LTE CAT M1模塊爲輔助生活系統提供了寬帶和智能手機的替代方案

  根據聯合國的預測,60歲或以上的人口將佔世界人口的2050,佔22%,這一數字僅爲2000年度的10%。在同一時期,地球上活着的人總數將達到80億人。從絕對數字來看,60歲以上的年齡段將有17億多人。雖然我們活得更長,在晚年仍保持活力,但毫無疑問,我們社會中老年人人數的增加將給世界的衛生保健系統帶來更大的壓力。

  這就是爲什麼許多人認爲,新興的互聯網醫療的事情,或定性的描述,將迅速成熟,成爲解決方案的範圍從可穿戴技術的監控,如糖尿病狀況的一個重要組成部分,提供一個接近心臟活動恆定狀態。以個人助理的形式進行的技術也會提醒病人在他們忘記的情況下服藥。已經有幾個高姿態的例子,但我們可以看到更多定製的替代品,特別是醫療保健。專門使用自然語音識別的人工智能平臺的公司已經吸引了客戶。在這個領域,機器人技術的使用也有可能增加。

  新的、新的或潛在的疾病的早期診斷是另一個技術可以補充人類觸覺的領域,例如在家庭系統中使用血壓、體溫和脈搏。連接的設備現在是可用的,包括一系列的設備如心電監護儀、血糖儀、和肺活量計。數據上傳到一個雲平臺,病人或醫療專業人員可以訪問該平臺。

  雲平臺的出現爲醫療設備的連接將有助於加快這一新的模式,與商業解決方案的開源項目如能競爭。這些解決方案將被分類爲軟件即服務(SaaS)和平臺即服務(PaaS),並且可以與電子健康記錄(EHR)供應商加入,已經在市場上建立了良好的系統。


  輔助生活

  除了利用技術監測醫療條件外,它還將用於幫助老年人通過輔助生活獨立更長時間。這包括簡單但有效的確保一個人獨自生活依然能夠照顧自己通過監測其一般的活動方式,或使用電器。

  很有可能,這也是人們最不可能有寬帶連接或智能手機爲連接的輔助生活解決方案提供回程連接的可能性。如果沒有可靠的回程,就無法獲得監測數據。那些沒有寬帶或智能手機的人可能會成爲被遺忘的少數派。

  幸運的是,存在一種以蜂窩連接形式存在的解決方案。在3GPP規範13版本迎來了物聯網的一些新的技術,統稱爲lte-m.他們一般分爲lpwan,或低電力廣域網技術,解決了低帶寬連接長距離沒有建立和管理整個網絡基礎設施的複雜性的需要。將這些技術構建到LTE規範中爲物聯網打開了新的機會。

  所有部門的LTE貓M1圖像

  

  圖1:LTE貓M1有潛力幫助所有部門建立物聯網,包括醫療保健。(來源:凱利訊半導體)

  介紹的技術包括增強算法,也被稱爲LTE Cat M1,它支持低數據率和空中固件更新。它還包括模式,改善室內覆蓋,以及細胞塔切換支持(任何移動設備的關鍵)和語音LTE(VoLTE),這也可以被視爲任何平臺旨在提供醫療保健的關鍵。儘管有這些特點,但在某些情況下,在10年的時間裏,LTE貓M1模塊仍然可以從單個原電池中獲得很長的工作時間。

  這些模塊可以很容易地被用來作爲連接家庭的心臟,旨在提供輔助的生活功能,同樣地被用於家庭以外的連續服務,而不會成爲用戶的累贅負擔。幾個製造商現在正爲這個目的提供LTE CAT M1啓用模塊。


  模塊化的解決方案

  從u-blox的sara-r4支持LTE Cat M1和LTE Cat NB1;後者提供較低的帶寬,是面向更傾向於簡單的物聯網終端如智能傳感器,但也可以用於輔助生活中的應用。

  圖像sara-r4從u-blox

  

  圖2:從u-blox的sara-r4措施僅16毫米25毫米2.5毫米並提供LTE Cat M1和LTE nb-iot連接。(來源:凱利訊半導體)

  雖然模塊接受和理解AT命令,並且包括I2C、SPI、UART和USB接口,該設備可以以USB設備的形式出現在系統級,這意味着它可以與任何主機連接並由相關驅動程序控制。作爲接口與480 kbit/s最高傳輸速率的USB 2.0,USB接口將是最有效的方式將數據從主機處理器。

  圖3顯示了Skywire LTE Cat M1模塊(零件號nl-sw-lte-svzm20)來自NimbeLink。此模塊提供了用於終端設備的FCC認證,這意味着它可以在沒有任何進一步的測試或認證程序的情況下投入使用,使該模塊成爲連接平臺的理想選擇。模塊的接口與XBee接口標準兼容,使得它能夠與廣泛使用的開發工具或主機板。

  Skywire LTE Cat M1模塊圖像從NimbeLink

  

  圖3:貓的Skywire LTE M1模塊從NimbeLink是嵌入到產品準備量產。(來源:凱利訊半導體)

  支持開發商,NimbeLink也創造了nl-m1dk開發套件(圖4)。圖5所示的試劑盒框圖表示的Arduino兼容接口,有效地使它的盾牌。然而,它也可以通過USB連接到PC機。一旦通過PC機配置和枚舉爲USB設備,就可以使用從Windows主機上運行的任何合適的終端程序發送的命令來控制。

  對nl-m1dk開發工具包的形象從“NimbeLink

  

  圖4:從“NimbeLink的nl-m1dk開發工具包幫助開發者獲得了與LTE Cat M1連接運行。(來源:凱利訊半導體)

  對nl-m1dk開發工具包圖提供了Arduino兼容的標題

  

  圖5:開發套件提供的nl-m1dk Arduino兼容的標題。(來源:凱利訊半導體)


  平臺建設

  這些LTE M1 M1模塊的小輪廓意味着它們可以很容易地集成到患者或老年人攜帶的產品中。通過集成額外的傳感器,這樣的設備可能成爲一種檢測,如果有人跌倒了,或者相反,在一段較長的時間內保持無效。使用基於雲的人工智能,可以快速瞭解個人的模式,使平臺能夠在任何異常情況下向護理提供者發出警報。

  例如,從山頂實驗室bno080是9軸慣性測量單元,集成了三個傳感器和一個臂®皮質®-M0+單片機。三軸加速度計傳感器包括一個12位,16位和三軸陀螺儀傳感器發展博世三軸地磁傳感器,而單片機主機Hillcrest的SH-2軟件。這包括其motionengine DSP軟件,解釋由MEMS傳感器提供的原始數據並將其轉化爲精確表示的裝置的運動。

  通過通過藍牙、ZigBee或線程將“個人區域網絡”連接到設備上,它也可以成爲一個家庭中心,可以與家用電器或其他智能傳感器進行通信,以提供輔助生活。這可能包括窗戶和門上的傳感器,或者每個房間的溫度傳感器。光傳感器將提供進一步的信息,比如那天是否已經打開了窗簾。

  可能的傳感器的例子包括從羅姆半導體的bh1900nux-tr,採用雙線接口提供一個數字表示一個溫度範圍內的20°C + 85°C與±3°從德克薩斯儀器drv5032dudmrt超低功耗數字開關霍爾傳感器可以用於在窗口/門監控開關的設計精度;當配置爲5赫茲時,它只消耗0.54μ在AMS 1.8 V的tmd27723wa數字環境光傳感器的電源電壓有一個接近於人眼的響應更新其輸出,使理想的顯示器在一個房間的光線。

  上傳到一個基於雲的平臺並使用AI進行分析,所有這些“小數據”都有助於用戶的“大數據”視圖,以提供最少的隱私入侵監視。


  上網

  使用Raspberry Pi的3作爲主機,再加上nl-ab-rpi帽子或nl-m1dk開發套件和貓M1 Skywire LTE調制解調器,它是相對簡單的開始發展連接設備。安裝後Raspbian和PPP(點對點協議)的PI包,執行AT命令通過一個合適的終端程序將模塊在線。

  建立一個輔助生活的智能中心也可以快速而容易。越來越多的雲服務提供商提供適合於物聯網的平臺;其中一個例子就是亞馬遜的AWS物聯網服務。一旦連接,集線器可用於將數據推送到雲以便進一步處理。

  亞馬遜的AWS服務包括:物聯網的核心,它是一個託管的雲平臺,支持安全設備和雲之間的相互作用;AWS的物聯網設備管理服務,爲其提供了必要的管理大量設備的規模;和AWS的物聯網的分析,這是一個託管服務的機器學習的數據支持分析,使數據成爲洞察。

  一旦AWS帳戶被設置和訪問,下一步是註冊樹莓PI作爲一個'東西',在這一點上,它被分配一個REST API;一個獨特的標識符用於訪問服務。然後可以爲安全交換數據創建一個證書和一個公共密鑰和私有密鑰。下一步是在pi上安裝一個AWS物聯網SDK,比如嵌入式C SDK。分佈式源代碼,它包括MQTT運輸客戶和TLS的實現說明它們是如何使用的。SDK使設備訪問使用MQTT AWS IOT經紀人發佈/訂閱功能更容易,以及API的功能。一旦安裝了SDK,安全期間獲得的信息登記可以複製到aws_iot_config .h文件,如下圖所示。SDK中包含的示例應用程序現在可以執行了。亞馬遜還提供了C++,Python SDK,java和javascript,具有類似功能的。

  /從控制檯獲取

  / / =================================================

  #定義aws_iot_mqtt_host”a22j5sm6o3yzc5。物聯網。us-east-1。amazonaws .com”

  #定義aws_iot_mqtt_port 8883

  #定義aws_iot_mqtt_client_id”myraspberrypi”

  #定義aws_iot_my_thing_name”myraspberrypi”

  #定義aws_iot_root_ca_filename”root-ca.crt”

  #定義aws_iot_certificate_filename”4bbdc778b9證書。PEM。CRT”

  定義了“私人密鑰共享密鑰”

  / / =================================================

  圖6:將AWS物聯網設備註冊過程中生成的安全信息添加到SDK配置文件將使您的設備能夠與雲服務通信。


  結論

  技術已經在醫療保健中發揮了重要作用,但隨着全球人口老齡化的趨勢不斷變化,人們對老年人晚年生活方式的需求將越來越大。輔助生活是發展加速的重要領域。

  通過利用面向物聯網的蜂窩技術的力量,現在可以創建不依賴寬帶連接或接入智能手機的解決方案,以實現與雲的回程連接。這爲有助於提高社會生活質量的連接輔助生活解決方案開闢了一系列的可能性。

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