Nhiệm vụ của đề tài là xây dựng một ứng dụng thông qua đồng hồ thông minh kết hợp trí tuệ nhân tạo và hệ thống máy học phát hiện và cảnh báo té ngã; Ứng dụng phải đáp ứng được các tác vụ cơ bản, đồng thời phải hoạt động ổn định và có hiệu suất cao, đảm bảo được hiệu quả nhận diện té ngã chính xác và kịp thời.
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ỨNG DỤNG ĐỒNG HỒ THÔNG MINH PHÁT HIỆN TÉ NGÃ SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO & MÁY HỌC Giảng viên hướng dẫn : KS Nguyễn Trọng Minh Hồng Phước Sinh viên thực hiện: Lê Bùi Phương An – 20DPM TP Hồ Chí Minh, 2021 KHOA CƠNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ỨNG DỤNG ĐỒNG HỒ THÔNG MINH PHÁT HIỆN TÉ NGÃ SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO & MÁY HỌC Giảng viên hướng dẫn : KS Nguyễn Trọng Minh Hồng Phước Sinh viên thực hiện: Lê Bùi Phương An – 20DPM TP Hồ Chí Minh, 2021 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghệ 4.0 ngày phát triển, ứng dụng công nghệ thông tin vào đời sống xem yếu tố mang tính định hoạt động tổ chức, công ty, nhà trường, đóng vai trị quan trọng, tạo bước đột phá mạnh mẽ Đặc biệt y tế, áp dụng ứng dụng Khoa học – Công nghệ vào cơng tác phát hạn chế té ngã bước tiến bộ, có đầu tư tầm nhìn cho xã hội Với phương hướng đó, kết hợp với tìm hiểu nghiên cứu thực hướng dẫn giảng viên Trường Đại học Quốc tế Sài Gịn, nhóm em mong muốn đưa giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin mà cụ thể trí tuệ nhân tạo hệ thống máy học để tạo ứng dụng, hệ thống có khả phát hiện, cảnh báo chấn thương té ngã Ứng dụng đồng hồ thơng minh kết hợp trí tuệ nhân tạo hệ thống máy học phát tẽ ngã xây dựng phát triển hiệu hơn, đặc biệt khắc phục thiếu sót phương pháp cũ, để cải thiện độ xác việc phát cảnh báo té ngã Bởi tính ứng dụng cấp thiết đó, ý tưởng sản phẩm nhóm chúng em hình thành dần hồn thiện, kỳ vọng trở thành công cụ hữu hiệu phục vụ cho xã hội Nội dụng báo cáo làm rõ ứng dụng 3 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI - Xây dựng ứng dụng thông qua đồng hồ thơng minh kết hợp trí tuệ nhân tạo hệ thống máy học phát cảnh báo té ngã: Có khả phát hiện, nhận diện cảnh báo té ngã với độ xác cao Khắc phục, giảm thiểu khuyết điểm phương pháp quản lý cũ Dễ dàng lắp đặt, sử dụng đặc biệt cho người lớn tuổi trẻ em - Ứng dụng phải đáp ứng tác vụ bản, đồng thời phải hoạt động ổn định có hiệu suất cao, đảm bảo hiệu nhận diện té ngã xác kịp thời - Đặc biệt, ứng dụng đồng hồ tạo phải phù hợp với thực tế, có thiết kế nhỏ gọn, chắn, khơng phức tạp để lắp đặt sử dụng để phù hợp sử dụng cho người lớn tuổi trẻ em Đồng thời có giá thành chi phí sản xuất thấp, khả mở rộng, nâng cấp cần thiết 4 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.2 Khảo sát thực trạng 1.3 Đánh giá 1.4 Đối tượng phạm vi ứng dụng 1.5 Cấu trúc báo cáo CHƯƠNG 2: CƠ SỞ HOẠT ĐỘNG 2.1 Sơ đồ hệ thống: 2.2 Danh sách đối tượng hệ thống: 2.3 Thiết kế hệ thống: 2.4 Mơ tả ngun lí hoạt động: 2.5 Một số kết dự đoán CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 10 3.1 Các thành phần chức ứng dụng: 10 3.2 Thiết kế giao diện ứng dụng: 10 3.3 Thiết kế ứng dụng: 11 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 12 4.1 Những vấn đề giải quyết: 12 4.2 Những vấn đề chưa giải quyết: 12 4.3 Hướng phát triển tương lai: 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu - Nghiên cứu việc ứng dụng tảng trí tuệ nhân tạo hệ thống máy học - Nghiên cứu tận dụng lợi cảm biến nhúng để phát chuyển động vị trí thể, chẳng hạn gia tốc kế, từ kế quay hồi chuyển, chi phí phương pháp tiếp cận dựa thiết bị đeo thấp, việc lắp đặt vận hành không phức tạp người cao tuổi 1.2 - Khảo sát thực trạng Té ngã dẫn đến thương tích chết người trở thành thách thức lớn bỏ qua người cao tuổi Trong vài năm gần đây, loại phương pháp tiếp cận khác đề xuất lĩnh vực phát té ngã, giải thích phân thành ba loại: dựa thiết bị đeo được, dựa cảm biến môi trường dựa tầm nhìn - Hiện nay, có số nghiên cứu, phát minh thiết bị phát té ngã đeo tay, nhiên hiệu nhận diện té ngã chưa cao, giá thành đắt đỏ khơng thể áp dụng thực tế Chính chưa có thiết bị thực có hiệu việc phát cảnh báo chấn thương té ngã 1.3 Đánh giá 1.3.1 Chức tại: - Phát vị trí, tư khác thường người dùng - Gửi thông báo điện thoại thông minh thông qua số điện thoại ứng dụng té ngã - Đo huyết áp nhịp tim số loại đồng hồ thông minh hãng Apple, Xiaomi, Samsung,… 1.3.2 Định hướng nghiên cứu - Ứng dụng trí tuệ nhân tạo hệ thống máy học để phát triển nên đồng hồ phát té ngã kết nối với ứng dụng điện thoại thông qua hệ thống nhận diện phát cảnh báo té ngã 1.4 - Đối tượng phạm vi ứng dụng Đối tượng: người lớn tuổi trẻ em 6 - Phạm vi: trước tiên quy mô nhỏ, sau mở rộng sản phẩm ứng dụng toàn xã hội 1.5 Cấu trúc báo cáo - Chương 1: TỔNG QUAN - Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM - Chương 4: KẾT LUẬN 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ HOẠT ĐỘNG 2.1 Sơ đồ hệ thống: Andruino Uno HC-06 Bluetooth Module ADXL345 Module Minibreadboard Male & Female jumper wires 2.2 - Danh sách đối tượng hệ thống: Đề tài xây dựng hệ thống giám sát té ngã dựa tảng Andruino, Windows IoT Microsoft Azure để phát bất thường di chuyển theo thời gian thực - Dữ liệu cung cấp từ cảm biến gia tốc kế ba chiều cung cấp Andruino với ADXL345 2.3 Thiết kế hệ thống: 2.4 Mô tả nguyên lí hoạt động: Thiết bị Windows IoT (server) nhận liệu truyền thông qua cloud, định hướng đối tượng thuật toán phát té ngã, tổng hợp liệu nhận để tranning cho hệ thống nhận diện, phát té ngã Có hai module thuật toán nhận dạng tư phát ngã Đầu tiên, đọc giá trị x, y z tạo thành từ cảm biến gia tốc kế Sau đó, tính tốn chuẩn L2 x, y z Điều sử dụng module nhận dạng tư phát ngã Trong module nhận dạng tư thế, tư người dùng phân loại thành ba tư bản: ngồi, đứng Các giá trị “y” áp dụng ngưỡng để tìm hướng Sử dụng tốc độ biến thiên định mức L2 với gia tốc trọng trường (9.8 m/s2), phân loại liệu thành chuyển tiếp trạng thái Các giá trị x, y z tạo thành từ cảm biến gia tốc kế chuyển tiếp lên cloud đến server sử dụng để tranning cho thuật toán phát té ngã Module phát té ngã tìm kiếm mẫu cụ thể tín hiệu nhận từ client Hình bên đại diện cho mẫu điển hình L2 kiện té ngã 9 Nếu hiệu số cực tiểu liên tiếp cực đại lớn 2g, kết đưa “té ngã” Quyết định cuối trường hợp ngã dựa kết đầu module nhận dạng tư định ngã Khi phát ngã, định từ module nhận dạng tư cho biết có phải “trạng thái giả” hay không Nếu trạng thái bộ, định kiện té ngã bị hủy bỏ Một số kết dự đoán 2.5 Module Module phát té ngã nhận dạng tư Kết cuối Té ngã Đi Bình thường Té ngã Đứng Bình thường Té ngã Ngồi Té ngã Té ngã Không xác định Té ngã 10 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 3.1 Các thành phần chức ứng dụng: - Thành phần giao diện: bao gồm hình thể chức hệ thống xác định giá trị thể vị trí đối tượng sử dụng thông qua cảm biến gia tốc kế ba chiều - Thành phần chức năng: chức đăng nhập, đăng xuất, thông tin người dùng, kiểm tra lịch sử nhận diện tư người dùng thời điểm khác - Thành phần xử lý: hệ thống nhận diện, phát té ngã với module nêu trên, xử lí đưa kết luận kiện té ngã người dùng tư người dùng thời điểm thực 3.2 Thiết kế giao diện ứng dụng: 3.2.1 Giao diện hệ thống: - Người dùng muốn mua phải tiến hành đăng nhập vào hệ thống theo tài khoản đăng kí Khi đăng nhập người dùng phải điền đầy đủ thông tin cá nhân, số điện thoại để hệ thống gửi tin nhắn cảnh báo trường hợp phát đối tượng sử dụng có xảy kiện té ngã 11 3.2.2 Giao diện ứng dụng: - Giao diện hiển thị tất số cho biết vị trí đối tượng sử dụng lúc kết luận tư thực 3.3 Thiết kế ứng dụng: - Ứng dụng điện thoại viết ngôn ngữ C tảng Visual Studio: 12 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 Những vấn đề giải quyết: - Xây dựng thành công thiết bị đo thay đổi trạng thái hành động đối tượng sử dụng - Kết đo được đưa hệ thống xử lí cho kết phát kiện té ngã với độ xác gần tuyệt đối - Hệ thống xử lí lưu trữ thơng tin lần đo khác cho kết xử lí nhanh, kịp thời cảnh báo tình trạng té ngã 4.2 Những vấn đề chưa giải quyết: - Chưa sản xuất đồng hồ nhỏ gọn với chi phí sản xuất thấp để đưa sử dụng rộng rãi thị trường - Chưa thử nghiệm sử dụng nhiều nên hệ thống cịn sai sót sở liệu chưa hồn thiện kết xác 4.3 Hướng phát triển tương lai: - Trong tương lai nhóm muốn hướng phát triển hệ thống phát hiện, nhận diện cảnh báo té ngã trở nên hoàn thiện Tăng độ xác, tốc độ xử lí nhanh Thiết bị đeo tay nhỏ gọn hơn, giá thành chi phí sản xuất thấp Nâng cấp hệ thống cập nhật thường xuyên Tích hợp thêm nhiều chức đo huyết áp, nhịp tim định vị từ xa ...1 KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ỨNG DỤNG ĐỒNG HỒ THÔNG MINH PHÁT HIỆN TÉ NGÃ SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO & MÁY HỌC Giảng viên hướng dẫn : KS Nguyễn Trọng Minh Hồng Phước... đồng hồ thông minh hãng Apple, Xiaomi, Samsung,… 1.3.2 Định hướng nghiên cứu - Ứng dụng trí tuệ nhân tạo hệ thống máy học để phát triển nên đồng hồ phát té ngã kết nối với ứng dụng điện thoại thông. .. báo cáo làm rõ ứng dụng 3 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI - Xây dựng ứng dụng thơng qua đồng hồ thơng minh kết hợp trí tuệ nhân tạo hệ thống máy học phát cảnh báo té ngã: Có khả phát hiện, nhận diện cảnh báo