Informe de Seguimiento del proyecto de investigación ITINERA2
El presente documento tiene como objetivo aportar una descripción detallada de los avances y estado actual del proyecto ITINERA2, según los distintos componentes implicados en el desarrollo y despliegue de la solución, así como el procedimiento de captación y visualización de datos para su posterior pilotaje y validación funcional (secciones 3.1, 3.2, 3.3).
A ambos componentes se suma la descripción del desarrollo e integración de las estrategias de gamificación para el fomento y adherencia a la actividad física, las cuales se desglosan en la sección 4.
Finalmente, se exponen los próximos pasos a abordar en relación al estado actual y los objetivos perseguidos por ITINERA2 (sección 5).
2. Estado del proyecto
El presente documento supone una actualización respecto al estado actual del proyecto ITINERA2, centrado en la implementación de una ruta inteligente basada en IoT y gamificación que ofrezca un entorno amigable y fomente hábitos saludables y la lucha contra la soledad en población adulta mayor del ámbito semi-rural afectado por el despoblamiento. Tras una primera fase centrada en un detallado análisis inicial de documentación científica de impacto publicada recientemente en relación a los objetivos de ITINERA2, el proyecto ha finalizado, en esta segunda fase, el desarrollo de software necesario para su validación mediante su pilotaje en un conjunto poblacional relevante, habiendo, además, acordado el entorno exacto de implantación y estando en disposición de comenzar la recogida de datos que permitan la posterior evaluación de impacto sobre la salud de los participantes.
A este respecto, el proyecto ha sufrido una variación respecto a la propuesta original en cuanto a su localización. Originariamente ITINERA2 tenía prevista su implantación en el concejo de Cangas del Narcea. Sin embargo, tras los resultados obtenidos en las elecciones municipales celebradas el pasado mes de mayo, la participación de dicho concejo no ha podido ser finalmente posible. En base a ello, y tras una valoración de alternativas existentes, CTIC ha planteado el despliegue del proyecto en un entorno con características similares al original, siendo Tineo el concejo seleccionado.
El concejo de Tineo presenta una ubicación geográfica y unas características sociodemográficas prácticamente idénticas a la localización de origen, lindando al sur con Cangas del Narcea y siendo el segundo concejo más grande del Principado de Asturias (tras Cangas del Narcea) y uno de los de más baja densidad de población con 25,1 hab\km2. A esto se añade, igualmente, su carácter de entorno semi-rural. Dentro del concejo de Tineo, ITINERA2 se validará a lo largo de la Senda Verde Tineo - El Crucero (P.R. AS-245), ruta de uso habitual por la población tinetense que, además, cuenta con características de accesibilidad adecuadas para toda la población. La senda tiene una longitud aproximada de 2,5 kilómetros, siendo prácticamente llana en todo su recorrido y con firme asfaltado.
Por ello, se entiende que, a pesar de la modificación respecto a la propuesta original, las características esenciales del entorno de validación se mantienen intactas, no afectando así ni a las características requeridas por la solución ni a los resultados esperados.
No obstante, ligado a este cambio, es necesario indicar la consecuencia en términos de retraso temporal respecto al cronograma inicial derivado, no sólo de la necesidad de localizar una nueva ubicación, sino de plantear la propuesta al consistorio local y sufrir un proceso de evaluación por parte del mismo. A pesar de ello, en el momento actual, se ha finalizado el desarrollo técnico, estando en situación de proceder a su despliegue y validación en próximas fechas.
Adicionalmente, cabe destacar que, además de la excelente acogida por parte del consistorio local, ITINERA2 contará con la implicación de la Escuela de Salud de Tineo, la cual desarrollará un papel fundamental para el éxito del proyecto, a través de su compromiso en términos de difusión, captación y registro de personas participantes. A este respecto, el hecho de contar con un agente local conocedor de la población y el territorio se entiende esencial para la implicación poblacional en ITINERA2.
En los apartados que se muestran a continuación se describe detalladamente el proceso de desarrollo de los diferentes componentes requeridos por ITINERA2 para su correcto funcionamiento.
3. Componentes de Internet de las Cosas (IoT)
El conjunto de la solución, en cuanto a la tecnología IoT se refiere, está compuesto por diferentes componentes que requieren de elementos instalados sobre la ruta, así como de otros portados por la persona usuaria en forma de tecnología vestible (i.e. pulseras).
En término de elementos intervinientes, a nivel de hardware y software, los principales componentes que se describen a lo largo del documento son:
▪ La infraestructura física (módulos RFID), basada en el Internet de las Cosas (IoT). Es decir, los diferentes puntos de control automáticos ubicados a lo largo de la ruta para llevar a cabo la monitorización de actividad física a lo largo de la ruta.
▪ La plataforma software (Plataforma Web), la cual incluye una parte de gestión interna y otra de interfaz con la que interactúan las personas usuarias. Dicha plataforma permitirá tanto el registro de usuarios y la recopilación de datos personales necesarios para valorar el impacto de la salud en términos de calidad de vida; como la interacción, por parte de la persona usuaria, respecto a la información, notificaciones, retos y logros asociados a su actividad física, tanto a nivel individual como respecto a otras personas participantes en ITINERA2.
La relación entre ambos componentes se muestra, a nivel esquemático, en la Ilustración 1, describiendo ambos componentes en detalle en el apartado subsiguiente.
En concreto, como se aborda en los apartados siguientes, ITINERA2 implica el despliegue de cuatro módulos RFID encargados de la captación de datos de las personas participantes a través de identificadores individuales en forma de pulsera que permitirán la monitorización de los y las usuarias de la ruta inteligente.
La captación de la información acerca de la actividad física se basa en el despliegue de una red de sensores que captan información anonimizada acerca de las personas participantes. Esta red de sensores consta de cuatro puntos de control o módulos lectores de RFID (i.e. Identificación por Radio-Frecuencia), que actúan de forma independiente entre sí, detectando los identificadores individuales que portarán las personas participantes.
Estos identificadores individuales han sido desarrollados mediante la integración de chips RFID pasivos en una pulsera de silicona elástica, la cual ofrece un alto grado de comodidad y un nulo nivel de intrusividad (ver Ilustración 2), permitiendo además su uso específico exclusivamente en los momentos en que se hace uso de la ruta, en caso de que así lo desee la persona usuaria.
La transmisión de los datos se realizará mediante comunicación 3G, permitiendo así que la monitorización sea completamente automática y sin requerir una acción activa y concreta por parte de la persona para captar su información, maximizando así la usabilidad de ITINERA2.
A continuación se describen en detalle los componentes específicos del hardware implicado en los componentes de IoT.
3.1 Componentes de la solución a desplegar
La selección de la tecnología RFID viene motivada por las implicaciones de privacidad y sencillez de uso planteadas en el proyecto. Las personas participantes recibirán una pulsera de silicona, con el citado chip codificado incrustado, permitiendo identificar a cada de una de ellas de forma unívoca.
Cada uno de los cuatro módulos RFID desarrollados están integrados por distintos componentes para permitir la funcionalidad de captación de datos RFID, el procesamiento de los datos y su posterior envío de los datos a la plataforma Web.
3.1.1 Módulo RFID
Para la captación de los datos procedentes de las pulseras, se ha implementado una solución basada en un lector RFID UHF (ultra alta frecuencia). En concreto se ha seleccionado el M6E Nano1, capaz de transmitir una potencia de hasta 27dBm y una antena RFID UHF circular de ganancia 6dBi.
Por su parte, el control del lector se realiza a través de la programación de un micro-controlador basado en Arduino Uno rev32, empleando librerías de código abierto disponibles, lo que permite una ágil comunicación entre los componentes y fiabilidad en la lectura y proceso de los datos.
La selección de dichos componentes se ha basado en los resultados derivados de la comparación de diferentes dispositivos, en formato prototipo (Ilustración 3), en un entorno simulado con características similares a las de la ruta seleccionada (espacio al aire libre con un camino acotado de 2,5m de ancho).
Estos módulos serán instalados sobre farolas existentes a lo largo de la ruta seleccionada con una separación, aproximada, de 500 metros entre cada uno de ellos, permitiendo cubrir la práctica totalidad del recorrido (Ilustración 4). Las farolas serán empleadas como soporte para la colocación de los módulos, permitiendo su ubicación adecuada para la correcta monitorización de las personas participantes.
3.1.2 Comunicación 3G
El micro-controlador estará conectado a un módulo 3G, el cual ofrece capacidades para transmitir la información a la plataforma Web a través de tecnología celular GSM (3G). Este módulo está basado en el controlador SIM5320, componente3 que permite la conexión directa al Arduino y la comunicación con el resto del sistema.
La programación del Arduino ha sido realizada mediante el lenguaje C++, nuevamente con librerías de código abierto ofrecidas por el propio fabricante. En base a la programación desarrollada, una vez que el lector RFID detecta una pulsera, extrae el identificador unívoco interno (EPC) y lo envía, junto a su identificador interno de módulo RFID y una marca de tiempo, a una cola MQTT4 (i.e. un mecanismo de colas de mensajes) a la que está suscrita la plataforma Web para la monitorización de la información de la persona usuaria.
3.1.3 Pulseras
Como se ha indicado con anterioridad, para la lectura e identificación de los usuarios a través del circuito, se ha optado por el uso de pulseras de silicona (Ilustración 5), las cuales cuentan con un chip RFID integrado y codificado unívocamente. Las pulseras seleccionadas tienen un diseño adecuado a la naturaleza del proyecto, ya que el chip con la información está protegido de los elementos externos por la propia silicona y la zona de instalación está separada de la muñeca de la persona mediante unos pequeños filamentos que ejercen como aislante (la humedad y la composición del cuerpo humano dificultan la lectura) para una lectura correcta, garantizando así su correcto funcionamiento.
Además, las pulseras son ajustables, permitiendo cubrir la variabilidad de las características físicas de las y los participantes, presentando un tamaño de 260mm de longitud por 22mm de ancho. El chip seleccionado es el Alien H3, ampliamente utilizado y con un elevado grado de fiabilidad en casos similares (e.g. cronometraje de pruebas deportivas al aire libre).
Las pulseras llevarán dos códigos unívocos, que facilitarán la correcta gestión de los usuarios: el EPC, o código electrónico de producto, que permitirá codificar números enteros correlativos del 1 al 300 en formato hexadecimal y el TID, o identificador unívoco del fabricante.
3.2 Software desarrollado para el correcto funcionamiento de los componentes IoT
Como se ha señalado previamente, los componentes físicos desplegados por el circuito realizarán la captura de datos y posterior envío a la cola MQTT, para que la plataforma Web haga la lectura de los datos que enviados mediante los distintos lectores distribuidos por el circuito.
La plataforma Web es una aplicación Web multi-dispositivo que permite la gestión de los circuitos, los participantes y del resto de la funcionalidad del sistema centrada en la gamificación. A modo de ejemplo, en la Ilustración 6 se muestra un ejemplo de visualización en la plataforma desarrollada, en este caso, en el apartado de gestión de los módulos RFID de la ruta.
El software está implementado con la infraestructura de programación Meteor5, basada en Node.js6, sobre una base de datos en MongoDB7. La cola de mensajes que comunica la parte física (dispositivos IoT) con la virtual (aplicación Web) está basada en el modelo suscriptor/publicador de MQTT, siendo el subscriptor la aplicación Web y el publicador el sistema de captación de los datos RFID. Este software permite así la comunicación entre los diferentes componentes para
cubrir todo el circuito de recogida y visualización de la información, desde el inicio de su generación por parte de la persona usuaria, posterior lectura por parte de los módulos RFID, envío y tratamiento a la plataforma web y visualización en los dispositivos personales (Ilustración 7).
3.3 Software desarrollado para la gestión de usuarios
Además de la parte pública y asociada con el control de las opciones de gamificación, la plataforma Web incluye una sección para gestionar las personas participantes en ITINERA2. Cualquier persona puede solicitar una cuenta en el sistema, simplemente cumplimentando un formulario con unos datos personales mínimos e introduciendo una contraseña para controlar su acceso. Con ello, es posible contar con una base de datos (Ilustración 8) en donde cada persona usuaria aparece asociada al identificador de su pulsera para, posteriormente, obtener información individualizada que permita su monitorización y aplicación personalizada de las estrategias de gamificación.
3.3.1 Gestión de roles
Puesto que la interacción con la plataforma Web se realizará por parte de diferentes personas y con diferentes objetivos, se han contemplado tres tipos personas usuarias, distribuidas en los siguientes roles:
• Público. Cualquier persona dada de alta en el sistema tiene asignado por defecto este rol. Este rol se asociad a las personas participantes, quienes portarán las pulseras para monitorizar su actividad física.
• Gestor. Este rol ofrece privilegios relacionados con la gestión de ITINERA2. Específicamente, respecto a la gestión de los usuarios públicos, siendo los encargados de asignar las pulseras a las personas participantes y anotar dichas asignaciones en la plataforma.
• Administrador del sistema. Persona responsable de crear y gestionar los datos relativos a los circuitos: descripción, distancia entre puntos de control y configuración de los puntos de control. Además, el rol de administrador permite gestionar los roles del resto de personas usuarias de la plataforma.
3.3.2 Gestión de participantes
La gestión de las y los usuarios públicos (participantes) será llevada a cabo por aquellas personas identificadas como “gestor”, quien podrá hacer la asignación de los identificadores de las pulseras y las personas participantes.
Para facilitar la gestión del sistema y la agilidad del mismo, se ha incorporado la funcionalidad de que las y los usuarios públicos puedan crear una cuenta de forma autónoma, si bien el sistema no iniciará la recogida de datos hasta que la persona identificada como gestor le asigne un identificador unívoco y una pulsera física (Ilustración 9), garantizando así el correcto uso de la plataforma.
La principal funcionalidad de la aplicación es transformar la información sobre la actividad física de las y los participantes y ofrecer datos fácilmente interpretables por las personas usuarias, fomentando la participación a través de distintas estrategias basadas en retos y logos dependientes de los datos captados por los dispositivos IoT.
Así, una vez que el sistema asocia cada participante a su pulsera y este tiene actividad física, calcula aspectos como su participación a lo largo del recorrido, el tiempo en completar el circuito (o sus distintas partes) o su velocidad asociada (obtenida a través de la distancia entre los puntos de control), aspectos fundamentales para el planteamiento de logros y la verificación de la consecución de logros que incrementen la adherencia a la actividad física.
Este componente de gamificación supone una de las partes fundamentales tanto para la citada adherencia como para el incremento de la motivación para hacer uso del circuito, fomentando no sólo la práctica de actividad física, sino también las relaciones sociales al permitir gamificar las conductas tanto a nivel individual como grupal.
4.1 Participación individual y grupal
Los retos, logros y difusión de los mismos serán aplicado tanto a nivel de persona como de grupo, buscando la participación colectiva en retos. De este modo, ITINERA2 ofrece a las personas usuarias la posibilidad de pertenecer a grupos (e.g. barrios, peñas, asociaciones vecinales, instituciones, etc.) con el objetivo de fomentar las relaciones sociales y la adherencia a la propia actividad física. No obstante, con el objetivo de no desvirtuar los resultados, se ha limitado la pertenencia a un solo grupo, si bien la persona puede cambiar de grupo en cualquier momento que lo desee y asociarse a otro para conseguir nuevos retos.
Los grupos, liderados por la persona que lo propone, son totalmente personalizables, pudiendo aportar información relativa a su denominación y lugar (municipio), así como definiendo un logo que permita visualizar de una forma rápida y atractiva los resultados colectivos (Ilustración 10).
Al margen de esta personalización, para motivar la participación grupal de las primeras personas, se han predefinido una serie de grupos a los que se pueden asociar las personas participantes ligados a entidades existentes en el municipio de Tineo (Ilustración 11).
4.2 Retos
Uno de los aspectos fundamentales, en términos de motivación, para la participación en el proyecto, tanto a nivel colectivo como individual, es la inclusión de retos, individuales y grupales, a los que se unen las personas participantes.
Los retos se han establecido según distintos parámetros y mediciones, los cuales se obtienen en función de la participación a lo largo de la ruta. Los retos incluidos en ITINERA2 son:
• Tiempo de actividad. Mide el nivel de participación individual. Es decir, días que la persona o los integrantes de un grupo están activos y registran actividad en el circuito, premiando el mayor número de días activo.
• Velocidad. Valora la velocidad más alta conseguida en el circuito. A nivel grupal, se calcula la velocidad media entre sus integrantes, valorando positivamente la media más alta.
• Distancia. Recopila la distancia total recorrida por cada participante, siendo la mayor la más valorada. En el caso de los grupos, se valora la distancia media de sus integrantes.
• Consumo de calorías. El sistema realiza un cálculo basado en un algoritmo definido en el Adult Compendium of Physical Activities8, el cual ofrece un coeficiente (MET) relativo al nivel de actividad física (MET x Kg = Kcal/h). Se valora el consumo total más elevado de cada participante, mientras que, a nivel grupal, se valora la media de sus integrantes.
• Rendimiento personal. De una forma similar al consumo de calorías, existe otro reto donde se valora el rendimiento físico de cada persona, teniendo en cuenta factores individuales como sexo y edad. Para el cálculo de este coeficiente de rendimiento personal, el sistema se basa en las marcas personales y los factores de edad, calculados en base a las especificaciones de la WMA (asociación mundial de atletismo máster)9. El resultado es un valor numérico que indica un nivel artificial que puede ser comparado entre usuarios. Se valora positivamente los valores más altos. En el caso de los retos colectivos, se hace una media de los coeficientes conseguidos por sus integrantes.
Dentro de cada uno de estos retos, la plataforma ofrece la posibilidad de visualizar una clasificación individual (Ilustración 13), de forma anónima mediante su nombre de usuario, y grupal (Ilustración 14) con una comparativa respecto al resto de participantes.
4.3 Logros
Además de los retos descritos, y asociado al componente de gamificación, se ha incorporado una opción asociada a personas, emulando logros virtuales y otorgando reconocimientos por haberlos conseguido. Estos logros están relacionados con la regularidad (días haciendo ejercicio), distancia recorrida y consumo de calorías acumulado (Ilustración 15).
Algunos ejemplos de estos logros son:
• Insignia de “Maratorian@”, al completar los primeros 42,195 kilómetros.
• Trofeo “Mi primer kilómetro”, cuando la persona pasa por los dos primeros puntos de control.
• Trofeo “1000 Kcal quemadas”, cuando se consumen más de 1000 Kcal.
4.4 Difusión de logros obtenidos
Sumado a la motivación directa e individual de las personas participantes a través de los retos, se ha implementado además un sistema de comunicación que permita la recepción de un correo electrónico, para aquellas personas que lo deseen, que informe del logro obtenido y animándole a seguir participando (Ilustración 16).
Adicionalmente, y con la finalidad de obtener reconocimiento público que ayude a continuar practicando actividad física, desde la parte privada de la aplicación (cuando la persona participante ha introducido sus credenciales), en donde se muestra la colección de insignias, se ofrece además la opción de compartir dichos logros a través de las redes sociales de la persona de manera sencilla. De este modo, en la base de cada tarjeta que simula el trofeo existen iconos que permitan la promoción de los logros obtenidos a través de cuentas de: WhatsApp, Twitter, Facebook y correo electrónico (Ilustración 17).
Una vez desarrollados y probados, a nivel de laboratorio, los diferentes componentes que conforman ITINERA2 y reubicado el entorno para la implementación de ITINERA2, se espera que en los siguientes meses se cumplimenten las dos últimas fases propuestas en el cronograma (i.e. Validación del sistema mediante pilotaje en muestra representativa de la población de interés y Evaluación del impacto en la mejora de la salud y generación de informe de resultados).
Para ello, dentro del marco de colaboración entre CTIC Centro Tecnológico y el Ayuntamiento de Tineo, la Escuela de Salud de Tineo desempeñará un papel fundamental favoreciendo la difusión de ITINERA2 entre la población y la captación de la población objetivo, especialmente entre aquellas personas que ya participan en sus diferentes iniciativas. Sumado a ello, se realizará una presentación oficial del proyecto de la mano del propio Ayuntamiento de Tineo, aumentando así la visibilidad y potencial participación de la población en ITINERA2. Igualmente, se valorará la posibilidad de que ITINERA2 sea difundido a nivel poblacional por los profesionales sanitarios de Atención Primaria, con especial atención a aquella población en que se considere que la actividad física puede ser beneficiosa, tanto a nivel de intervención como de prevención.
Posteriormente se procederá a la recogida de datos para su posterior análisis y generación de resultados para la obtención de conclusiones.
6 Conclusiones
Así pues, como se ha mostrado a lo largo del documento y se indicaba al inicio del mismo, el proyecto ITINERA2 ha cumplido satisfactoriamente los tres primeros puntos del plan de trabajo planteado (i.e. Diseño del sistema de monitorización, desarrollo de la estrategia de gamificación y plataforma de consumo de datos y definición de ruta e implementación de infraestructuras), estando en disposición, una vez reubicado el escenario en que será implementado, de validar el sistema en el entorno real, iniciando la monitorización de las personas usuarias para, posteriormente, evaluar el impacto de ITINERA2 en su salud.
En relación al trabajo llevado a cabo, se considera que el software desarrollado se ajusta a las necesidades de la población objetivo que participará en ITINERA2 ofreciendo, al mismo tiempo, un alto grado de personalización respecto a las preferencias de las personas usuarias a través, por ejemplo, de la creación e identificación de grupos locales.
Del mismo modo, el elevado número de retos y logros planteados, así como la posibilidad de compartir dichos logros a través de redes sociales, se considera que generará una motivación y adherencia destacable respecto a otras propuestas que carecen de este componente, pudiendo facilitar la continuación de adherencia posterior una vez que finalice el período de funcionamiento de ITINERA2.
En este sentido, los componentes de hardware y software han sido probados a nivel de laboratorio, simulando condiciones similares a las esperadas en el entorno real, mostrando resultados satisfactorios. Si bien ITINERA2 se plantea como una prueba de concepto, dentro del marco de incertidumbre que suponen siempre los proyectos de I+D, se espera, igualmente, un correcto funcionamiento del sistema una vez iniciado su uso en la localización elegida.
En términos de implementación, si bien la imposibilidad de desplegar la solución en el entorno inicialmente previsto en la propuesta ha supuesto un contratiempo, especialmente en términos temporales, la aceptación por parte del Ayuntamiento de Tineo para la implementación en su concejo ha permitido subsanar este inconveniente sin afectar, de forma especialmente significativa, al cronograma inicialmente previsto. Por otro lado, como se señalaba al inicio del documento, la implicación de la Escuela de Salud se considera como un aspecto relevante de cara al adecuado desarrollo de ITINERA2, pues su conocimiento local y poder de captación a nivel poblacional es especialmente destacable, favoreciendo así la participación e implicación ciudadana.
Una vez en este punto, en los próximos meses se procederá al desarrollo de las dos últimas fases del programa de trabajo, pudiendo obtener datos empíricos que permitan evaluar el potencial impacto de ITINERA2 sobre la salud de las personas participantes.
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