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Gesundheitsversorgung

Mehr »Intelligenz« durch das Internet der Dinge

6. November 2014, 9:45 Uhr | von David Sandys

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

»Intelligente« Sensorfusion

Was alle diese Anwendungen gemeinsam haben, ist die »intelligente« Sensorfusion. »Intelligente« Sensoren übermitteln drahtlos Daten über Veränderungen in ihrer Umgebung an ein Überwachungsgerät, das die ankommenden Informationen abgleicht und entscheidet, was als Nächstes zu tun ist. Eine von einem Sensor gemeldete plötzliche Veränderung der Herzfrequenz kann beispielsweise einfach durch eine zusätzliche Anstrengung verursacht werden. Nimmt aber gleichzeitig ein anderer Sensor Atemnot wahr, kann dies das Überwachungsgerät zur Alarmierung einer in der Nähe befindlichen Gesundheitsfachkraft über ein Handy bewegen.

MCUs und Wireless als Schlüsseltechniken

Die Schlüsselbausteine sind daher Low-Power-Mikrocontroller und -Sensoren. Diese müssen entweder über integrierte Drahtlosunterstützung verfügen oder mit Low-Power-HF-Bausteinen kommunizieren können, die in ein kompaktes Gehäuse passen. Die wesentlichen Drahtlostechnologien für Wearable- und Smart-Home-Anwendungen sind »Bluetooth Low Energy« (BLE) und »ZigBee«. Beide sind für einen niedrigen Energieverbrauch ausgelegt – eine wichtige Anforderung für Geräte, deren Benutzer sie nicht jeden Tag aufladen möchten.

Dank seiner Kompatibilität mit Smartphones bietet BLE Vorteile sowohl für Geräte der Unterhaltungselektronik als auch für speziellere medizintechnische Geräte. Bauteilhersteller wie CSR und STMicroelectronics setzen BLE bereits erfolgreich in Sensorbausteinen und Überwachungs-Hubs ein. Dort ist BLE oft mit WLAN verknüpft, sodass eine einfache Datenübertragung ins Internet möglich wird. ZigBee dagegen weist eine größere Reichweite auf und eignet sich damit für Einsatzgebiete, bei denen Sensoren nicht einfach am Körper angeordnet werden können, sondern in den Wohnbereich integriert werden müssen.

Mikrocontroller-Lieferanten wie Atmel, Freescale Semiconductor und Texas Instruments haben IoT-fähige Prozessoren entwickelt, die BLE- und Zigbee-Protokollstacks verarbeiten können. Diese Bauteile sind für 8-Bit- und 32-Bit-Kerne skalierbar, je nach Komplexität der vom jeweiligen Sensorknoten benötigten Software. Auf das IoT ausgerichtete Mikrocontroller (MCUs) bieten häufig spezielle Low-Power-Features wie beispielsweise Hardware-Zustandsautomaten, die den Kernprozessor von einem Großteil der Echtzeit-Sensorsignalverarbeitung entlasten. Damit kann der Prozessor die meiste Zeit in einem energiesparenden Ruhemodus verbleiben und verlässt diesen nur, wenn die periphere Hardware meldet, dass ein Sensor eine plötzliche Aktivitäts- oder Zustandsänderung festgestellt hat (Bild 2). Aufgrund dieses hohen Zeitanteils, den der Prozessor im Ruhemodus verbringen kann – oft sind das mehr als 99 Prozent der Betriebszeit – wird der Gesamtenergieverbrauch auf ein Minimum reduziert, was die Aufladeintervalle der Batterie verlängert.

Über den Autor:

David Sandys ist Director of Supplier Marketing bei Digi-Key.