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Type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Streaming de dados de sensores vestíveis: a construção de um data warehouse near real time
Author: Fernandes Júnior, Enedilson
First Advisor: Menezes, Victor Ströele de Andrade
Referee Member: Fonseca, Leonardo Goliatt da
Referee Member: Arbex, Wagner Antonio
Referee Member: Bernardino, Heder Soares
Resumo: O envelhecimento populacional e a necessidade de monitoramento clínico contínuo demandam soluções tecnológicas avançadas em saúde digital (e-health). Este trabalho apresenta a implementação de um Data Warehouse Near Real-Time (NRT) projetado para o processamento de fluxos de dados provenientes de sensores vestíveis (wearables). A arquitetura proposta utiliza Apache Kafka para a ingestão de dados, Apache Flink para o processamento em streaming com janelamento temporal de 10 segundos, TimescaleDB para o armazenamento otimizado de séries temporais e Grafana para a visualização analítica em tempo real. A solução foi validada com o dataset HAR70+, que compreende dados de acelerometria inercial de idosos monitorados em atividades de vida diária, como caminhar, sentar e deitar, ao longo de dois meses. Os resultados demonstraram uma latência de processamento entre 10 e 15 segundos desde a captura do sinal até a disponibilidade visual, o que representa uma redução de aproximadamente 99,9% na latência informacional quando comparada aos modelos tradicionais de ETL em lote (ciclos de 24 horas). A modelagem dimensional implementada permitiu consultas analíticas eficientes sobre o desempenho motor dos usuários, enquanto a Arquitetura Lambda equilibrou o processamento de baixa latência com a persistência histórica de grande volume. O sistema viabiliza o acompanhamento remoto e contínuo da capacidade funcional de idosos, permitindo intervenções rápidas e fornecendo uma infraestrutura robusta para futuros sistemas preditivos baseados em aprendizado de máquina.
Abstract: Population aging and the need for continuous clinical monitoring demand advanced technological solutions in digital health (e-health). This work presents the implementation of a Near Real-Time (NRT) Data Warehouse designed for processing data streams from wearable sensors. The proposed architecture utilizes Apache Kafka for data ingestion, Apache Flink for stream processing with 10-second time windowing, TimescaleDB for optimized time-series storage, and Grafana for real-time analytical visualization. The solution was validated using the HAR70+ dataset, which comprises inertial accelerometry data from elderly individuals monitored during activities of daily living, such as walking, sitting, and lying down, over a two-month period. The results demonstrated a processing latency between 10 and 15 seconds from signal capture to visual availability, representing an approximately 99.9% reduction in informational latency compared to traditional batch ETL models (24-hour cycles). The implemented dimensional modeling enabled efficient analytical queries regarding the users' motor performance, while the Lambda Architecture balanced low-latency processing with reliable high-volume historical persistence. The system enables remote and continuous monitoring of the functional capacity of the elderly, allowing for rapid interventions and providing a robust infrastructure for future predictive systems based on machine learning.
Keywords: Data warehouse
Sensores vestíveis
Reconhecimento de atividade humana
Near real-time
Apache Flink
Saúde digital
Data warehouse
Wearable sensors
Human activity recognition
Near real-time
Apache Flink
Digital health
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Access Type: Acesso Aberto
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21474
Issue Date: 16-Jan-2025
Appears in Collections:Engenharia Computacional - TCC Graduação



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