Неличное самочувствие

Вслед за умными касками, о которых мы рассказывали читателям в 2020-м, в один прекрасный день на производстве может появиться другая диковинка - контроль телесного состояния работников но основе технологии WBAN. Что это за зверь?

В комитетах Института инженеров электротехники и электроники (IEEE) с начала века шла работа над стандартом IEEE 802.15.6 Wireless Body Area Network (WBAN), который был принят в 2012 году. Это система нательных датчиков, соединённых между собой в сеть и обменивающихся информацией со смартфоном, планшетом или с той же умной каской. Связь действует на малом расстоянии вокруг тела и внутри него.

Персональная сеть

Задача системы проста - мониторинг физического состояния человека в реальном (или почти реальном) времени. А вот задачи разработчиков стандарта и устройств простыми не назовёшь. Необходимо через систему датчиков, закреплённых на теле в разных местах, обеспечить измерение таких параметров, как кровяное давление, пульс, температура тела, частота дыхания, количество сахара в крови, скорость движения. При этом нательные элементы системы должны быть лёгкими и износостойкими, иметь независимое питание и надёжно взаимодействовать между собой на разных расстояниях, которые меняются в зависимости от позы человека. Требуется, чтобы при выходе каких-то датчиков из строя связь не прерывалась, а уровень электромагнитных излучений при передаче информации был безопасным для людей. При конфигурировании сети стоит учитывать возраст, размеры и вес тела человека, его пол.

Информация о состоянии организма собирается и передаётся медикам

Системы WBAN предполагается использовать в медицине, в спорте и фитнесе, на опасном производстве, в МЧС и в вооружённых силах. На производстве они, вероятно, изменят подход к организации работ, дополнив систему медосмотров и допусков к работе постоянным контролем состояния организма.

Проводник информации

Для передачи информации между датчиками стандартом предусмотрены узкополосные радиоканалы общего пользования (например, на частоте 2,4 ГГц), ультраширокополосные каналы (не требующие лицензирования) и непосредственная связь через человеческое тело (Human Body Communication - HBC). Последняя предполагает присоединение электродов, «создающих в теле электростатические и магнитостатические поля». Разработчики утверждают, что HBC работает на более низких частотах (0,1-100 МГц), чем радиосвязь, и позволяет резко сократить потребляемую устройствами мощность, а также избежать эффектов телесного затенения радиолучей. Кроме того, повышается кибербезопасность и лучше используется частотный диапазон информационного канала.

В специализированном журнале IEEE по измерительным приборам и технологиям отмечается, что уже опробованы способы и алгоритмы передачи информации через человеческое тело. При этом получена высокая энергоэффективность, измеряемая в пикоджоулях на бит, а узлы сети потребляют микроватты мощности, что открывает простор для применения источников питания, собирающих энергию из окружающего пространства. «Стандарт HBC помогает снизить объём батарей и как следствие размеры и вес различных носимых устройств, таких как наушники, очки, умные часы, туфли и предметы одежды», - сообщают учёные из Колумбии.

Протоколы

Элементы сети WBAN неравнозначны. Интерфейсом (Bluetooth, Zigbee, TMAC и др.) для взаимодействия со смартфоном или планшетом обладает только хаб. Датчики, размещённые в узлах сети, передают хабу информацию, при необходимости играя роль ретрансляторов друг для друга. Существуют также актуаторы, с помощью которых человек может взаимодействовать с системой.

Могут ли датчики сети WBAN находиться внутри тела? Могут. Стандарт WBAN заменяет несовершенную технологию MICS (Medical Implant Communication System), созданную для связи вживляемых в тело устройств с внешними информационными системами. Кстати, журнал связистов RF World делает акцент на том, что стандарт IEEE 802.15.6 создан для разработки вживляемых в тело медицинских устройств, а также для инновационной потребительской электроники и индустрии развлечений. Читатель, возможно, вспомнит фантастические фильмы и книги про киборгов. Понятно, что любую технологию, в том числе WBAN, можно использовать как с благими, так и со злыми намерениями. Например, та самая информационная система, которая поможет машине скорой помощи быстро найти потерпевшего, будучи взломанной, позволит точно направить к человеку вооружённый дрон. Вопросы кибербезопасности недооценивать нельзя.

Необходима осторожность

Технология WBAN не нарушает санитарные нормы по электромагнитному облучению. Однако надо учитывать, что нормы эти созданы для абстрактного среднестатистического человека, конкретные же люди все разные. Думается, граждане с повышенной чувствительностью к радиоизлучению и просто со слабым здоровьем предпочтут воздержаться от использования WBAN и тем более - от HBC.

Работники предприятий, где будут внедряться новые системы контроля персонала, вряд ли смогут от них отказаться, но ведь присутствие на опасном производстве изначально подразумевает некоторый запас здоровья.

Какими недостатками обладает технология WBAN? Во-первых, трудности в калибровке датчиков, которую нужно проводить для каждого пользователя отдельно. Во-вторых, на работу системы влияет подвижность человека. В-третьих, плохо проработаны вопросы замены элементов. Ну и наконец показания датчиков сильно зависят от влажности, контакта с телом, чистоты кожи и других условий.

Понятно, что консервативная энергетика и даже медицина не скоро примут новинку. Сначала её должны опробовать и обкатать другие отрасли, желательно коммерческие. А здесь для WBAN есть целый ряд интересных приложений. Это, например, охрана, развлечения с распознаванием жестов и эмоций, экстремальные спортивные соревнования и шоу, где зрителям интересно в реальном времени смотреть видео с камер, прикреплённых к разным частям тела спортсмена.