VitalRemote : in loco solution for management of Cyber-Physical systems

Abstract

Dispositivos, como Smartphones ou tablets, estão cada vez mais presentes nas nossas vidas, interligando os mundos cibernético e físico formando Sistemas Ciber-Físicos (SCF). Contudo, a gestão e configuração de tais sistemas tem-se tornado um problema: tanto pelo tamanho reduzido dos sensores e atuadores, fornecendo uma fraca ou nenhuma interface para o utilizador, como pelo seu grande número. Bons exemplos destes SCF são os dispositivos vestíveis e embutidos nos têxteis. Nesta dissertação propomos o VitalRemote, uma solução que permite configurar, monitorar e gerir SCF. O VitalRemote fornece um simples protocolo de Handshake sem fios (e.g. Bluetooth, NFC) para configuração básica in loco e uma interface baseada em REST, usando Wi-Fi, para configurações remotas mais complexas. O VitalRemote estabelece diversas abstrações para os recursos disponíveis nos dispositvos (hardware, sensores, ou aplicações e serviços internos) e permite a configuração baseada em perfis através do mapeamento de instruções em REST para comandos específicos do dispositivo. A atual implementação do VitalRemote é baseada em Android e foi aplicada num cenário de monitorização de profissionais de emergência usando a aplicação DroidJacket sem acesso direto aos dispositivos de monitorização. Neste cenário a re-engenharia da solução DroidJacket permitiu que esta fosse reconvertida num dispositivo compatível com o VitalRemote. Usando clientes externos do VitalRemote em Android e em iOS, o sistema foi testado com sucesso usando várias combinações de diferentes dispositivos Android e diferentes soluções de conectividade (Wi-Fi e rede ad-hoc). O VitalRemote provou ser uma solução simples para gerir, configurar e controlar SCF remotamente.

Devices, such as Smartphones or tablets, are increasingly present in our daily lives, interlinking the cyber and physical worlds in the so-called Cyber- Physical Systems (CPS). However the management and configuration of such systems are becoming a problem: either due to the reduced size of the sensors and actuators, that provide poor or none human user interface, or by the sheer number of them. Good examples are the wearable and embedded devices. In this dissertation we propose VitalRemote, a solution that allows configuring, monitoring and managing CPS. VitalRemote provides a simple wireless Handshake protocol (e.g. Bluetooth, NFC) for in loco basic configuration and a REST based interface for more complex remote configurations, over Wi-Fi. VitalRemote establishes several abstractions for available resources (own device hardware, sensors or internal applications and services) that allow profile-based device configuration like mapping specific REST instructions to custom resources related commands. The current VitalRemote implementation is based on Android and was applied in a scenario of first responders monitoring using the DroidJacket system where no direct access to the device was possible. In this scenario the reengineering of DroidJacket allowed it to be converted into a VitalRemote compliant device. Using external client in Android and iOS, the new system was tested with success using different Android devices and different connectivity solution (Wi-Fi and ad-hoc network). VitalRemote proved to be an unobtrusive solution to manage, configure and control CPS remotely.