DESENVOLVIMENTO DE APLICATIVO PARA SUPERVISÃO DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO QUE ACIONA DIFERENTES DISPOSITIVOS POR MEIO DE UMA INTERFACE IHC VIA RSSF. Juliana Salgado Oliveira da Silva Faculdade de Análise de Sistemas CEATEC juliana.sos@puccampinas.edu.br Prof. Dr. David Bianchini Sistemas de Telecomunicações e Informática Gestão de Redes e Serviços CEATEC davidb@puc-campinas.edu.br Resumo: A iniciação científica descrita tem por objetivo projetar e construir uma interface humanocomputador - IHC a ser instalada em um celular (iphone) a qual permitirá a seu usuário supervisionar as ações de um paciente de Afasia que, via outra interface humano computador específica, instalada em um dispositivo tipo tablet, estará acionando alguns recursos presentes no seu entorno (como o acender/apagar de uma luz, ligar/desligar um ventilador, dentre outras). Ações estas viabilizadas por meio de uma rede de sensores sem fio RSSF. O supervisor seria a pessoa cuidadora desse paciente, que além de acompanhar todas as solicitações de seu celular, pode ser chamada em caráter de urgência pelo paciente, por um botão de pânico presente na interface do tablet. Espera-se estar oferecendo a este cuidador, um meio de acompanhar remotamente seu paciente, nos momentos que precise se afastar dele. Palavras-chave: RSSF, Supervisório, Afasia. Área do conhecimento: 03 - Engenharias 3.04.06.00-5 telecomunicações. 1. INTRODUÇÃO A Iniciação Científica descrita é parte de um projeto que tem por objetivo estudar a viabilidade de se montar um sistema de comunicação apoiado em uma rede de sensores RSSF, e plataforma Radiuino [1] para captura e transmissão de sinais por meio de duas interfaces humano computador IHC presentes em dois dispositivos, bastante comuns nos dias atuais, um tablet e um celular, tipo iphone. O trabalho busca a um paciente e seu cuidador maior qualidade de vida. Espera-se que o paciente, nos momentos de afastamento do cuidador, possa comandar um dispositivo como, por exemplo, o acender/desligar de uma lâmpada, ou ligar/desligar um ventilador etc. Acredita-se que assim se ofereça uma maior acessibilidade a pessoas que sofreram Acidente Vascular Cerebral AVC e são portadoras de Hemiplegia e Afasia não fluente [2], por meio do envio e recebimento de informações (sistema de comunicação experimental) melhorando assim sua adaptação e convívio em sociedade. A relevância de estudos e pesquisa nesta área trazem novas soluções com custos menores e maior abrangência através do uso das Tecnologias de Informação e Comunicação TIC e devido às possibilidades geradas pela crescente descoberta de novas arquiteturas de interoperabilidade [3]. O escopo do projeto, como um todo, baseia-se em três vertentes, uma interface junto ao paciente, uma RSSF e a monitoração de todo o processo. Inclui-se a possibilidade de um chamado de urgência em uma condição de pânico do paciente. Neste contexto, o objetivo da IC era estudar e elaborar o aplicativo para supervisão que permitisse gerenciar um sistema de comunicação onde o usuário através da interface acione dispositivos de controle (controlador de temperatura, luminosidade etc.) via um sistema de comunicação baseado em RSSF. 2. SISTEMAS SUPERVISÓRIOS Os sistemas supervisórios [4] permitem que sejam monitoradas e rastreadas informações de um processo produtivo ou instalação física. Tais informações são coletadas por meio de equipamentos de aquisição de dados e, em seguida, manipuladas, analisadas, armazenadas e posteriormente, apresentadas ao usuário. Estes sistemas também são chamados de SCADA (Supervisory Controland Data Aquisition). A seguir são apresentados algumas soluções para supervisão: 2.1 Cimplicity HMI O Cimplicity HMI [5] consiste em um sistema SCADA que, baseado no padrão cliente/servidor, promete um
menor tempo de resposta com custo reduzido e considerável aumento de produtividade. Sua licença é vendida de acordo com o número de entradas e saídas de cada servidor, chamadas de I/O Count (contagem de entradas e saídas). Quanto maior for o número de E/S o produto torna-se mais oneroso. 2.2 Eclipse E3 Elipse E3 é um sistema que tem como foco garantir uma grande conectividade, flexibilidade e principalmente confiabilidade. Indicado principalmente para sistemas críticos, onde cada parada do controle acarreta grandes prejuízos. O E3 permite também a comunicação com inúmeros protocolos e equipamentos, podendo ser utilizado tanto em sistemas locais como geograficamente distribuídos [6]. No geral é um supervisório ideal para empresas que tem equipamentos de diversos fabricantes, e se mostrou bastante estável, o que confirmou a segurança prometida para quem o utiliza. 2.3 Lintouch Considerando os outros sistemas supervisórios citados, fica impossível fazer uma comparação, pois toda a estrutura do Lintouch ainda está em fase de aperfeiçoamento, mas a importância deste projeto é clara, pois pode se fazer uma analogia com o sistema operacional Linux. O Lintouch é um sistema que ainda precisa de muito aperfeiçoamento, mas que tem tendência de se tornar um grande sistema por apresentar cada vez mais parceiros em seu desenvolvimento e também por ser gratuito [7]. 2.4 A plataforma genérica ScadaBr O ScadaBR pode ser acessado a partir de um navegador de Internet, preferencialmente o Firefox ou o Chrome. A interface principal do ScadaBR é de fácil utilização e oferece visualização das variáveis, gráficos, estatísticas, configurações dos protocolos, alarmes, construções de telas tipo IHC, tratadores de eventos, controle de usuário entre outros. Depois de configurar os protocolos de comunicação com os equipamentos e definir as variáveis (entradas e saídas) de uma aplicação automatizada, é possível montar interfaces de operador web utilizando o próprio navegador. Também é possível criar aplicativos personalizados, em qualquer linguagem de programação moderna, a partir do código fonte disponibilizado no site do ScadaBr via internet. É um software livre de código aberto e sem custo, com uma aplicação multiplataforma baseada em Java [8]. Analisando-se os sistemas existentes e considerando os requisitos desta pesquisa que são: aplicação com custo reduzido, disponibilidade de uma grande variedade de ferramentas e software livre, o ScadaBr é o que melhor se encaixa no perfil da Iniciação. 3. AFASIA Inicialmente deve-se esclarecer o conceito de afasia. De acordo com ABC SAÚDE [9] Afasia A (=não) fasia (=falar) significa por este motivo que uma pessoa não é mais capaz de falar o que gostaria. A principal causa da afasia é o AVC [9] que resulta em uma lesão cerebral. Se como resultado de uma lesão cerebral uma ou mais partes do uso da linguagem pararem de funcionar apropriadamente, isto é chamado afasia. 3.1. Perfil do paciente afásico Ao observar alguns casos no Hospital e Maternidade Celso Pierro sob a orientação de uma professora especialista em fonoaudiologia da Pontifícia Universidade Católica de Campinas, conseguiu-se compreender o perfil de alguns pacientes para visualizar com clareza suas necessidades e limitações com a finalidade de estabelecer um perfil. Inicialmente foi possível observar em ambiente próprio, separado e restrito, o acompanhamento e o estudo desses problemas realizados pelas alunas de fonoaudiologia. Foi solicitado que seus pacientes colocassem algumas imagens na sequência lógica, por exemplo, no cultivo de um vegetal: primeiro plantar a semente, depois regar a terra e por fim mostraria a imagem do vegetal já desenvolvido em um vaso. Observou-se que em algumas ocasiões (é sempre bom lembrar que em afasia cada caso é um caso), os pacientes podem ter apresentado mais de um dos sintomas de afasia como: Dificuldade em compreender o que era para ser feito, ou seja, ordenar as imagens. Compreender o que era para ser feito, porém, na metade da atividade esquecer e então a médica ter que explicar várias vezes durante a consulta. Dificuldade em completar a sequência lógica corretamente. Dificuldade em movimentar as imagens. Dificuldade na comunicação oral.
Descrição distorcida das imagens apresentadas quando da sua análise. Devido à complexidade dos inúmeros casos, estabeleceu-se um perfil de um afásico com dificuldades motoras que se justifique a necessidade da automação residencial. 4. METODOLOGIA Dentro do escopo do projeto especificamente na IC, foi efetuado o estudo sobre interface humanocomputador IHC [10] e a respeito de sistemas de supervisão [8] que permitissem a elaborar um aplicativo para integração dos diferentes módulos, interface, rede e supervisório que atendessem parâmetros de qualidade e facilidade de utilização. Após o desenvolvimento do módulo de supervisão este foi integrado à rede para realização de testes, com a validação da transmissão dos comandos desejados e a análise de qualidade monitorando-se os resultados finais no controle de diferentes dispositivos. 4.1 Desenvolvimento da interface para supervisão O sistema surgiu da necessidade do deficiente portador de afasia, obter uma melhor qualidade de vida e, mesmo que minimamente, diminuir sua dependência para com seu cuidador. Estima-se que o instrumento deva ser usado por um período não longo, cerca de uma hora, dando chance de que o cuidador possa se ausentar e fazer alguma outra atividade, mas com a possibilidade de obter informações online em um dispositivo móvel. Ao sentir a necessidade de acionar um dispositivo, o usuário lançará mão de um aplicativo desenvolvido em uma IC em paralelo visualizado em um Tablet, tocando em uma determinada imagem para que a ação possa ser realizada. O aplicativo desenvolvido terá duas telas, uma relacionada às necessidades pessoais evidenciando-se o caso de emergência em que é enviado um alerta ao cuidador por e-mail, para que este retorne imediatamente, conforme Figura 1, e outra tela representando as automações conforme Figura 2. Figura 1. Interface Aplicativo utilizado pelo paciente (desenvolvimento pela IC em paralelo) Figura 2. Interface Aplicativo utilizado pelo paciente (desenvolvimento pela IC em paralelo) Por fim, escolhida a imagem através do toque na tela do Tablet, este se comunicará com o reator instalado no dispositivo e será acionado. Paralelamente ao aplicativo, atua o sistema supervisório, responsável pela supervisão do processo, para que em caso de falhas o cuidador possa intermediar e tomar providências, conforme protótipo da Figura 3, recebendo notificações e alarmes periodicamente via e-mail. Além da visualização das solicitações feitas, garantindo a supervisão do processo. Figura 3. Interface página web sistema supervisório (desenvolvida por esta IC) a ser utilizada pelo cuidador. Baseando-se nas premissas apresentadas, o protótipo da página de supervisão desenvolvido se apoiou na premissa de que deveria ser uma interface simples e intuitiva. Considerou-se aqui que seu usuário,
geralmente não viria a ter muitos conhecimentos na área da informática. Este pressuposto induziu a se optar por seguir o padrão da interface do afásico para os itens de automação, facilitando a aprendizagem do sistema. Buscou-se também seguir os conceitos de usabilidade propostos por Nielsen [11] bem como foram definidos guidelines, ou seja, regras que a interface deve seguir de modo a ser fácil e simples de manipulá-la, conforme se pode observar nos principais definidos nas Tabelas I,II,III e IV. Guideline 1 Tabela 1. Primeiro Guideline Prover informação de dispositivos acionados. Se uma porta estiver aberta a interface de supervisão deve exibi-la como tal. O cuidador deve ser capaz de obter informações em tempo real a respeito do afásico. Tabela 2. Segundo Guideline Guideline 2 Guideline 3 Prover informações de necessidades solicitadas Se o afásico no dispositivo solicitar sede, fome, ou qualquer necessidade deve ser exibida na interface de supervisão. O cuidador deve ser capaz de obter informações em tempo real. Tabela 3. Terceiro Guideline Prover relatório de atividades. Exibir todas as solicitações da ultima hora. Acompanhamento de todo o período ausente. Guideline 4 Tabela 4. Quarto Guideline Padronizar tamanho dos ícones. Todos os ícones que exibem as solicitações devem possuir o mesmo tamanho O design deve ser organizado, mantendo-se as proporções a um tablet de sete polegadas. Partindo dos guidelines definidos, o protótipo foi apresentado a uma especialista em fonoaudiologia da Pontifícia Universidade Católica de Campinas, que trabalha com pacientes afásicos e após sua aprovação iniciou-se a etapa do desenvolvimento. 4.2 Desenvolvimento da aplicação O desenvolvimento inicia-se configurando as variáveis do sistema, ou seja, os data sources e data points. Primeiramente devem-se configurar os data sources, definidos do tipo Radiuino para as automações e do tipo virtual para as necessidades pessoais. Configurados estes a próxima etapa consiste em definir os data points, variáveis do tipo binário que controla o estado do dispositivo do Radiuino (1 para ligado ou 0 para desligado), ou no caso de necessidades pessoais ( 1 para solicitado e 0 para não solicitado). As modificações feitas no sistema só são vistas ao reiniciar o servidor utilizado pelo aplicativo Apache Tomcat [12] e então as imagens podem ser visualizadas no desenvolvimento da interface. O design foi alterado devido ao tamanho em que foi desenvolvido, no caso para um tablet de sete polegadas, buscando deixar a interface o mais simples possível e sem informações ambíguas. No design inicial pode ser visto se um dispositivo está acionado através das imagens ou dos ícones acompanhados de texto, que na nova versão somente será visualizado pela imagem, buscando tornar mais intuitivo possível, mantendo-se texto e ícone somente para os itens de necessidade pessoal, conforme Figura 4.
Figura 5. Integração das três iniciações. Figura 4. Visualização gráfica do aplicativo no sistema ScadaBr. Para que o cuidador obtenha informação da atividade do paciente no momento de ausência, devem-se configurar os watch lists, que são as variáveis monitoradas. Também gerenciar alarmes, pois quando for solicitado pelo botão emergência, o cuidador deve ser notificado via e-mail, sendo essencial que seja configurado o período do envio do mesmo. Seguindo-se os passos descritos concluiu-se o desenvolvimento do aplicativo supervisório. No desenvolvimento evidencia-se a maleabilidade do sistema ao desenvolver a interface gráfica. Entretanto o ScadaBr apresenta atualmente problemas de compatibilidade quando se importa um aplicativo de um computador para o outro e ocorre de ambos não possuírem a mesma versão instalada. Este fato pode gerar problemas caso o usuário não tenha bons conhecimentos de informática. Outro ponto relevante no desenvolvimento do projeto foi observar que o TomCat muitas vezes se mostrou um serviço instável pois a aplicação parava e voltava a funcionar, sem que nada fosse feito. 4.3 Testes A etapa de testes consistiu na integração das três IC s (Figura 5), ou seja, o protótipo de uma residência automatizada, o acionamento do protótipo através do acionamento de uma interface disponível em um dispositivo móvel (Figura 5) e por fim a supervisão desse processo (Figuras 7 e 8). Os resultados obtidos atenderam as expectativas. Podem-se visualizar as solicitações no sistema supervisório, conforme foi proposto. Figura 6. Acionamento da maquete através do dispositivo móvel. Figura 7. Supervisório exibindo que a luz está acesa, assim como foi acionado.
Figura 9. Supervisório exibindo solicitação de fome e dor conforme solicitado no aplicativo. É importante salientar que nas figuras a interface de supervisão está presente em um microcomputador apenas por questão de visualização, visto que na figura 5 a imagem, no celular, ela fica muito pequena. 5. ANÁLISE DOS RESULTADOS Concluídos os testes juntamente com as IC s em paralelo, foi feita uma demonstração à especialista em fonoaudiologia da Pontifícia Universidade Católica de Campinas. Foi a mesma professora que havia aprovado o protótipo inicial e considerou-se importante que a mesma especialista avaliasse o resultado final. O trabalho foi aprovado por ela e considerados atendidos os pressupostos do projeto. Foram sugeridas melhorias futuras com relação ao tamanho dos botões da interface que ficaria junto ao paciente e que acionam os dispositivos de automação. Com relação a esta IC evidenciou-se a importância do envio de e-mail e ativação do sinal sonoro de alerta, para que o cuidador sinta-se confortável e possa monitorar o paciente no tempo em que estiver ausente. O projeto inicialmente propunha o uso da voz para ativar os dispositivos, entretanto, devido ao fato do aplicativo utilizado não permitir o controle por voz, esta funcionalidade não foi implementada, ficando como sugestão futura o desenvolvimento da mesma partindo da premissa que seja escolhida outra plataforma que não o ScadaBr. 6. CONCLUSÃO A pesquisa científica realizada pôde proporcionar a experiência de acompanhar a realidade, neste caso foi a realidade dos pacientes afásicos bem como a de seus cuidadores. Pôde-se observar a escassez de recursos disponíveis bem como o alto custo dos mesmos. Evidenciando-se a importância do projeto de pesquisa que permite ao cuidador uma melhora em sua qualidade de vida, garantido uma autonomia de um período de uma hora, com custos reduzidos comparados aos recursos disponíveis no mercado. AGRADECIMENTOS Os agradecimentos vão ao Prof. Dr. David Bianchini, Prof. Luciana Granja, Prof. Dr. Omar Branquinho, Prof. Dr. José Oscar Fontanini pelo esclarecimento de dúvidas referentes às suas respectivas especialidades. Aos alunos Bruna Aveiro e Davi Mazargão, pela colaboração durante o desenvolvimento da pesquisa, cujas respectivas iniciações em paralelo contribuíram para que todo o conjunto se integrasse perfeitamente. REFERÊNCIAS [1] Arduino (2014), Reference, capturado online em 25/06/2014 de< http://www.arduino.cc/>. [2] PANHOCA I. (2013), O papel do cuidador na clínica fonoaudiológica dando voz a quem cuida de um sujeito afásico, capturado online em 30/03/13 de < revistas.pucsp.br/index.php/dic/article/download/ 6673/4833 >. [3] Hummel, G. S. (2006), ehealth: o iluminismo digital chega a saúde. São Paulo: Editora STS. [4] Elipse Knowledgebase (2013), O que são sistemas supervisórios. Capturado online em 10/08/2013 em http://kb.elipse.com.br/ptbr/questions/62/o+que+s%c3%a3o+sistemas+super vis%c3%b3rios%3f> [5] GE Intelligent Plataforms (2014), Cimplicy HMI, capturado online em 10/06/2014 de <http://www.geip.com/products/proficy-hmi-scada-cimplicity/p2819>. [6] Elipse Software (2014), Eclipse E3, capturado online em 10/06/2014 de <http://www.elipse.com.br/port/index.aspx>. [7] LinuxSCADA (2014), Lintouch, capturado online em 18/07/2014 de <http://linuxscada.info/lintouch.htm>. [8] ScadaBr (2014), Você já conhece o ScadaBr, capturado online em 22/07/2014 de < http://www.scadabr.com.br/>. [9] ABC Saúde (2013), Afasia. Capturado online em 12/08/2013 de <http://www.abcsaude.com.br/artigo.php?>. [10] Rocha. V. H.; Baranauskas, C. C. (2003),Design e avaliação de interfaces humano-computador. Campinas: NIED/UNICAMP. [11] Nielsen, J., Loranger H. (2007), Usabilidade na Web. Rio de Janeiro, Elsevier. [12] TomCat (2014), Apache Tomcat. capturado online em 03/08/2014 de < http://tomcat.apache.org/>.