mm-Wave MIMO FMCW Radar
本文提出基于毫米波FMCW雷达的多场景生命体征检测方法,通过改进Prony和MUSIC算法实现高精度非接触式心率与呼吸率监测,在临床和紧急场景中具有重要应用价值。
2025-08-28 eess.SP
Generalized Radio Environment Monitoring for Next Generation Wireless Networks
针对5G及下一代网络对环境信息的需求,提出覆盖无线环境全维度的广义无线环境监测(G-REM)概念及通用自包含框架,支撑构建更优的未来无线网络,并指出相关挑战与研究方向。
2020-08-27 eess.SP
Real-Time ECG Interval Monitoring Using a Fully Disposable Wireless Patch Sensor
心电图间期监测为心脏疾病的诊断提供了关键的见解。标准的12导联心电图通常被使用,然而,由于当前的COVID-19大流行,迫切需要一种远程监测解决方案,以减少医疗保健提供者对冠状病毒的暴露。本文介绍了一次性无线贴片生物传感器(VitalPatch)和相关平台功能,用于实时连续测量临床相关ECG间期,包括PR间期、QRS持续时间、QT间期、Bazett校正的QT间期(QTb)和Fridericia校正的QT间期(QTcF)。VitalPatch的性能通过比较其自动算法间期测量值与30名受试者中12导联ECG器械的手动注释全局间期来进行验证。间隔监测的准确性PR间期、QRS持续时间、QT间期(通过从全局间期中减去VitalPatch测量值计算的平均计时误差)为2.7+/-15.94 ms、-1.97+/-12.29 ms、-14.6+/-12.97 ms、-15.33 +/-14.11 ms和-15.08+/-13.69 ms,QTb和QTf。这些结果表明,VitalPatch是一种可行的解决方案,用于测量心电图间期,同时在大流行期间利用其远程监测功能。
2021-08-01 eess.SP physics.bio-ph q-bio.QM
Cloud-Connected Wireless Holter Monitor Machine with Neural Networks Based ECG Analysis for Remote Health Monitoring
本研究开发了一种基于神经网络和云连接的无线便携式Holter监护仪,通过深度学习模型实现准确率超88%的自动ECG分类,为贫困地区提供低成本、高效的心脏疾病远程筛查方案。
2023-10-21 eess.SP
Noise-Driven AI Sensors: Secure Healthcare Monitoring with PUFs
本文提出一种噪声驱动的AI传感器平台,将硬件噪声同时用于增强机器学习鲁棒性和通过PUF实现数据安全,在50 uW功耗下实现ECG异常检测准确率92%和98%的PUF唯一性,为远程医疗和物联网提供低功耗安全监测方案。
2025-06-05 eess.SP
Development of AI-cloud based high-sensitivity wireless smart sensor for port structure monitoring
港口结构由于暴露于盐水和碰撞环境中,定期进行结构监测是应对快速退化的关键。然而,大多数检查都是由人类在不规则的基础上进行的。为了克服这一复杂性,人们设计了许多与基于振动的传感器监测系统相关的研究。尽管如此,由于港口的振幅很小,很难测量环境振动,也很难确定靠泊的确切时间,这是主要的激励源。本研究开发了一种新型的基于云AI的无线传感器系统,该系统采用高灵敏度加速度计M-A352,其噪声密度为0.2uG/sqrt(Hz),超低噪声特性为0.003mg,采样频率为1000 Hz。传感器根据预定义的时间表或长测距仪触发。之后,通过称为Faster R-CNN的AI对象检测技术进行船舶检测,其中ResNet的主干网用于卷积部分。对检测到的锚箱坐标和尺寸进行进一步处理,以证明靠泊船舶。收集到的数据通过LTE CAT 1调制解调器在10 Mbps内自动发送到云服务器。该系统在韩国的实际港口现场安装了几天,作为对拟议系统的初步调查。此外,加速度,斜率和温度数据进行了分析,建议基于振动的端口状态评估的可能性。
2022-09-24 eess.SP
Criticality and Utility-aware Fog Computing System for Remote Health Monitoring
不断发展的远程健康监测系统允许持续监测患者的状况以及在医疗设施外进行预防和控制检查。然而,实时智能医疗应用提出了一个延迟约束,必须有效地解决。雾计算正在成为这种实时应用的有效解决方案。此外,不同的医疗中心正在被不断增长的基于物联网的远程医疗系统所吸引,以便通过租用Fog计算资源来获利。然而,考虑到医疗中心的利润,需要一种有效的算法模型来分配危急度感知智能医疗系统中有限的雾计算资源。因此,这项工作的目标是最大限度地提高系统的效用作为一个线性组合的医疗中心的利润和病人的损失计算。为了衡量利润,我们提出了一个基于统一定价的模型。此外,我们提出了一个交换为基础的启发式,以最大限度地提高系统效用。所提出的启发式测试的各种参数,并表现出接近最佳的关键意识在其核心。通过大量的模拟,我们表明,所提出的启发式算法实现了$96\%$的最优平均效用,在多项式时间的复杂性。
2022-04-02 cs.CY cs.GT eess.SP
Enabling Cardiac Monitoring using In-ear Ballistocardiogram on COTS Wireless Earbuds
本文提出TWSCardio系统,复用TWS耳机IMU捕捉耳内BCG,并经Bluetooth传输、信号增强与区域聚焦重建生成SCG,在100名受试者实验中实现抗运动、抗缺失和低采样率的准确心脏监测。
2025-01-12 cs.HC eess.SP
A thermoelectric generation system using waste heat recovery from petrochemical pipeline to power wireless sensor
本文提出一种带有优化无源散热器的热电发电系统,通过回收石化管道废热,在高温下为无线监测传感器持续供电,实验证明其在100-190°C下最低输出24.7mW,可供电60秒。
2023-04-08 eess.SP
Multisensor Data Fusion for Water Quality Monitoring using Wireless Sensor Networks
本文研究了层次式无线传感器网络在水质监测中的应用。采用层次结构,传感器的集合被划分为多个簇的传感参数的值几乎是恒定的,在每个簇。每个簇的成员将其感知信息发送到其对应簇的本地融合中心(LFC),在那里使用某种融合规则,将接收到的信息组合,然后可能发送到更高级别的中央融合中心(CFC)。一个两阶段的处理方案也被设想,其中第一阶段是专门用于检测在LFC,和第二阶段是专门用于估计在LFC和CFC。本文的重点是在LFC的决策融合的问题:我们提出了硬和软决策最大后验概率(MAP)算法,表现出灵活性,在最大限度地减少不正确的检测在第一阶段所施加的总成本。提出的算法进行了仿真,并与传统的融合技术。结果表明,所提出的技术的结果在较低的成本。此外,当传感器数量或污染量增加时,所提出的算法与现有方法之间的性能差距也会扩大。
2018-03-12 eess.SP
A Health Monitoring System Based on Flexible Triboelectric Sensors for Intelligence Medical Internet of Things and its Applications in Virtual Reality
Henan University(河南大学);University of Waterloo(滑铁卢大学)
本研究提出一种结合柔性可穿戴摩擦电传感器与深度学习的智能医疗物联网系统,通过嵌入四个传感器的腕带精准监测帕金森病患者的肢体运动、心脏及身份等,为Health 4.0社会提供低成本、高灵敏的全面评估方案。
2023-09-13 cs.AI cs.HC eess.SP