Secure Step - Für sichere Institutionen

Einleitung

Im Rahmen der Vorlesung „Nutzerzentrierte Entwicklung“ haben wir eine Plattform entwickelt, die den Alltag des Pflegepersonals in einer Institution mit schwer erziehbaren Kindern erleichtern soll. Dabei liegt der Fokus auf der Beibehaltung der Privatsphäre und der Erziehung der Kinder.

Design Thinking

Wir haben den Design Thinking Prozess verwendet, das heißt, wir suchten zuerst nach Painpoints in Institutionen. Einer der am häufigsten genannten Painpoints war die Überforderung des Personals bei der Sicherstellung des Wohlergehens aller Kinder. Außerdem kommt es manchmal vor, dass bestimmte Kinder von der Institution wegrennen.

Stakeholder

In unserem nächsten Schritt haben wir uns die Stakeholder in dieser Situation genauer angeschaut und sie auf einer x- und y-Achse nach Interesse und Einfluss im Projekt eingeteilt. Dabei stellten wir fest, dass vor allem Mitarbeiter in der Institution viel Interesse und auch Einfluss haben.

Persona

Zunächst haben wir eine Persona erstellt - eine Mitarbeiterin einer solchen Einrichtung. Wir haben demographische Daten, Werte und vieles mehr zu dieser imaginären Person festgehalten. Mit dieser Persona konnten wir uns viel besser vorstellen, wer in Zukunft unsere Lösung nutzen würde und welche Bedürfnisse sie haben.
Stufensystem
Im nächsten Schritt haben wir ein Stufensystem eingeführt, auf dem sich jedes Kind der Institution befinden wird. Hierbei gibt es drei Stufen:

1. Stufe: In der ersten Stufe kann unser System erkennen, wie viele Kinder sich in Gemeinschaftsräumen aufhalten. Die Identität dieser ist jedoch in der ersten Stufe nicht bekannt.
2. Stufe: Befindet sich ein Kind in der zweiten Stufe, darf der Standort erfasst werden. Zudem wird erfasst, ob sich die Person in ihrem eigenen Zimmer aufhält.
3. Stufe: Bei schweren Fällen wird die dritte und letzte Stufe angewandt. Es gelten dieselben Regeln wie in Stufe zwei, mit dem Unterschied, dass nun auch eine Videoüberwachung im Zimmer möglich ist. Auch hier müssen wir den Fokus auf die Privatsphäre legen. Deswegen werden alle Videoaufnahmen anonymisiert, aber dazu kommen wir später noch.

Technologien

Auch haben wir uns mit der Technologie befasst, die dieses Projekt verwirklichen soll. Die Sensorik soll drei große W-Fragen beantworten: Wer? Wo? Was? Sensor-Fusion: Ziemlich schnell wurde uns klar, dass es keine einzelne Technologie gibt, die alle Anforderungen trifft. Deswegen müssen wir bewusst auf mehrere Technologien zurückgreifen, die zusammenarbeiten, um die nötigen Informationen zu sammeln. Das wird mit „Sensor-Fusion“ erreicht, oder mit anderen Worten, eine Logik, die mit Wahrscheinlichkeiten verschiedene Rohdaten in eine wahrscheinliche Aussage zusammenfassen kann.

Einzelne Technologien

Mithilfe einfacher sogenannter „PIR“ Bewegungsmelder ist es möglich zu wissen, ob sich eine Person im Raum befindet oder nicht. Kombiniert mit einem Infrarot-Tor am Türrahmen ist diese Information noch stabiler. Möchte man nicht nur wissen, ob eine Person im Raum ist, sondern auch genau, wo im Raum sich diese Person befindet, greifen wir auf die sogenannte mmWave-Technologie zurück. Diese Sensoren sind sehr klein und können feststellen, wo im Raum sich eine Person befindet. Je nach Modell kann man ebenfalls wissen, wie viele Personen sich im Raum befinden.

Wenn man auch wissen muss, wer sich im Raum befindet (was bei Stufen zwei und drei relevant ist), kann man, wie gesagt, mit Kameras und künstlicher Intelligenz erkennen, um wen es sich handelt. Da unsere Kameras anonymisierte Videos übertragen, ist dies nicht möglich. Deswegen gingen wir auf der Suche nach anderen Technologien. Bei anderen Technologien ist es notwendig, dass jede Person, die erkannt werden soll, ein Gerät mit sich trägt, sei es in Form von einem Handy oder einer smarten Armbanduhr. Mit Wi-Fi ist dies theoretisch möglich. Allerdings haben wir nach verschiedenen Versuchen festgestellt, dass die Erkennung nicht so genau ist, wie wir es uns gewünscht hatten. Zuletzt haben wir die Erkennung mit Bluetooth und einer Armbanduhr erfolgreich getestet. Wir legten vier Arduinos in jeder Ecke eines Zimmers, die jeweils die Signalstärke zur Armbanduhr sendeten. Diese haben in unseren Experimenten sehr genaue Ergebnisse geliefert.

Anonymisierung des Videos

Abschließend haben wir uns mit der Anonymisierung der Videoaufnahmen befasst. Hierfür haben wir verschiedene auf künstlicher Intelligenz basierende Open-Source-Lösungen gefunden. Mit einer dieser Lösungen, Mediapipe, konnten wir eine Person vor einer Kamera erkennen und in Python die Pose dieser Person erkennen und mit Linien nachstellen. Somit wird die Privatsphäre des Kindes behalten, und die Pflegekräfte können trotzdem sicherstellen, dass es dem Kind gut geht.

Software

Es gibt zum einen das Dashboard für den PC und zum anderen die App für das Mitarbeiterhandy der Fachkräfte.

Desktop Dashboard

Auf dem Dashboard am PC kann man den Gebäudeplan der Gruppe einsehen, einschließlich aller Ein- und Ausgänge, sowie die Gemeinschaftsräume und Zimmer der Klienten. Man kann auch das Stockwerk wechseln, indem man die Plattformpfeile nutzt, die sich direkt neben dem Gebäudeplan befinden. Unter dem Gebäudeplan sind zudem Informationen zu den Klienten zu finden, wie zum Beispiel welche Stufe der Klient hat. Rechts neben dem Gebäudeplan ist ein Bereich für Benachrichtigungen, beispielsweise wenn jemand den Haupteingang verlässt. Unter der Benachrichtigungskarte befindet sich eine weitere Karte mit Randdaten, die von Einrichtung zu Einrichtung variieren können.

App

In der App gibt es vier Hauptbereiche. Der erste Bereich ist die Startseite, wo man bei anderen Fachkräften Hilfe anfordern kann, falls man in einer Situation nicht zurechtkommt. Man kann auch angeben, ob man gerade eine Pause macht oder nicht.

Im zweiten Bereich sieht man, welche Klienten oder Fachkräfte einem am nächsten sind.

Im dritten Bereich befinden sich Benachrichtigungen – also der wichtigste Bereich, falls andere Fachkräfte Hilfe benötigen. Hier kann man Benachrichtigungen wie in einem Ticketsystem als erledigt markieren oder löschen.

Im vierten Bereich gibt es noch einmal eine Klientenübersicht, falls neue Fachkräfte oder Teilzeitkräfte ins Team kommen.

Wenn andere Fachkräfte Hilfe anfordern, erhält man eine Benachrichtigung ähnlich einem Anruf, auf dem man die Hilfeanfrage annehmen kann. Dies wird im Video auch genauer erläutert.

Zusammenfassung

Zusammenfassend haben wir eine innovative Plattform für das Pflegepersonal in Einrichtungen mit schwererziehenden Kindern geschaffen. Durch den Design Thinking Prozess identifizierten wir die Schmerzpunkte, insbesondere die Überforderung des Personals und die Gefahr von Kindern, die weglaufen. Die Fokussierung auf Stakeholder, die Erstellung einer Persona und die Einführung eines Stufensystems halfen uns, die Bedürfnisse und Anforderungen besser zu verstehen. Bei der Auswahl von Technologien entschieden wir uns bewusst für Sensor-Fusion, die Kombination verschiedener Technologien zur optimalen Informationsgewinnung. Von PIR-Bewegungsmeldern über mmWave-Technologie bis hin zur Bluetooth-Erkennung mittels Armbanduhr – wir haben eine vielseitige und anpassungsfähige Lösung geschaffen. Die Anonymisierung von Videoaufnahmen durch künstliche Intelligenz gewährleistet dabei die Privatsphäre der Kinder. Insgesamt haben wir eine ganzheitliche und technologisch fortschrittliche Lösung entwickelt, die nicht nur die Sicherheit der Kinder in den Einrichtungen erhöht, sondern auch das Pflegepersonal in ihrem täglichen Engagement unterstützt.