Экосистема Data Gateway для медицинской IoT-лаборатории

1. Вводная задача от заказчика, проблематика, цели

Американский стартап, который поставляет оборудование и программное обеспечение на предприятия здравоохранения и в биологические лаборатории США.

Они уже работали с командой Атвинты. Ранее мы разработали софт для управления микробиологическим оборудованием, интерфейс IoT-инкубатора, веб-сервис и мобильное приложение. Практически без изменений перенесли программную часть и интерфейсы на другие их устройства — лабораторные холодильники.

Следующий этап в развитии линейки продуктов для смарт-лаборатории — создание экосистемы из отдельных устройств с датчиками и устройством накопления, хранения, передачи данных по беспроводной сети — Data Geteaway.

Необходимость такого продукта команда стартапа выяснила из общения со своими клиентами — руководителями медицинских лабораторий. Оказалось, их сотрудники помимо сложных устройств вроде инкубатора используют в работе автономные регистраторы данных — отдельные устройства с датчиками, которые измеряют параметры среды в помещении.

Проблема в том, что существующие на рынке устройства могут собирать данные только с одного датчика и выводить на светодиодный экран. А пользователям приходится самостоятельно отслеживать показатели, вручную сводить и анализировать информацию с разных устройств, а также самим настраивать устройства и следить за неисправностями.

Так появилась идея разобрать ранее созданный девайс на составные части и сделать каждый модуль с датчиком — отдельным устройством. И объединить все приборы в единую смарт-лабораторию с удаленным управлением через LIMS-портал или мобильное приложение.

Команде Атвинты нужно было разработать программное обеспечение, которое превратит отдельные устройства в инновационную лабораторную экосистему.

2. Описание реализации кейса и творческого пути по поиску оптимального решения

Поиск решения

На первом этапе мы разобрались, из каких устройств состоит смарт-лаборатория, как устройства взаимодействуют между собой, какие возможности в работе нужны пользователям.

В процессе анализа выявили такие требования к функциональности:

• Переферийные девайсы с датчиками автоматически синхронизируются по беспроводной сети между собой и с центральным устройством — Data Gateaway.
• Система синхронизируются с веб-сервисом в режиме реал-тайм.
• Центральное устройство не только собирает и отправляет данные на сервер, но и передает команды обратно на периферийные устройства.
• Все показания с датчиков собираются и хранятся в облачном сервере для дальнейшего анализа с помощью Big Data.
• Пользователь может удаленно управлять устройствами через LIMS-портал или мобильное приложение.
• Важно сохранить преемственность в логике работы оборудования, ведь новый продукт продолжал линейку ранее созданных девайсов.

Разработка

Для работы нового продукта нужно было создать:

• Программную утилиту для центрального устройства, которая позволяет не только собирать и отправлял данные на сервер, но и передавать команды обратно на периферийные устройства.
• Софт для автоматической синхронизации устройств-датчиков с модулем Data Gateway по беспроводной сети.
• Веб-портал и мобильное приложение для удаленного управления электроникой и изучения данных, полученных от IoT-устройств лаборатории.

Архитектура для автоматической синхронизации устройств

Мы посмотрели, как работают существующие аналоги на рынке. Они передавали данные только в одну строну: собирали данные с подключенного датчика и выводили показания на светодиодный экран.

Такое решение для смарт-лаборатории не подходит, ведь нужно еще и управлять электроникой, то есть отправлять сигнал обратно на устройства.

Мы разработали интерфейс беспроводной синхронизации, который работает в две стороны: Data Gateway не только собирает информацию, но и передает команды оборудованию, а также автоматизированно сводит показатели с датчиков и передает их в LIMS-портал.

Сотруднику лаборатории достаточно только запустить эксперимент. А дальше можно удаленно следить за исследованием, менять настройки, открывать и закрывать двери, включать и выключать устройства, а также вовремя получать оповещения о работе всей системы.

Система оповещений

Еще одна важная функция — система оповещений о состоянии системы. Если что-то пойдет не так во время исследования, работа будет испорчена. В случае со смарт-лабораторией это не только потерянное время сотрудников, но и потерянные деньги для медицинской компании.

Data Gateway автоматически регулярно проверяет состояние всех подключенных приборов: нужно ли плановое обслуживание, калибровка датчиков или что-то может выйти из строя. В случае ошибки система тут же отправит пользователю уведомление по email и в мобильное приложение.

LIMS-портал

Информация с датчиков передается в закрытый веб-портал и мобильное приложение пользователей.

Клиенты нашего заказчика уже привыкли к дизайну интерфейса смарт-лаборатории. Для LIMS-портала мы сохранили преемственность в дизайне и для десктоп-устройств, и для смартфонов.

Отличие — изменили логику синхронизации по API с новыми устройствами и датчиками.

Скриншот одного из рабочих экранов. На сводном графике исследователи отслеживают показания всех датчиков в лаборатории

3. Результаты сотрудничества

Результат

В результате вместе с заказчиком мы создали полную экосистему для умной лаборатории, состоящей из множества независимых IoT-устройств.

Data Gateway собирать данные по беспроводной сети от различных периферийных устройств по всей лаборатории. А затем передает эту информацию в единую систему управления лабораторными данными — LIMS-портал.

Такое решение экономически эффективнее классического набора не связанных между собой датчиков. Оно снимает повседневные рутинные задачи с сотрудников медицинских лабораторий. Теперь специалисты могут больше времени уделять построению гипотез и анализу данных, а не ручному сведению показаний с датчиков.