Sviluppo e test di sistemi, algoritmi e metodi per la validazione di smart object in applicazioni illuminotecniche e ambient assisted living

This thesis focuses on the development of innovative IoT solutions through Smart Objects, with the aim of making surrounding environment intelligent.The research project aims to propose a complete solution capable of making innovative systems in the industrial and domestic sectors more efficient. The data collected through the use of sensors, capable of measuring the quantities of interest, generated feedback that improves the production processes on the one hand and the monitoring of the health of a subject on the other, automating corrective action. Specifically, we focused on two areas: the assessment of the reliability of light emitting diodes (LEDs) for the development of high performance Smart Lighting systems and the development of innovative systems for Ambient Assisted Living and Smart Living, with a focus on the topic of aging and on the measurement of Biological Age (BA) through inertial sensors. With regard to the first area, the research activity concerned the definition of experimental protocols aimed at assessing the reliability and lifetime of the LEDs used in the construction of high-performance Smart Lighting systems. An increasingly important activity in current lighting systems aimed not only at providing lighting, but also at being part of Smart Environment systems through which to administer new services. In particular, research has been focused on the reliability of the solder joint which, following the appearance of cracks and bubbles (voids), is the main factor affecting the lifetime of a lighting system. As regards the second application area, a wearable sensor system has been developed, which is able to monitor motor activity, detecting any problems in gait analysis and postural stability. From the results obtained in the tests carried out in the field, the system ensures similar performance compared to the gold standard of the sector. Given the excellent results obtained by the devices, these can be used for the continuous monitoring of the elderly outside the hospital environment in order to create Smart Health systems, remote control systems and remote monitoring.

La presente tesi si focalizza sullo sviluppo di soluzioni innovative IoT attraverso Smart Object, finalizzati a rendere l'ambiente circostante intelligente. Il progetto di ricerca ha l’obbiettivo di proporre una soluzione completa in grado di rendere più efficienti i sistemi innovativi in ambito industriale e domestico. I dati raccolti attraverso l’impiego di sensori, in grado di misurare le grandezze di interesse, hanno generato dei feedback che migliorano da una parte i processi produttivi e dall’altra il monitoraggio dello stato di salute di un soggetto, automatizzando azione correttive. Nello specifico ci si è concentrati su due ambiti: la valutazione dell'affidabilità dei diodi ad emissione di luce (LED) per lo sviluppo di sistemi Smart Lighting ad alte prestazioni e lo sviluppo di sistemi innovativi per l’Ambient Assisted Living e Smart Living, con focus sul tema dell’invecchiamento e sulla misurazione dell’Età Biologica (BA) tramite sensori inerziali. Per quanto riguarda il primo ambito l’attività di ricerca ha riguardato la definizione di protocolli sperimentali finalizzati alla valutazione dell'affidabilità e del tempo di vita dei LED impiegati nella realizzazione di sistemi Smart Lighting ad alte prestazioni. Attività sempre più importante negli attuali sistemi illuminotecnici finalizzati, non solo a fornire illuminazione, ma anche a far parte di sistemi di Smart Environment attraverso cui somministrare nuovi servizi. In particolare, le ricerche sono state concentrate sull’affidabilità del giunto di saldatura che, in seguito alla comparsa di fessure (cracks) e bolle (voids), è il fattore principale che influenza il tempo di vita di un sistema di illuminazione. Per quanto riguarda il secondo ambito applicativo si è sviluppato un sistema di sensori indossabili, che è in grado di monitorare l'attività motoria, rilevando eventuali problemi nell'analisi del cammino e nella stabilità posturale. Dai risultati ottenuti nelle prove effettuate sul campo, il sistema assicura prestazioni analoghe rispetto al gold standard del settore. Visto gli ottimi risultati ottenuti dai dispositivi, questi possono essere utilizzati per il monitoraggio continuo dell'anziano al di fuori dell'ambiente ospedaliero in modo da realizzare sistemi Smart Health, sistemi di telecontrollo e telemonitoraggio.