Проекты

Онлайн-мониторинг состояния домашних питомцев по параметрам физической активности

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг»

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа имени Маршала В.И. Чуйкова
Предметы: Информатика
Классы: 7 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

«Мы в ответе за тех, кого приручили». Эта известная фраза Экзюпери прекрасно описывает необходимость контроля состояния здоровья домашних любимцев. К сожалению, они не обладают возможностью рассказать о своём самочувствии, а хозяева, в свою очередь, не могут находиться возле своего питомца круглосуточно, чтобы объективно оценить его физическое и моральное состояние.

Существует реальная необходимость использования информативных критериев оценки состояния, причём эти критерии не должны иметь жёсткие рамки, а подстраиваться под индивидуальные особенности живых организмов, изменяться в долгосрочной перспективе, так как живой организм с течением времени изменяет свои параметры поведения, например, стареет.

Цель

Создание программного обеспечения, позволяющего, используя данные фитнес-браслета (стандартный человеческий фитнес-браслет, закреплённый на ошейнике питомца), получить, сохранить и проанализировать в режиме реального времени данные физической активности питомца с высокой частотой дискретизации. В случае критичного изменения состояния здоровья питомца – отправка хозяину на мобильное устройство (телефон) сообщения о необходимости принятия незамедлительных мер.

Задачи

  1. Обзор рынка существующих фитнес-браслетов и функционала приложений.
  2. Определение объективных критериев оценки состояния питомца.
  3. Создание прототипа и интерфейса ПО.
  4. Проведение функциональной эксплуатации разработанной программы.
  5. Внесение корректировки в программу на основании данных функциональной эксплуатации.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Персональный компьютер с установленным ПО (Linux, Python)
  • Фитнес-браслеты Xiaomi MiBand 2 и Xiaomi MiBand 3

Описание

Первым этапом работы был выбор надёжного, недорогого и широко распространённого фитнес- браслета. На данный момент им служит фитнес- трекер MiBand2, закреплённый на ошейнике собаки. В этом устройстве циклическое механическое перемещение в пространстве преобразуется в электрический сигнал посредством встроенного акселерометра, сигнал усиливается, фильтруется для отсекания шумовых и неинформативных компонент, проходит процесс аналого-цифрового преобразования и сохраняется во внутренней памяти устройства до 50 дней.

Следующим этапом было выявление возможности считывания данных с фитнес-браслета в режиме онлайн. Коммуникация установлена посредством протокола Bluetooth, полученные данные могут передаваться с мобильного устройства хозяина на его персональный компьютер. Получение данных, хранение и анализ реализованы в собственном программном обеспечении, написанном на языке Python.

Определены пять объективных критериев оценки физического состояния по параметрам статистических данных, реализованы процедуры сравнения краткосрочных статистических данных и данных в режиме реального времени с установленными границами нормального состояния. Реализован графический интерфейс программного обеспечения, отображающий критерии оценки.

 

Результаты работы/выводы

Создан работающий комплекс программного обеспечения, позволяющий с частотой выборки 1 минута получать данные физической активности – ускорение и шаги; проанализированы статистические данные за длительный период времени и созданы критерии математической модели нормального состояния, на сегодняшний день разработаны 5 критериев оценки физического состояния; реализованы процедура суточного/часового/пятиминутного скрининга и пробные уведомления о выходе из границ критериев нормального состояния.

Создан модуль передачи сообщений о критическом состоянии питомца хозяину на его мобильное устройство.

Перспективы использования результатов работы

Данный программный продукт в дальнейшем может не только использоваться для мониторинга поведения домашних питомцев, но и быть хорошим подспорьем при наблюдении состояния детей, больных и пожилых людей, ведь объективные данные о физической активности никогда не будут лишними для оценки состояния людей, находящихся в группе риска и не всегда имеющих возможность или желание адекватно описать своё состояние.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Конференция «Курчатовский проект» – призёр.

Конкурс Вернадского – диплом I степени.

Мнение автора

«Участие в проекте «Инженерный класс в московской школе» помогло представить результаты выполненного проекта на открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего». Было замечательно почувствовать себя разработчиком программного контента и научиться представлять результаты работы. Обмен мнениями во время представления проекта поможет его усовершенствовать и представить на следующей конференции!»