Sistema de Monitoramento de Idosos com Convulsões (Caso de Estudo: Centro de Apoio à Velhice de Nhangau Cidade da Beira - 2023) PDF

**SISTEMA DE MONITORAMENTO DE IDOSOS COM CONVULSÕES** **(CASO DE ESTUDO: CENTRO DE APOIO À VELHICE DE NHANGAU CIDADE DA BEIRA)** **Lucas Samuel Mavida** UNIVERSIDADE ZAMBEZE FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS CURSO DE ENGENHARIA INFORMÁTICA **SISTEMA DE MONITORAMENTO DE IDOSOS COM CONVULSÕES** **(CASO DE ESTUDO: CENTRO DE APOIO À VELHICE DE NHANGAU CIDADE DA BEIRA)** Lucas Samuel Mavida BEIRA 2023 UNIVERSIDADE ZAMBEZE FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS CURSO DE ENGENHARIA INFORMÁTICA **SISTEMA DE MONITORAMENTO DE IDOSOS COM CONVULSÕES** **(CASO DE ESTUDO: CENTRO DE APOIO À VELHICE DE NHANGAU CIDADE DA BEIRA)** Lucas Samuel Mavida Monografia apresentada a Faculdade de Ciências e Tecnologia como requisito parcial para a obtenção de grau de Licenciatura em Engenharia Informática. BEIRA 2023 **DECLARAÇÃO** Eu, **Lucas Samuel Mavida** declaro que esta monografia é resultado do meu próprio trabalho e está a ser submetida para a obtenção do grau de licenciatura em Engenharia Informática na Universidade Zambeze, Beira. Ela não foi submetida antes para obtenção de nenhum grau ou para avaliação em nenhuma outra universidade. Beira, aos\_\_\_ de \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ de 2023 \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ (Lucas Samuel Mavida) **DEDICATÓRIA** Dedico este Trabalho de Conclusão de Curso a minha família pelo apoio que me tem oferecido, especialmente ao meu pai Samuel Mavida, a minha mãe Mica Tomas C. Maliango e a meus irmãos. **AGRADECIMENTOS** Em primeiro lugar, Agradeço, a Deus por sua constante presença nas realizações da minha vida. Aos meus pais por terem me apoiado em todas as decisões e que são a razão da minha estadia no ambiente académico da Universidade Zambeze e em particular aos seus conselhos que me motivaram bastantemente. Aos meus irmãos pelo incentivo material e apoio moral. Aos docentes do curso de Engenharia Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT), pelos seus ensinamentos. De forma especial, agradeço ao meu orientador Eng° Sérgio Gonçalo pela grande ajuda durante o processo da elaboração da presente monografia, pela paciência, disponibilidade, e principalmente pelas críticas que foram bastante construtivas. Também agradeço a todos aqueles que directa ou indirectamente contribuíram para a elaboração deste trabalho. EPÍGRAFE Amor é uma planta de origem celestial, para obtê-lo é necessário cultivá-lo. Hellen G. White **ÍNDICE** [[RESUMO] i](#resumo) [[ABSTRACT] ii](#abstract) [[LISTA DE FIGURAS] iii](#lista-de-figuras) [[LISTA DE TABELAS] iv](#lista-de-tabelas) [[CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO] 1](#_Toc135860104) [[1.1.] [INTRODUÇÃO] 1](#introdu%C3%A7%C3%A3o) [[1.2.] [PROBLEMATIZAÇÃO] 2](#problematiza%C3%A7%C3%A3o) [[1.3.] [HIPÓTESE] 2](#hip%C3%B3tese) [[1.4.] [OBJECTIVOS] 2](#objectivos) [[1.4.1.] [Objectivo Geral] 2](#objectivo-geral) [[1.4.2.] [Objectivos específicos] 3](#objectivos-espec%C3%ADficos) [[1.5.] [JUSTIFICATIVA] 3](#justificativa) [[1.6.] [METODOLOGIA] 4](#metodologia) [[1.6.1.] [Métodos teóricos] 4](#m%C3%A9todos-te%C3%B3ricos) [[1.6.2.] [Procedimentos e Técnicas de Pesquisa] 4](#procedimentos-e-t%C3%A9cnicas-de-pesquisa) [[1.7.] [ESTRUTURA DA MONOGRAFIA] 4](#estrutura-da-monografia) [[CAPÍTULO II -- REVISÃO DA LITERATURA] 6](#cap%C3%ADtulo-ii-revis%C3%A3o-da-literatura) [[2.1.] [Convulsão] 6](#convuls%C3%A3o) [[2.1.1.] [Crise convulsiva no idoso] 6](#crise-convulsiva-no-idoso) [[2.2.] [TECNOLOGIAS UTILIZADAS] 7](#tecnologias-utilizadas) [[2.2.1.] [Arduíno] 7](#ardu%C3%ADno) [[2.2.2.] [Sensor de Vibração SW-420] 9](#sensor-de-vibra%C3%A7%C3%A3o-sw-420) [[2.2.3.] [Módulo Bluetooth HC-06] 9](#m%C3%B3dulo-bluetooth-hc-06) [[2.2.4.] [Buzzer (EstÍmulo acústico alerta)] 10](#buzzer-est%C3%ADmulo-ac%C3%BAstico-alerta) [[2.2.5.] [Chave botão com trava] 10](#chave-bot%C3%A3o-com-trava) [[2.2.6.] [Led] 11](#led) [[2.3.] [Linguagem de Programação] 11](#linguagem-de-programa%C3%A7%C3%A3o) [[2.3.1.] [Conceito] 11](#conceito) [[2.3.2.] [Linguagem de Programação de Arduíno] 12](#linguagem-de-programa%C3%A7%C3%A3o-de-ardu%C3%ADno) [[2.3.3.] [Bibliotecas de Arduino] 14](#bibliotecas-de-arduino) [[2.3.4.] [IDE Arduino] 14](#ide-arduino) [[2.4.] [Sistema Operacional Android e Armazenamento] 15](#sistema-operacional-android-e-armazenamento) [[2.5.] [Shared Preferences] 16](#shared-preferences) [[2.6.] [Fritzing] 17](#fritzing) [[2.7.] [Diagramas UML] 17](#diagramas-uml) [[Capítulo III - Desenvolvimento do sistema] 17](#cap%C3%ADtulo-iii---desenvolvimento-do-sistema) [[3.1.] [Descrição do Sistema] 17](#descri%C3%A7%C3%A3o-do-sistema) [[3.2.] [Arquitetura do Sistema] 18](#arquitetura-do-sistema) [[3.3.] [Etapas de Desenvolvimento do Sistema] 19](#etapas-de-desenvolvimento-do-sistema) [[3.4.] [Análise de Requisitos] 20](#an%C3%A1lise-de-requisitos) [[3.5.] [Descrição de Requisitos] 20](#descri%C3%A7%C3%A3o-de-requisitos) [[3.6.] [Prototipagem] 22](#prototipagem) [[3.6.1.] [Módulo Bluetooth HC-06] 23](#m%C3%B3dulo-bluetooth-hc-06-1) [[3.6.2.] [Sensor de vibração SW-420] 23](#sensor-de-vibra%C3%A7%C3%A3o-sw-420-1) [[3.6.3.] [Esquema do circuito do sistema] 23](#esquema-do-circuito-do-sistema) [[3.7.] [Software] 24](#software) [[3.7.1.] [Aplicação Android] 24](#aplica%C3%A7%C3%A3o-android) [[3.7.1.1.] [Diagrama de caso de uso da aplicação] 24](#diagrama-de-caso-de-uso-da-aplica%C3%A7%C3%A3o) [[3.7.1.2.] [Fluxograma de Visualização do Estado dos Dispositivos ou Aparelhos] 26](#fluxograma-de-visualiza%C3%A7%C3%A3o-do-estado-dos-dispositivos-ou-aparelhos) [[3.7.1.3.] [Diagrama de Actividades] 26](#diagrama-de-actividades) [[3.7.1.4.] [Diagramas de Sequência] 27](#diagramas-de-sequ%C3%AAncia) [[3.8.] [Interface do Utilizador] 27](#interface-do-utilizador) [[Capítulo IV - AnÁlise dos Resultados e Conclusão] 30](#cap%C3%ADtulo-iv---an%C3%A1lise-dos-resultados-e-conclus%C3%A3o) [[4.1. Testes Realizados] 30](#testes-realizados) [[Conclusão] 31](#conclus%C3%A3o) [[Recomendação] 32](#recomenda%C3%A7%C3%A3o) [[REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS] 33](#refer%C3%AAncias-bibliogr%C3%A1ficas) [[APÊNDICES] 35](#ap%C3%AAndices) [[ANEXOS] 43](#anexos) RESUMO ====== Esta Monografia propõe um sistema como ferramenta de auxílio para os idosos no nosso território nacional, baseado numa tecnologia aberta usando o Arduíno uno, por meio de tecnologias já existentes. O protótipo foi implementado a partir da plataforma Arduíno, utilizando-se os sensores. Os dados gerados pelo sensor de vibração foram processados por um algorítmo que determinou e dedetou ter ocorrido uma crise convulsiva. Quando ocorre no indivíduo uma crise convulsiva, o dispositivo encaminha um sinal de alerta aos dipositivos dos cuidadores dos idosos e os agentes irão correr para prestar os primeiros socorros ao idoso que tenha sofrido a crise convulsiva. A mensagem com informações sobre a crise convulsiva fornece: nome da vítima, o horário, e a posição estimada da queda. Os cuidadores são necessários visto que os idosos padecem de várias doenças que lhes submete a sofrer convulsões principalmente a partir dos 60 anos em diante. O estudo mostrou que o protótipo do sistema implementado foi efectivo no fornecimento de informações sobre a crise convulsiva do idoso em tempo real. **Palavras-chave:** Arduíno, Sensor, Convulsões. ABSTRACT ======== This monograph proposes a system as an aid tool for the elderly in our national territory, based on an open technology using Arduino uno, through existing technology. The prototype was implemented from the Arduino platform, using the sensors. The data generated by the vibration sensor was processed by an algorithm which determined that a seizure has occurred. If a seizure has occurred, the device will send an alert signal to the devices of caregivers of the elderly and the agents will run to provide first aid to the elderly person who has suffered the seizure. The system sends a message with information about the seizure: name of the victim, the time, and the estimated position of the fall. The caregivers are necessary since the elderly suffer from various diseases that make them suffer convulsions, it is one of the main diseases that affect the elderly from the age of 60 onwards. The study showed that the implemented prototype system was effective because it has given information to the caregivers on the seizure of the the elderly person in real time. **Keywords:** Arduino, Sensor, Seizures. LISTA DE FIGURAS ================ [[Figura 1: Placa Arduíno] 8](file:///C:%5CUsers%5CMavida%5CDesktop%5CMonografia_Lucas_S._Mavida_Formatado%5b1%5d.docx#_Toc134978028) [[Figura 2: Sensor de Vibração SW-420.] 9](file:///C:%5CUsers%5CMavida%5CDesktop%5CMonografia_Lucas_S._Mavida_Formatado%5b1%5d.docx#_Toc134978029) [[Figura 3: Módulo Bluetooth HC -06] 9](#_Toc134978030) [[Figura 4: Buzzer SS1412PB3.] 10](#_Toc134978031) [[Figura 5: Chave botão com trava] 10](#_Toc134978032) [[Figura 6: LED vermelho 3mm] 11](#_Toc134978033) [[Figura 7: IDE Arduíno] 15](#_Toc134978034) [[Figura 8: Arquitetura do sistema] 19](#_Toc134978035) [[Figura 9: Esquema do circuito eletrónico sistema] 23](#_Toc134978036) [[**Figura 10**: Diagrama de casos de uso da Aplicação] 24](#_Toc134978037) [[Figura 11: Tela Inicial] 28](#_Toc134978038) [[Figura 12: Tela Principal] 29](#_Toc134978039) [[Figura 13: Resposta dos sensor de vibração sw-420 ao teste de movimentos aleatórios] 30](#_Toc134978040) LISTA DE TABELAS ================ [[Tabela 1: Especificações técnicas do Arduíno] 8](#_Toc134977897) [[Tabela 2: Representação das etapas do desenvolvimento do projecto] 19](#_Toc134977898) [[Tabela 3: Descrição dos Requisitos Funcionais do Sistema] 21](#_Toc134977899) [[Tabela 4: Descrição dos Requisitos Não Funcionais do Sistema] 22](#_Toc134977900) [[Tabela 5: Descrição do caso receber alerta automático] 25](#_Toc134977901) [[Tabela 6: Descrição do caso de uso Visualizar no App] 25](#_Toc134977902) [[Tabela 7: Descrição do caso Alerta SOS] 26](#_Toc134977903) CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO ====================== INTRODUÇÃO ---------- O avanço da idade acarreta limitações físicas e motoras como lentidão nos reflexos, fraqueza muscular e dores articulares. Esses fatores contribuem para que pessoas com mais idade acabem por serem mais suscetíveis a crises convulsiva. É possível amenizar consequências e possíveis sequelas de vítimas de crise convulsiva com atendimento imediato através de monitoramento, porém, muitos idosos encontram-se em situações em que não ocorre um monitoramento ou acompanhamento médico constante, tornando os acidentes domésticos, como a queda, mais preocupantes. A falta de monitoramento de idosos se dá principalmente ao custo de equipes de profissionais de saúde e indisponibilidade ou pessoal capacitado para realizar o acompanhamento apropriado. Dentro do centro de apoio à velhice de Nhangau existem 43 idosos, esse fato se apresenta como um grande obstáculo para a realização do monitoramento dos idosos para primeiros socorros em caso de crises convulsiva. Tecnologias de transmissão de dados e comunicação sem fio oferecem possibilidade para contribuir com o monitoramento remoto e controle de diversos processos e situações. A Internet das Coisas da Saúde (*Internet of Health Things -- IoHT*), funciona como uma arquitetura de rede que possibilita a conexão entre um cuidado (idosos que padece da crise convulsiva) e um cuidador de idosos. As tecnologias IoHT coletam dados dos monitorados através de sensores, que podem ou não ser vestíveis, onde o processamento dos dados coletados é realizado por aplicativos através de uma conexão sem fio. O crescente avanço na tecnologia dos sensores de vibração foi um dos principais motivos para o progresso e monitoramento do desenvolvimento na área de alerta a crise convulsiva. Portanto, para seu desenvolvimento usa-se sensor de vibração e Arduíno Uno com objectivo de desenvolver este sistema de monitoria de idosos com convulsões. Esta Monografia, fez a construção de um protótipo com a missão de informar ao cuidador que há uma situação de ataque convulsivo, esta informação foi exibida por um sinal de alerta que foi enviado ao Smartphone do cuidador em uma central de monitoramento, de modo que não houvesse invasão de privacidade do idoso. PROBLEMATIZAÇÃO --------------- O mundo está vivenciando uma era de onde de mortes por convulsão a qual tem sido fatal nos idosos. Como foi dito anteriormente, a possibilidade de uma crise convulsiva é um grande problema na vida da população idosa, principalmente se essa pessoa fica sozinha ou passa o maior tempo em casa sozinha. Porque na maior parte das vezes, quando há uma crise convulsiva, o idoso não é capaz de se levantar sem ajuda, devido à falta de força, e, esperar essa ajuda por muito tempo pode ter consequências fatais ou graves. O socorro à essa vítima o quanto antes é imprescindível. Portanto, a solução proposta neste trabalho foi o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de idosos com convulsões, com a intenção de informar ao responsável pelo idoso que ocorreu uma crise convulsiva e que são necessários os primeiros socorros imediatos. Assim, considerando os principais elementos de cenário até aqui apresentados, estabelece-se a questão central de investigação deste trabalho: HIPÓTESE -------- **H1:** O desenvolvimento do sistema de monitoria de idosos com convulsões poderá ajudar **os** cuidadores no monitoramento remoto dos idosos. **H2:** O desenvolvimento de um sistema de monitoria de idosos com convulsões poderá reduzir as dificuldades encontradas no lar de idosos de alertar imediata dos primeiros socorros. OBJECTIVOS ---------- Com vista a atender as implicações acima descritas coloca-se os seguintes objectivos: ### Objectivo Geral - Desenvolver protótipo de um sistema de monitoramento de idosos com convulsões capaz de realizar controle em lar de idosos. 2. ### Objectivos específicos Para que o objectivo geral seja alcançado os seguintes **objectivos específicos** são levados a cabo: - Rever a bibliografia sobre crise convulsiva do ser humano na fase idosa e doenças que possam lhe levar a convulsões; - Modelar o protótipo do circuito integrado; - Modelar o sistema; - Desenvolver uma aplicação Android; - Simular o sistema; - Apresentar os resultados da simulação; 5. JUSTIFICATIVA ------------- A escolha deste tema, é que as convulsões são mais comuns em idosos do que em outras faixas etárias devido a uma variedade de condições médicas associadas ao envelhecimento, como doenças cerebrovasculares, demência, tumores cerebrais e traumatismo craniano. O mundo está passando por um processo de envelhecimento da população, com um aumento significativo no número de idosos. Isso torna o monitoramento de idosos com convulsões uma área de interesse crescente, à medida que mais pessoas estão enfrentando esse desafio e buscando soluções para melhorar a qualidade de vida e a segurança dos idosos. Em suma, o tema do monitoramento de idosos com convulsões é justificado em meio à sociedade devido ao impacto nas vidas dos idosos, ao aumento da expectativa de vida, à preferência por cuidados domiciliares, à redução de custos de saúde e aos avanços tecnológicos que permitem soluções mais eficazes. É fundamental abordar essa questão para garantir a segurança, o bem-estar e a qualidade de vida dos idosos em nossa sociedade. Olhando para a realidade moçambicana, focando-se para o lar dos idosos na cidade da Beira e para melhor haver controle dos idosos, sugeriu-se este estudo para o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de idosos com convulsões, pois, há falta de equipe que possa andar atrás do idoso dia a dia para o controlar. Pois, este, sistema irá garantir tal segurança onde o idoso poderá estar sozinho e sofrer uma crise convulsiva, o sensor irá enviar um alerta ao cuidador do idoso e, de imediato, uma equipe irá localizá-lo e dar os primeiros socorros. METODOLOGIA ----------- Na etapa de estudo, foi realizado um levantamento bibliográfico com o objectivo de acumular informações suficientes para desenvolver as componentes de *hardware* e *software* do sistema. Este levantamento bibliográfico foi baseado principalmente na documentação disponibilizada através de websites das empresas Google Inc e Arduíno, livros e artigos sobre as tecnologias envolvidas. ### Métodos teóricos - **Histórico** -- lógico: neste trabalho é utilizado na análise das literaturas, artigos e documentações especializadas em assuntos relacionados ao tema da pesquisa; - **Sistémico** -- estrutural -- funcional: é utilizado para a elaboração, estruturação e a definição dos objectivos a serem alcançados; - **Análise** -- síntese: é utilizada no processamento de informações obtidas e discussão das soluções. 4. ### Procedimentos e Técnicas de Pesquisa - **Documental e bibliográfica**: utilizado para dar mais consistência à fundamentação do campo de acção, com foco para leitura de livros, pesquisa em websites, artigos científicos, revistas especializadas, documentos oficiais, e outras matérias disponíveis na área de Informática relevante para o presente trabalho. - **Entrevista e questionário**: aos funcionários que trabalham como cuidadores de idosos no [Centro de Apoio à Velhice de Nhangau](https://ongsim.org/index.php/2020/04/13/centro-de-apoio-a-velhice-de-nhangau-recebe-100-barras-de-sabao/), com objectivo de obter uma visão geral sobre o monitoramento de idosos. - **Experimento laboratorial:** utilizado para projetar o experimento de forma a testar as hipóteses de maneira precisa e confiável, analisá-los estatisticamente, se aplicável, para determinar se há padrões ou tendências. 7. ESTRUTURA DA MONOGRAFIA ----------------------- Para uma melhor compreensão, explicação e interpretação, o presente documento apresenta-se dividido em cinco capítulos: **Capítulo I** -- Capítulo introdutório onde são apresentadas as noções gerais sobre o contexto da monografia assim como, os elementos chaves do trabalho de pesquisa. **Capítulo II** -- São apresentadas as principais questões conceituais, as quais situam o estudo, abordam o conteúdo teórico relacionado ao problema de pesquisa, tecnologias e ferramentas propostas. **Capítulo III** -- Desenvolvimento aborda questões ligadas ao processo de desenvolvimento do sistema, apresenta-se ainda o desenvolvimento de um protótipo e o fluxograma de seu funcionamento. **Capítulo IV** -- Neste capítulo são analisados resultados obtidos no desenvolvimento do protótipo, proposta de trabalhos futuros, recomendações e conclusão da monografia. CAPÍTULO II -- REVISÃO DA LITERATURA ==================================== Neste capítulo apresenta-se as fundamentações teóricas sobre o trabalho de pesquisa começando pela fundamentação teórica daquilo que são o sistema de monitoramento, os ambientes de desenvolvimento e conceitos relacionados a monitoramento de idosos. 1. 8. Convulsão --------- Convulsão é o termo utilizado para descrever uma crise com actividade muscular, que pode ser tônica (contração muscular mantida com duração de poucos segundos ou minutos), clónica (cada contração muscular é seguida de relaxamento, originando abalos musculares sucessivos), mioclonia (contrações musculares muito breves, semelhantes a choques) ou tônico-clónica (Picon et al., 2010, p.703). Segundo a ABE (2022) crises convulsivas ou convulsão ocorre devido a um aumento excessivo e descoordenado da actividade elétrica das células cerebrais, nesse caso os neurónios e é caracterizada por movimentos desordenados, repetitivos e rápidos de todo o corpo. Segundo a OMS (Organização Mundial da Saúde), cerca de 10% da população sofre de crise convulsiva. A crise convulsiva pode se desenvolver em qualquer idade, novos casos de convulsão são mais comuns em crianças, particularmente desde o nascimento até 1 ano de idade, a taxa de novos casos de convulsão diminui de 1 a 10 anos de idade e, em seguida, permanece a mesma para adolescentes e adultos. Também novos casos de convulsão são maiores em adultos com 55 anos de idade ou mais. Esta população está em maior risco porque causa-lhes epilepsia, como acidente vascular cerebral, tumores cerebrais ou doença de Alzheimer. ### Crise convulsiva no idoso O avanço da medicina nas últimas décadas proporcionou o aumento da expectativa de vida no mundo. Houve progresso significativo na expectativa de vida média global, um aumento de 47 anos em 1950 para 68 anos em 2010 (ONU, 2010). A crise epilética, a popular convulsão, é por muitos não considerada uma doença relacionada à idade, porém vem crescendo em incidência na população idosa. Possivelmente por aumento no diagnóstico e também pela maior sobrevida da faixa etária. Ainda segundo a ONU (2010), as principais causas das crises são: - Acidente vascular cerebral (derrame) (40 % a 50 %); - Problemas metabólicos (hipoglicemia, hiponatremia, uremia, coma hiperglicémico) (10% a 15%); - Traumatismo cranioencefálico (5% a 10%); - Abstinência alcoólica (5% a 10%); - Infecções (5% a 10%); - Intoxicações (5% a 10%). Outro ponto confluente é a associação de demências e epilepsias. A demência mais prevalente, o Alzheimer, tem risco 10 vezes maior de epilepsia. Estima-se que 10 a 20% dos pacientes com doença de Alzheimer tenham crises. A assistência de uma pessoa durante 24 horas por dia não é acessível para todos. Em consequência disso, muitas vezes ocorre um acidente, porque não tem ninguém no devido momento para socorrer a vítima (Damasceno et al., 2013). 9. TECNOLOGIAS UTILIZADAS ---------------------- 6. ### Arduíno O Arduíno é uma plataforma de computação física de fonte aberta, com base em uma placa simples de entrada/saída. O Arduíno pode ser utilizado para desenvolver objectos interativos independentes, ou conectado a *softwares* de seu computador (Banzi, 2011). O projecto do Arduíno foi concebido como *open source,* onde todo seu projecto, código fonte e *hardware* são de domínio público (Monk, 2013) citado por Silva; Nordoto & Jorge (2016). Por outro lado, o Arduíno é uma plataforma de computação física de fonte aberta, com base em uma placa simples de entrada/saída (*input/output, ou I/O),* assim como em um ambiente de desenvolvimento que implementa a *linguagem Processing*. ***Fonte:** Ribeiro et al (2017)* O Arduíno foi escolhido por se tratar de um ambiente multiplataforma, pois, pode ser executado no *Windows*, *Macintosh* e *Linux*. Pode ser programado utilizando cabo USB, um excelente recurso tendo em vista que muitos computadores novos não possuem mais portas seriais. []{#_Toc134977897.anchor}Tabela 1: Especificações técnicas do Arduíno --------------------------------- ----------------------------------- **Microcontrolador** **ATmega328P** Tensão de operação 5V Tensão de entrada (recomentado) 7-12V Tensão de entrada (limite) 6-20V Pinos digitais I/O 14 (dos quais 6 provem saída PWM) Pinos digitais PWM I/O Pins 6 Pinos entrada analógica 6 Corrente DC por pino I/O 20 mA Corrente DC por pino de 3.3V 50mA Flash Memory \- 32 KB (ATmega328P) SRAM 2 KB (ATmega328P) EEPROM 1 KB (ATmega328P) Clock Speed 16 MHZ Cumprimento 68.6mm Largura 53.4mm Peso 25g --------------------------------- ----------------------------------- **Fonte:** Idem, Ribeiro (2017) ### Sensor de Vibração SW-420 O Sensor de Vibração SW-420 é um pequeno módulo com sensor de vibração, também conhecido como sensor tilt. Quando o módulo está estável, o circuito é ligado e a saída é alta. Quando o movimento ou vibração ocorre, o circuito é desconectado brevemente e a saída é baixa. \ *.* **Fonte:** Weikedz (2017) ### Módulo Bluetooth HC-06 O módulo HC-06 pode trabalhar apenas em modo escravo. Já o módulo Bluetooth HC-05 pode trabalhar tanto em modo mestre (faz e aceita pareamento com outros dispositivos) e também como modo escravo (apenas aceita pareamento). Ambos possuem implementação à versão 2.0+EDR do *bluetooth*, e são aplicados principalmente para substituir conexões seriais sem fio, propósito para o qual é usado o perfil SPP (*Serial Port Profile*) do *bluetooth*. Os dois módulos pertencem a classe dois, e assim sendo, possuem alcance de aproximadamente 10 metros e dissipam uma potência máxima de 2.5 mW. A tensão de comunicação nos módulos é de 3.3 V, ou seja, apesar da alimentação ser 5V, os pinos RX e TX utilizam sinais de 3.3V para se comunicar. Desta forma, é necessário utilizarmos divisor de tensão para obter 3.3 V a partir da saída de 5V do TX do Arduíno. []{#_Toc134978030.anchor}Figura 3: Módulo Bluetooth HC -06 **Fonte:** Vidal (2017) ### Buzzer (EstÍmulo acústico alerta) O *buzzer* é um pequeno alto-falante destinado a emitir sinais sonoros a partir do fornecimento de 5Vcc ao módulo, ou seja, é uma estrutura simplificada e integrada de transdutores electrónicos, muito utilizado em alarmes, impressoras, computadores, projectos robóticos e domésticos (automação residencial). A principal finalidade do *buzzer* é a emissão de sinais sonoros como forma de alerta para que o operador fique informado que algo esta ocorrendo. []{#_Toc134978031.anchor}Figura 4: Buzzer SS1412PB3. **Fonte:** Vidal (2017) ### Chave botão com trava Para ligar e desligar o dispositivo foi utilizado uma chave botão com trava de dimensão 8 mm x 8 mm. Sua escolha nesta Monografia foi por ser a menor chave encontrada no mercado, o que ajudou a economizar espaço no dispositivo. []{#_Toc134978032.anchor}Figura 5: Chave botão com trava **Fonte**: Idem, Vidal (2017) ### Led Foram escolhidos LEDs difusos de luminosidade 800 mcd nas cores vermelha e amarela para indicação do carregamento da bateria e do estado do dispositivo (ligado ou desligado). O diâmetro da cabeça do LED é de 3 mm, o que foi a causa da escolha deste tipo de LED devido a sua pequena dimensão. Sua tensão de operação é de 2V e corrente de 20 mA. []{#_Toc134978033.anchor}Figura 6: LED vermelho 3mm ***Fonte:** Iidem, Vidal (2017)* 10. Linguagem de Programação ------------------------ 12. ### Conceito Para facilitar a tarefa de programar um computador, foram criadas várias linguagens de programação. Estas linguagens são uma maneira de tentar descrever as tarefas que o computador vai realizar de maneira mais parecida com a linguagem natural. Embora ainda as linguagens sejam muitas vezes complexas em comparação com a linguagem natural, um programa escrito em uma linguagem de programação é muito mais fácil de ser implementado, compreendido e modificado (Gomes, 2011). As linguagens de programação são um meio-termo entre a linguagem de máquina e a linguagem natural. Deste modo, estas são classificadas de acordo com o nível entre a linguagem natural ou de máquina que ocupam. As linguagens muito parecidas com linguagem de máquina são chamadas de linguagens de baixo nível e suas instruções parecem-se muito com aquelas que serão executadas pelo processador. As linguagens de alto-nível são as que guardam mais semelhanças com a linguagem natural. Exemplo de linguagens de baixo nível é a linguagem de montagem (*assembly*). Exemplos de linguagens de alto-nível são: Pascal, C, Fortran, Java, Perl, Python, Lisp, PHP. ### Linguagem de Programação de Arduíno Toda programação tem em base uma nova linguagem que se chama *processing*. Para o ambiente de desenvolvimento temos várias funções que facilitam o desenvolvimento de qualquer *software*, pois, possui bibliotecas já prontas que facilitam a comunicação com outros *hardwares*. De vários tipos de linguagens de programação muito utilizadas. Mas, neste trabalho vamos utilizar a linguagem de programação em C. Pois, é uma linguagem utilizada na programação das placas Arduíno. A programação em linguagem C é estruturada, já que os programas são divididos em funções, independentes entre si, para realizar determinada tarefa. O seu uso permite maior velocidade no desenvolvimento de projecto, devido à facilidade de programação e entendimento (Fontoura, 2015). **De acordo com o mesmo autor, essas funções básicas de referências são:** - Estruturas de controlo (if, else, break); - Operadores aritméticos e de comparação (+, -,!=, =, ==); - Sintaxe básica (include, define); - Operadores booleanos (\|\|,!); - Acesso a ponteiros (\*,); - Operadores compostos (+, -, +=); **Valores de referências** Existem dois tipos de passagem de parâmetros para as funções: - Valor -- permite o uso dentro de uma função uma cópia do valor de uma variável, mas não permite alterar o valor da variável original (somente a cópia pode ser alterada). - Referência -- É passada para a função uma referência da variável, sendo possível alterar o conteúdo da variável original usando-se esta referência. Com o uso de ponteiros torna possível alterar os valores das variáveis passadas como argumentos para uma função: - Conversões (char (); byte (), int ()); - Tipos de dados (byte, array, int, char); - Variável de escopo e de qualificação (variable scope, static, volatile); - Utilitários (sizeof (), mostra o tamanho da variável em bytes). O software que acompanha o Arduino possui várias funções e constantes que facilitam a programação, entre elas: - Loop (); - Setup (); - Bibliotecas (Servo, Tone, Serial, etc); - Constantes (LOW, HIGH, INPUT , OUTPUT). **Funções:** Funções são conhecidas também como sub-rotinas, muito utilizadas em programação. Uma das vantagens de usar funções é de não precisar copiar o código todas as vezes que precisar executar aquela operação, deixando assim a leitura do código mais objetiva e limpa. (Fonseca & Beppu, 2010). **As funções básicas de referências são:** - Digital I/O -- pinMode(), digitalWrite(), digitalRead(); - Analógico I/O -- analogReference(), analogRead(), analogWrite(), -- PWM; - Tempo -- millis(), micros(), delay(), delayMicroseconds(); - Avançado I/O -- tone(), noTone(), shiftout(), pulseln(); - Trigonométrica: Só do C/C++( sin(), cos(), tan()); - Matemática: min(), max(), abs(), contraint(), map(), sqrt(); - Números aleatórios: randomSeed(), random(); - Interrupções externas: attachinterrupt(), derachlnterrupt(); - Bits e Bytes: lowbyte (), highByte(), bitRead(), bitWrite(), bitSet(), bitClear(), bit(); - Interrupções: interrupts(), nointerrupts(); - Comunicação serial. 14. ### Bibliotecas de Arduino As bibliotecas Arduíno proporcionam funcionalidade extra para uso em códigos, por exemplo, programar outros dispositivos ou manipulação de dados. Quando são usadas as bibliotecas, tem-se um amplo de diversos horizontes de programação comparando apenas o uso de estruturas, funções e valores. Para utilizar uma biblioteca, ela deve estar já instalada e disponível para uso no computador. (Rebeschini, 2012. p 32) mencionado por Tófoli (2014). Conforme estes autores, a seguir serão apresentadas as bibliotecas de referências: - Ethernet -- Usa-se para conectar uma rede *Ethernet* usando o Arduino *Ethernet Shield*; - EEPROM -- Faz a leitura e escrita de armazenamento permanente; - Firmata - Usado para se comunicar com os aplicativos instalados no computador usando um protocolo Firmata; - Servo -- Usado para controlar servos motors; - LiquidCrystal -- Usado para controlar telas de cristal líquidos, os LCDs. - SoftwareSerial -- Usado para Comunicação serial em qualquer pino digital. - Serial Peripheral Interface (SPI) -- Usado para comunicar dispositivos que usam barramento serial. - Wire -- Usado para enviar e receber dados de uma rede de dispositivos e sensores. - Stepper -- Usa-se para controlar motores de passo. 15. ### IDE Arduino O Arduíno IDE é uma aplicação multiplataforma desenvolvida em Java, que é baseado em um ambiente de programação de código aberto. A linguagem utilizada é baseada em C e C++. (Rebeschini, 2012. p 27) citado por Tófoli (2014). A imagem abaixo representa a IDE de programação e upload do código para placa Arduino: []{#_Toc134978034.anchor}Figura 7: IDE Arduíno ![](media/image7.png) **Fonte**: Autor (2022) Sistema Operacional Android e Armazenamento ------------------------------------------- O Sistema Operacional Android é um sistema desenvolvido pela Google e outras empresas que formam o *Open Handset Alliance*. O desenvolvimento da plataforma é um projecto aberto onde vários fabricantes de dispositivos móveis podem modificar o sistema operacional. O Android pode ser utilizado por diversos dispositivos como, celulares, *tablets*, relógios, televisores, geladeiras e centrais multimídia. Ao princípio ele foi criado para tirar proveito de telas sensíveis ao toque, com grande capacidade de processamento, boa conectividade e interacção com dispositivos actuais. Com isso, é possível criar aplicativos tão complexos quanto os destinados a computadores pessoais (Eusébio, 2011). O sistema operacional Android baseia-se no núcleo do sistema Linux para funcionar em dispositivos móveis. As aplicações desenvolvidas para esta plataforma são criadas utilizando-se a linguagem de programação Java ou Kotlin. O Kit de Desenvolvimento de *Software* para Android (Android SDK) inclui uma lista de ferramentas de desenvolvimento em linguagem Java, entre elas *debugger*, bibliotecas, emulador, documentação, códigos de exemplo e tutoriais (Smyth, 2017; Ableson; King; Sen, 2012) citados por (Borges, 2017). Os aplicativos gerados para o sistema Android consistem em arquivos em formato. *apk* e são armazenados no *diretório /data/app* do sistema operacional. Esta pasta é acessível somente ao usuário root por razões de segurança. O sistema Android oferece várias opções para salvar dados de aplicativos de forma persistente, podendo-se considerar se os dados devem ser privados para a aplicação ou se devem ser acessíveis para outras aplicações (e para o usuário) e quanto espaço os dados devem consumir. As opções de armazenamento de dados são: - Preferências compartilhadas: dados primitivos privados são armazenados em pares chave-valor. Cada par representa uma preferência de usuário em relação à aplicação, contendo uma chave e seu valor associado. - Armazenamento interno: dados privados são mantidos na memória do dispositivo. Os arquivos salvos no armazenamento interno pertencem ao aplicativo e não podem ser acessados por outros aplicativos ou directamente pelo usuário. - Armazenamento externo: dados públicos são mantidos na memória externa e podem ser vistos e compartilhados por vários usuários. - Bancos de dados SQLite: possibilita o armazenamento de dados estruturados em um banco de dados relacional privado. - Conexão de rede: provê o armazenamento de dados na web a partir de um servidor próprio de rede. O *Android* SDK viabiliza a utilização das opções de armazenamento citadas, sendo que a escolha destas opções deve considerar as especificidades de tipo e uso das informações a serem mantidas. Para cada opção existem classes específicas dentro do Android SDK que viabilizam a implementação do tipo de armazenamento. O programa utilizado na proposta neste TCC é o Android Studio, sendo compatível com *Android* versão 5.0 ou superior. Shared Preferences ------------------ A prataforma de desenvolvimento mobile Android, oferece muitas maneiras de armazenar dados de um aplicativo. Uma delas é chamada de *Shared Preferences, que* permite salvar e recuperar dados na forma de par de chave e valor. Para usar as preferências compartilhadas, você deve chamar um método *getSharedPreferences()* que retorna uma instância SharedPreference apontando para o arquivo que contém os valores das preferências. Esta forma de armazenamento de dados é interno, isto é, armazena informações internamente no dispositivo android, também as *Shared Preferences* são utilizadas em situações onde não há necessidade de criação de um banco de dados, ou até mesmo quando há pouco número de dados a ser armazenado. Em linhas gerais, este armazenamento pode consistir em diversos tipos de dados, imagine uma aplicação de previsão do tempo, onde o usuário pode escolher entre exibir a temperatura em Fahrenheit ou em grau Celsius, este tipo de preferência é o tipo de dado que deve ser armazenado nas preferências de usuário, pois quando a aplicação iniciar já estará na escala de temperatura escolhida, o que é bem melhor do que perguntar ao usuário a cada vez que ele entre na aplicação. Fritzing -------- *Fritzing* é uma iniciativa de *hardware open-source* multiplataforma, que foi desenvolvida nos laboratórios da Universidade Aplicada de Postdam, na Alemanha. O *software* é destinado a criação de esquemas e diagramas electrónicos, prototipagem e *layout* de placas de circuito impresso usado com placas Arduino, Raspberry pi e BeagleBone (Negromonte, 2019). Diagramas UML ------------- A UML (Unified Modeling Language -- Linguagem de Modelagem Unificada) tornou-se, nos últimos anos, a linguagem-padrão de modelagem adoptada internacionalmente pela indústria de engenharia de software. Em decorrência disso, existe uma demanda por profissionais que dominem essa linguagem. Entretanto UML é uma linguagem de modelagem totalmente independente, não estando vinculada a nenhum processo de desenvolvimento específico e menos ainda a qualquer linguagem de programação (Guedes, 2011). Capítulo III - Desenvolvimento do sistema ========================================= Neste capítulo serão apresentados e explicados todos os passos necessários para o desenvolvimento do sistema. 2. 15. Descrição do Sistema -------------------- O projecto visa o desenvolvimento de um sistema de deteção de convulsões na base de Arduíno UNO que terá como componente chave, sensor que ira captar crises convulsiva no portador do protótipo. O sistema tem o objectivo de captar os dados a partir de sensor de vibração que estará anexado no pulso do idoso que ira captar movimentos e por fim processa-la através do Arduíno que assume função do cérebro do projecto, de seguida este por sua vez ira imitir um alerta sonoro do dispositivo por meio de uma buzina e para o aplicativo Android instalado num *smartphone*. Vai se utilizar um conjunto de jumpers, fios compostos por cobre ou alumínio que tem como objectivo a ligação dos componentes no circuito e uma protoboard, uma placa que auxilia na prototipagem inicial, propicia na modelagem do protótipo e permite a conexão entre componentes. Para a comunicação do dispositivo android e o sistema ou placa de prototipagem escolheu-se a sugestão do uso do módulo HC-05, é um padrão de comunicação sem fio de curto alcance, baixo custo e baixo consumo de energia que utiliza tecnologia de rádio. A cada segundo são realizados 1600 saltos de frequência. A taxa de transmissão pode alcançar 1 Megabit por segundo (Mbps), com o mecanismo Enhanced Data Rate, recentemente introduzido na última especificação Bluetooth, a 2 ou 3 Mbps. A linguagem de programação utilizada para o desenvolvimento da aplicação foi o JAVA e a IDE utilizada foi a Android Studio, devido a facilidade de uso e quantidade de suporte disponível. Para recepção dos dados com uso do protótipo do sensor, foi utilizada uma biblioteca que tem por característica permitir a configuração de busca e pareamento de dispositivos e conexão, envio e recebimento de dados de modo a permitir ao desenvolvedor melhor controlo sobre métodos que auxiliem a manipulação da conexão. Arquitetura do Sistema ---------------------- O real propósito do sistema resume-se em auxiliar e servir de complemento no monitoramento de idosos no centro de apoio à velhice de Nhangau. O sistema é constituído de dois blocos funcionais que interagem entre si para executar tarefas, nomeadamente: O *smartphone*, a unidade de controlo, e a unidade de execução. O *smartphone* actua como interface do utilizador no sistema. A unidade de execução é constituído por sensores e circuitos de controlo. A unidade de controlo é composta do Arduino e dos módulos Bluetooth. Este bloco é responsável por comunicar com sensores, accionar dispositivos, e emitir notificações sobre eventos da situação actual do idoso. []{#_Toc134978035.anchor}Figura 8: Arquitetura do sistema **Fonte:** Autor (2022) Etapas de Desenvolvimento do Sistema ------------------------------------ A proposta desta Monografia foi a criação de um protótipo de deteção e alerta de crise convulsiva observando os resultados através do smartphone em um aplicativo desenvolvido para esta situação, em caso de não tiver um smartphone poderá emitir um bip de alerta. Para que o protótipo fosse concebido foram levadas a cabo as seguintes etapas: []{#_Toc134977898.anchor}Tabela 2: Representação das etapas do desenvolvimento do projecto Etapas Tarefa -------- ------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Especificação e esquematização do sistema 2 Desenvolvimento da aplicação Android 3 Montagem do Maquete e circuitos de conexão com os dispositivos 4 Conexão dos dispositivos com ao Arduíno 5 Desenvolvimento do Firmware do sistema (codificação do Arduíno) e conexão com aplicação Android 6 Testes do Sistema **Fonte:** Autor (2022) Análise de Requisitos --------------------- A Análise de Requisitos é um aspecto importante no gerenciamento de projectos, e é a responsável por identificar as pessoas, os processos e os recursos envolvidos no problema e documentar as suas relações identificando as fronteiras do sistema (Silva, 2016, p.11). Os termos análise de sistemas e análise de requisitos são muitas vezes empregados para designar as actividades de modelagem conceitual (análise de requisitos funcionais). Assim, a maioria dos métodos de análise de sistemas concentra-se na análise de requisitos funcionais. Entretanto, durante a actividade de análise de requisitos, tanto requisitos funcionais quanto requisitos não funcionais devem ser especificados em detalhes (Falbo, 2012, p.70). Um Requisito é uma característica do sistema, ou a descrição de algo que o sistema é capaz de fazer para satisfazer os seus objectivos, ou seja, é uma funcionalidade ou condição que o sistema deve reunir (Idem, Silva, 2016, p.04). Segundo a IEEE (1990) citado por Quiterio (2012) a Análise de Requisitos consiste em: - Reconhecer o problema -- nesta fase encontra-se a especificação do sistema, o planeamento, o contacto do analista com o cliente com a intenção de entender a visão do cliente com relação ao problema. - Avaliar o problema e a síntese da solução -- tem-se o entendimento do problema, e faz-se a identificação das informações que serão necessárias ao usuário, identificação das informações que serão necessárias ao sistema e a selecção da melhor solução possível dentro das soluções propostas. - Modelar (Modelagem) -- é um recurso usado para o suporte da síntese da solução, o modelo vai apresentar ferramentas que facilitarão o entendimento do sistema, como as funcionalidades, informações e comportamento do sistema. - Especificar os requisitos -- consolida funções, interfaces, desempenho, o contexto e as restrições do sistema. 19. Descrição de Requisitos ----------------------- A especificação de requisitos é uma atividade complexa que busca entender as necessidades do usuário e o que ele deseja que o sistema desenvolvido realize. Durante esta fase, use uma variedade de técnicas por exemplo, entrevistas, questionários, prototipagem, pesquisas de documentos, observações para descobrir, articular e entender a organização e como forma de auxiliar o engenheiro de requisitos, para entender o domínio do sistema e os processos de negócios, buscando sempre levar em consideração a opinião dos diferentes stakeholders envolvidos no processo. Os requisitos de software segundo Sommerville (2011) são classificados de duas maneiras: - Requisitos funcionais; - Requisitos não funcionais. Os Requisitos funcionais (RF), indicam as funções e serviços oferecidos pelo sistema ou o que se espera que o mesmo faça mediante o processamento a ser efectuado, quer seja através da entrada ou saída de informação em determinadas ocasiões, e podem variar entre requisitos gerais aos mais específicos. Os Requisitos não funcionais (RNF) descrevem restrições sobre as funcionalidades oferecidas pelo sistema como um todo, não estando directamente relacionados com serviços específicos oferecidos aos utilizadores. Podem ser classificados de diversas maneiras dependendo das restrições a que o sistema estará sujeito como: portabilidade, desempenho, tempo de resposta, conformidade e uso de recursos. Para a concepção do presente sistema foram consideradas os seguintes Requisitos Funcionais (RF): []{#_Toc134977899.anchor}Tabela 3: Descrição dos Requisitos Funcionais do Sistema **Código** **Discrição** ------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ **RF01** A aplicação deve ser capaz de monitorar eventos importantes gerados pelos sensores, recebendo seus dados e alertar as crise convulsiva. **RF02** A aplicação deve ser capaz de mostrar os dados recentes mais revelantes ao cuidador que estará realizando o monitoramento. **RF03** A aplicação deve ser capaz de notificar o cuidador realizando o monitoramento de qualquer evento relevante que tenha sido detetado através dos sensores, crise convulsiva e inatividade. **RF04** Os sensores devem ser configurados para apenas enviarem dados que sejam relevantes para o contexto da aplicação. **RF05** O aplicativo android deve ser capaz de receber notificações mesmo que esteja sendo executando em background. **Fonte:** Autor (2022) E para permitir que os requisitos funcionais tenham uma boa qualidade, desempenho e disponibilidade durante o uso do sistema foram considerados os seguintes Requisitos Não Funcionais (RNF): []{#_Toc134977900.anchor}Tabela 4: Descrição dos Requisitos Não Funcionais do Sistema **Código** **Discrição** ------------ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- **RNF01** A aplicação deve ser compatível com o sistema operacional Android 5.0 +; **RNF02** Possibilitar que o tempo de resposta não pode exceder 30s; **RNF03** O sistema deve funcionar 24horas/dia e ser sempre capaz e emitir uma notificação assim que detectado o evento. **RNF04** A aplicação deve ser simples e intuitiva, se propondo apenas a mostrar as informações necessárias ao usuário. **RNF05** A solução deve ser confortável, para evitar que questões de usabilidade desencorajem seu uso. **RNF06** A solução deve ser de fácil instalação e configuração. **Fonte**: Autor (2022) Prototipagem ------------ Segundo (Hsia; Davis; Kung, 1993 mencionado por Nogueira, 2018, p.33), no contexto de engenharia de requisitos, prototipagem é a construção de um modelo de sistema com o intuito de aperfeiçoar o conhecimento sobre o problema. Dessa forma, prototipagem é uma ferramenta eficiente para se reduzir riscos em projectos de software, focando na viabilidade e recolhimento de requisitos, deixando assim mais claro para o desenvolvedor o que será desenvolvido e as dificuldades envolvidas nisso. Os Principais componentes do protótipo: - Arduíno UNO; - Módulo Bluetooth HC-06; - Sensor de vibração SW-420; 16. ### Módulo Bluetooth HC-06 Neste trabalho, preferiu-se o uso do módulo Bluetooth HC-06 para que o sistema possa se comunicar com um dipositivo móvel e que consiga ilustrar os gráficos do teste de eventos da crise convulsiva, ele deve trabalhar em modo escravo que apenas aceita pareamento. ### Sensor de vibração SW-420 A escolha deste sensor para o projecto é devido as suas grandes vantagens e benefícios em relação aos outros sensores. Pois, este proporciona a leitura rápida, é óptimo para o funcionamento com aplicação móvel e emite oscilações quando agitado. Sendo que, quando a intensidade de vibração está abaixo do valor ajustado, a saída do sensor fica em estado alto, e quando a intensidade de vibração ultrapassa a faixa, a saída fica em estado baixo. A saída digital pode ser conectada directamente a um microcontrolador como Arduíno e sua sensibilidade pode ser ainda ajustada através do potenciômetro presente no sensor e é uma tecnologia segura para o uso adequado neste sistema e no contexto da nossa realidade. ### Esquema do circuito do sistema []{#_Toc134978036.anchor}Figura 9: Esquema do circuito eletrónico sistema ![C:\\Users\\Mavida\\Desktop\\Nova pasta\\tcc v3\_schem.png](media/image9.png) **Fonte:** Autor (2022) Software -------- O sistema é constituído de dois *softwares*: A aplicação Android que será executada no *Smartphone* e o *firmware* que será executado no Arduíno. A aplicação contém interface gráfica que permite o utilizador visualizar. Foi desenvolvida usando o IDE Android Studio. O *firmware*, é composto de código fonte para executar as tarefas do sistema a nível do físico. ### Aplicação Android O desenho da aplicação baseou-se na linguagem de modelação UML. Os artefactos produzidos na fase de análise e desenho são apresentados abaixo. #### Diagrama de caso de uso da aplicação Neste ponto será apresentado o diagrama de caso de uso da aplicação e as descrições textuais dos casos de usos com o objectivos de detalhar como o utilizador interage com a aplicação, descrevendo as suas condições e fluxos. []{#_Toc134978037.anchor}**Figura** **10**: Diagrama de casos de uso da Aplicação **Fonte:** Autor (2022) É especificado cada caso de uso, descrevendo a sequência de acções com o objectivo de demonstrar o comportamento da aplicação através de interações com os actores e apresentando também cenários alternativos ao caso de uso. []{#_Toc134977901.anchor}**Tabela** **5:** Descrição do caso receber alerta automático Casos de Uso: Receber alerta automático ----------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------- Actores: Dispositivo do cuidador (Cuidador dos idosos) Pré-condição: Conexão com o módulo Bluetooth hc-06 Descrição: Processo através do qual o cuidador do idoso recebera um alerta em seu Smartphone de eventos de crise convulsiva. Acção do actor Resposta do sistema Sequência de eventos 1\. Este caso de uso começa quando algum evento de crise convulsiva e 2\. O sistema envia um alerta ao dispositivo do cuidador. detectado no idoso pelo sensor de vibração. Sequência alternativa O idoso sem uso do sensor de pulso não terá como efectuar teste. Sem Resultado **Fonte**: Autor (2022) []{#_Toc134977902.anchor}**Tabela** **6**: Descrição do caso de uso Visualizar no App Casos de Uso: Exibir alerta no App ------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------- -- Actores: Dispositivo do cuidador (Cuidador dos idosos) Pré-condição: Conexão com o módulo Bluetooth hc-06 Descrição: O cuidador através da aplicação possa ver o estado do idoso. **Acção do actor** Sequência de eventos 1\. Este caso de uso começa quando o cuidaor abre a aplicação e conectada com o módulo bluetooth hc-05. Sequência alternativa O cuidador sem o uso da aplicação podera recer um alerta sonoro do do disposetivo do idoso. **Fonte**: Autor (2022) []{#_Toc134977903.anchor}**Tabela** **7:** Descrição do caso Alerta SOS Casos de Uso: Alerta SOS -------------------------- --------------------------------------------------------------------------- -- Actores: Dispositivo do cuidador (Cuidador dos idosos) Pré-condição: Conexão com o módulo Bluetooth hc-06 Descrição: O idoso deve assionar o botao de pedido de ajuda quando necessario. **Acção do actor** Sequência de eventos 1\. Este caso de uso começa quando o idoso preciona o boatao de pedido de ajuda no seu disposetivo. Sequência alternativa #### Fluxograma de Visualização do Estado dos Dispositivos ou Aparelhos No sistema, todos dispositivos e aparelhos têm estado: Ligado ou desligado para o caso do Bluetooth. Quando está ou é aberta, a aplicação pede para iniciar; no entanto, o utilizador pode conectar os dispositivos ou equipamentos, se estiver ligado, conforme se apresenta no **Apêndice II**. #### Diagrama de Actividades Um diagrama de actividades é uma extensão de um diagrama de estados, que tem por objectivo demonstrar o fluxo de controlo entre actividades de um único processo, podendo ainda ser utilizado na descrição de um fluxo de actividades mais alargado. Nele são identificados os objectos responsáveis pela realização de cada uma das actividades. Este é caracterizado por conter estados de acção, estados de actividade, transições e objectos para a sua criação, tendo a capacidade de modelar processos em diversos níveis conceituais, dando uma visão simplificada do fluxo de controlo de uma operação ou de um processo de negócio. Este diagrama é do tipo comportamental, sendo ele um dos diagramas que fazem parte da documentação da aplicação móvel e que auxilia na observação de quaisquer actividades que serão executadas no decorrer do seu funcionamento. O diagrama de actividades em **Apêndice III**, após iniciar aplicação, mostra a sequência das actividades entre o Utilizador, a Aplicação Android e o Microcontrolador. #### Diagramas de Sequência O diagrama de sequência representa de maneira simples e lógica a sequência de mensagens que transitam entre os objectos no sistema. Em outras palavras, descreve a maneira como os grupos de objectos se comportam ao longo do tempo na aplicação, conforme se apresenta no **Apêndice IV**. Ferramenta usada: Astah Profissional. Um aspecto muito importante sobre o diagrama de sequência é o facto de ele identificar o evento gerador do processo modelado, como também o Actor responsável por disparar esse evento. A sua construção é dependente dos diagramas de casos de uso e classes, por estes serem compostos por actores, objectos e mensagens. Interface do Utilizador ----------------------- Esta secção apresenta o escopo da aplicação desenvolvida com uma parte de suas funcionalidades operacionais, destacando a interface e as diferentes telas pelas quais é possível navegar. O funcionamento do sistema depende do aplicativo Android para ilustração, uma vez que o sistema proposto processa os dados a partir do Arduíno Uno. Crise é o nome apelidado ao aplicativo. **Tela Inicial** Ao Executar a Aplicação, lhe será aberta a primeira tela da aplicação referente a dispositivos autenticados do usuário. O usuário poderá pesquisar o dispositivo módulo Bluetooth caso não se tenha conectado antes, se já se tenha conectado antes, vai conectar-se ao módulo Bluetooth directamente da lista dos dispositivos emparelhados, conforme descrito na figura abaixo. []{#_Toc134978038.anchor}Figura 11: Tela Inicial ![C:\\Users\\Mavida\\Desktop\\Screenshot\_20230511\_134405\_com.example.crise.jpg](media/image11.jpeg) Fonte: Autor (2023) **Tela Principal** A partir desta tela o usuário da aplicação (cuidador dos idosos) pôde fazer leituras de todos dados enviados pelo Arduíno, ou seja, visualizar alertas detetados pelo sensor. []{#_Toc134978039.anchor}Figura 12: Tela Principal C:\\Users\\Mavida\\Desktop\\Screenshot\_20230511\_134610\_com.example.crise.jpg **Fonte**: Autor (2023) Capítulo IV - AnÁlise dos Resultados e Conclusão ================================================ Com base nos testes do protótipo, foi possível não só a validação do sensor, como também a proposição de um algoritmo para o tratamento dos dados pelo microcontrolador, para que se pudesse chegar a um algoritmo de predição de crises nervosas aceitáveis. Além disso, os testes em análise permitiram a validação do sensor individualmente para que pudesse então ser feita a validação do protótipo com todos os componentes integrados e funcionando simultaneamente. 4.1. Testes Realizados ---------------------- Os resultados do teste do sensor de vibração SW-420 podem ser observados nas figuras a seguir: []{#_Toc134978040.anchor}Figura 13: Resposta dos sensor de vibração sw-420 ao teste de movimentos aleatórios ![](media/image13.png) **Fonte**: Autor (2023) De acordo com os resultados observados apartir do sensor, considerando um tempo de aproximadamente 30 segundos de aquisição contínua de dados, pode-se afirmar que o sensor operara de maneira satisfatória para o teste de validação proposto. Verificou-se também deste teste que o aplicativo desenvolvido consegue obter os dados de forma precisa sem muitos movimentos bruscos. Desta forma, os resultados confirmaram as expectativas. Aperfeiçoamentos neste sistema podem ser feitos com base em testes em pessoas diagnosticadas com crise convulsiva num período de tempo maior, com vista ao aperfeiçoamento de deteção de crise convulsivo. Conclusão ========= A proposta do trabalho foi desenvolver um protótipo de um sistema de monitoramento de idosos com convulsões no Lar de idosos. Esse sistema inclui o protótipo de sensor de deteção de crise convulsiva em tempo real e uma aplicação de fácil manuseio no *Smartphone* do cuidador. No que diz respeito ao proposto protótipo e a sua aplicação, responderam as expectativas, apresentando ao cuidador um reconhecimento de um possível ataque de uma crise convulsiva do idoso. Sobre a aplicação usado pelo cuidador no *Smartphone* pôde-se observar a facilidade de visualização do alerta de crise convulsiva. Com todas as observações e testes fitos, pode-se afirmar que apesar de ser um protótipo, ele permite muitas melhorias em suas características e a sua possível inclusão de outros cuidados dos idosos não só no monitoramento de crise convulsiva, mas também no monitoramento da queda simples, pressão arterial, etc. E apesar de ser um protótipo, ele atende de forma satisfatória a proposta inicial de monitoramento da crise convulsiva do idoso, e, também, abre uma discussão sobre aumentar o desenvolvimento de mais projectos e pesquisas nessa área de automação para a área de saúde. Recomendação ============ Do ponto de vista do Arduíno UNO, escolhido para ser o microcontrolador do projecto devido ao facto de já se ter disponível para a criação de um projecto, ele desenvolve com muita facilidade as infinitas possibilidades de projectos e além de ser um microcontrolador mais barato e que utiliza a linguagem de programação em C, que foi ensinada durante o curso. Um ponto de melhoria identificado seria trocar o microcontrolador Arduíno Uno para um Arduíno Nano para optimizar o tamanho. Algumas melhorias que poderiam ser incluídas em projectos futuros, além das citadas acima seriam: - A adição do modulo SIM 800L para envio de mensagem caso o Bluetooth esteja fora de alcance; - Adição de módulo de Internet para que as mensagens de alertas sejam enviadas a todos cuidadores do Idoso do Lar. - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ========================== - ABE (Associação Brasileira de Epilepsia). (2022). *Conceitos e Definições. Como ajudar durante uma Crise Convulsiva*. Disponível em URL: \ Acesso em: 15 de Agosto de 2022. - Banzi, Massimo. (2011). *Getting Started with Arduino.* 2nd Edition. Maker Media, Inc. - Borges. Bruno Rodrigues. (2017). *Desenvolvimento de Aplicação Mobile Utilizando Metodologia Ágil SCRUM*. Uberlândia, Brasil. - Damasceno et al. (2013). Um Sistema De Monitoramento Para Idosos Utilizando Tecnicas De Visao Computacional. 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APÊNDICES ========= **APÊNDICE I:** ESQUEMA DE INTERLIGAÇÃO DOS DISPOSITIVOS **APÊNDICE II:** FLUXOGRAMA DO SISTEMA ![](media/image15.png) **APÊNDICE III:** DIAGRAMA DE ACTIVIDADES **APÊNDICE IV:** DIAGRAMA DE SEQUÊNCIA ![](media/image17.jpg) **APÊNDICE V**: CÓDIGO DE TESTE DO SENSOR DE VIBRAÇÃO **VISTA SUPERIOR DO CIRCUITO** ![C:\\Users\\Mavida\\Desktop\\IMG\_20230510\_113628.jpg](media/image19.jpeg) **APÊNDICE VI: GUIÃO ELABORADO PARA A RECOLHA DE DADOS NO [CENTRO DE APOIO À VELHICE DE NHANGAU](https://ongsim.org/index.php/2020/04/13/centro-de-apoio-a-velhice-de-nhangau-recebe-100-barras-de-sabao/)** ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Esta entrevista tem o objectivo de buscar informações sobre os modos de Monitoramento de Idosos e utilidade a nível da saúde, isto é, foi realizado no centro de apoio à velhice de Nhangau. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1. Como é feito o monitoramento dos idosos? 2. Quantos funcionários fazem a monitoria? 3. Existem um sistema ou modo de monitoramento de idosos que padecem da crise convulsiva dentro do Lar? 4. Quantos idosos existem no Centro atualmente? \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ 5. Quantos sofrem da crise convulsiva? \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ 6. Quantos casos da crise convulsiva tiverem nos últimos 3 meses? **\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_** 7. Já tiveram casos de atraso de primeiros socorros por não receber o alerta? **\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_** 8. Já tiveram casos de morte por falta de alerta da crise e primeiros socorros imediato? \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ Obrigado! **APÊNDICE VII: RESULTADOS DA ENTREVISTA REALIZADA COM DIRETORA GERAL E UM CUIDADOR DE IDOSO QUE TRABALHAM COM OS IDOSOS NO CENTRO DE APOIO À VELHICE DE NHANGAU** Os resultados abaixo foram levantados de uma entrevista com a Diretora do Centro de Apoio à velhice de Nhangau. **Resposta 1**: No período noturno não há nenhum monitoramento, enquanto que no período diurno e feito três monitoramento dos idosos acamado as 7h, 12h e as 18h e os não acamado ficam disperso pelo pátio e 4 cuidadores fazem o acompanhamento. **Resposta 2:** No total existem 12 cuidadores de idosos. **Resposta 3:** Não. **Resposta 4:** No centro existem 80 idosos. **Resposta 5:** Existem 7 Idosos que sofrem de crise convulsiva. **Resposta 6:** Nos últimos 3 tiveram 4 casos de crise convulsiva. **Resposta 7:** Sim**,** em todos os casos que ocorreram no período noturno só tiveram primeiros socorros ao amanhecer e os casos que ocorreram durante o dia os primeiros socorros foi de imediato. **Resposta 8:** Nenhum caso de morte foi registado nos últimos 6 meses. ANEXOS ====== **ANEXO I:** DESPACHO TRANSCRITO PELO CENTRO DE APOIO À VELHICE DE NHANGAU PARA A RECOLHA DE DADOS O despacho foi emitido pelo Centro de Apoio à Velhice de Nhangau, localizada na localidade de Nhangau na Cidade da Beira Província de Sofala para efeitos da realização da pesquisa de campo, com a intenção de recolha de informação. C:\\Users\\Mavida\\Downloads\\Compressed\\novo scaner\\novo scaner-1.png **AVALIAÇÃO FINAL - PARECER DO ORIENTADOR** **Eng° Sérgio Gonçalo,** docente na Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade Zambeze, vem na qualidade de orientador da Monografia de Licenciatura submetida por Lucas Samuel Mavida, com o tema ― **SISTEMA DE MONITORAMENTO DE IDOSOS COM CONVULSÕES**, declarar que o trabalho apresentado pelo aspirante reúne qualidade científica e condições necessárias para que o estudante seja submetido à prova de defesa para obter o grau de Licenciatura em Engenharia Informática. Beira, aos \_\_\_ de \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_2023 \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ (**Eng° Sérgio Gonçalo**)

Sistema de Monitoramento de Idosos com Convulsões (Caso de Estudo: Centro de Apoio à Velhice de Nhangau Cidade da Beira - 2023) PDF

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