Infrastructure for the Real-Time Biosignal Datasets Collection

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorMosiichuk, V. S.
dc.contributor.authorSharpan, O. B.
dc.contributor.authorYalosovetskyi, V. I.
dc.date.accessioned2026-04-15T08:52:16Z
dc.date.available2026-04-15T08:52:16Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractThe effectiveness of modern methods of biosignal analysis largely depends on the availability of structured data sets containing both primary signals and related metadata. At the same time, most existing biosignal registration systems do not provide automated accumulation of such data in centralized databases, which complicates the formation of training samples and the further application of machine learning algorithms. The article considers an automated system for forming representative sets of biomedical data to increase the efficiency of machine learning tasks in the analysis of the human physiological state. The infrastructure of the information system for automated collection of biosignals and metadata and formation of data sets in real time has been developed. The system has a multi-level architecture that includes a sensor level for registering biosignals, a communication level for data transmission, and a server level for their processing and storage. Signals were registered during system testing using a photoplethysmographic sensor integrated with a wireless module based on a microcontroller with Wi-Fi support. The server part is implemented in a virtualized environment using open source software, a web server, a database management system, and signal processing software modules. For visualization of biosignals and interaction with users, a Web-API and a web interface have been developed, which provide access to measurements, metadata management, and signal visualization. The system implements a data streaming pipeline that includes query verification, signal storage, and biomedical parameter calculation to assess the user’s functional state. An experimental study of the system’s performance was conducted in a load testing mode that simulates the simultaneous operation of a significant number of sensor devices. The results showed that the developed infrastructure is capable of handling more than a hundred simultaneous connections with an average query processing time of less than 100 ms. The results obtained confirm the possibility of using the proposed system for scalable collection of biosignals and the formation of data sets suitable for further application of machine learning methods.
dc.description.abstractotherЕфективнiсть сучасних методiв аналiзу бiосигналiв значною мiрою залежить вiд наявностi структурованих наборiв даних, що мiстять як первиннi сигнали, так i пов’язанi з ними метаданi. Водночас бiльшiсть iснуючих систем реєстрацiї бiосигналiв не забезпечують автоматизованого накопичення таких даних у централiзованих базах даних, що ускладнює формування навчальних вибiрок та подальше застосування алгоритмiв машинного навчання. У статтi розглядається автоматизована система формування репрезентативних наборiв бiомедичних даних для пiдвищення ефективностi завдань машинного навчання при аналiзi фiзiологiчного стану людини. Розроблено iнфраструктуру iнформацiйної системи для автоматизованого збору бiосигналiв i метаданих та формування наборiв даних у режимi реального часу. Система має багаторiвневу архiтектуру, що включає сенсорний рiвень реєстрацiї бiосигналiв, комунiкацiйний рiвень передачi даних та серверний рiвень для їх обробки та зберiгання. Реєстрацiя сигналiв пiд час тестування системи виконано з застосуванням фотоплетизмографiчного датчика, iнтегрованого з бездротовим модулем на базi мiкроконтролера з пiдтримкою Wi-Fi. Серверна частина реалiзована у вiртуалiзованому середовищi з використанням програмного забезпечення з вiдкритим кодом, веб-сервера, системи керування базами даних та програмних модулiв обробки сигналiв. Для вiзуалiзацiї бiосигналiв та взаємодiї з користувачами розроблено Web-API та веб-iнтерфейс, якi забезпечують доступ до вимiрювань, управлiння метаданими та вiзуалiзацiю сигналiв. Система реалiзує конвеєр потокової обробки даних, що включає перевiрку запитiв, зберiгання сигналiв та розрахунок 84 Mosiichuk V. S., Sharpan O.B., Yalosovetskyi V. I. бiомедичних параметрiв для оцiнки функцiонального стану користувача. Експериментальне дослiдження продуктивностi системи було проведено в режимi навантажувального тестування, яке iмiтує одночасну роботу значної кiлькостi сенсорних пристроїв. Результати показали, що розроблена iнфраструктура здатна обробляти понад сто одночасних пiдключень iз середнiм часом обробки запитiв менше 100 мс. Отриманi результати пiдтверджують можливiсть використання запропонованої системи для масштабованого збору бiосигналiв та формування наборiв даних, придатних для подальшого застосування методiв машинного навчання.
dc.format.pagerangeС. 78-84
dc.identifier.citationMosiichuk, V. S. Infrastructure for the Real-Time Biosignal Datasets Collection / Mosiichuk V. S., Sharpan O.B., Yalosovetskyi V. I. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2026. – Вип. 103. – С. 78-84. – Бібліогр.: 18 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.64915/RADAP.2026.103.78-84
dc.identifier.orcid0000-0002-3163-5629
dc.identifier.orcid0000-0002-9591-8097
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/80179
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 103, 2026
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectdata collection automation
dc.subjectdata set generation
dc.subjectInternet of Things
dc.subjectbiosignal registration
dc.subjectdata streaming processing
dc.subjectfunctional state determination
dc.subjectавтоматизацiя збору даних
dc.subjectIнтернет речей
dc.subjectреєстрацiя бiосигналiв
dc.subjectпотокова обробка даних
dc.subjectвизначення функцiонального стану
dc.subjectгенерацiя наборiв даних
dc.subject.udc004.9:616-7
dc.titleInfrastructure for the Real-Time Biosignal Datasets Collection
dc.title.alternativeIнфраструктура для збору датисетiв бiосигналiв у реальному часi
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
78-84.pdf
Розмір:
499.28 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 103