ASTREA Framework: Development of Adaptive Monitoring Systems for Dynamic and Mobile Environments

Abstract

En esta tesis se propone ASTREA, un framework como solución integral de tres pilares ya introducidos y que pueden resumirse como sigue: 1) el diseño y desarrollo de sistemas de monitorización que incluyen sensores y wearables; 2) el despliegue automatizado del sistema en una red móvil y dinámica en tiempo de ejecución, así como su reconfiguración posterior al despliegue, lo que implica adaptaciones o actualizaciones en los sistemas, enfatizando la importancia de mantener la escalabilidad localizada; y 3) la recolección de datos incluyendo elementos móviles como portadores y sin incluirlos. ASTREA ha sido creado como resultado del estudio previo de varios dominios de aplicación, del diseño y desarrollo de sistemas de monitorización en colaboración con expertos (psicólogos, médicos, enfermeros, matronas, educadores y terapeutas) y que han sido aplicados en entornos concretos. Esta investigación y desarrollos previos han favorecido la identificación de aspectos y características comunes a nivel funcional, de dispositivos, y de requisitos de calidad que se deben garantizar para el correcto funcionamiento de tales sistemas. Concretamente, se han desarrollado sistemas de monitorización aplicados directamente en entornos reales de pacientes que sufren Lupus Eritematoso Sistémico (LES) y Fibromialgia (F), y mujeres embarazadas (y sus parejas) con fetos Pequeños para la Edad Gestacional (PEG) o bebés nacidos con bajo peso.

This thesis proposes ASTREA, a framework as an integral solution of three pillars already introduced and which can be summarised as follows: 1) the design and development of monitoring systems which include sensors and wearables; 2) the automated deployment of the system in a mobile and dynamic network at runtime, as well as its post-deployment reconfiguration, which implies adaptations or upgrades to systems, emphasising the importance of maintaining localised scalability; and 3) the data gathering which comprises mobile elements as carriers and without including them. ASTREA has been created as a result of the prior study of various application domains, the design and development of monitoring systems in collaboration with experts (psychologists, doctors, nurses, midwives, educators and therapists) and which have been applied in specific environments. This research and previous developments have favoured the identification of common aspects and characteristics at the functional level, device and quality requirements that must be guaranteed for the correct functioning of such systems. Specifically, monitoring systems have been developed for direct application in real-life scenarios of patients suffering from Systemic Lupus Erythematosus (SLE) and Fibromyalgia (F), and pregnant women (and their partners) with Small-for-Gestational-Age (SGA) foetuses or low birth weight babies.