I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   41 ,   No .   2 Feb r u ar y   20 2 6 ,   p p .   63 3 ~ 64 4   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 41 . i 2 . pp 63 3 - 64 4           633     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Io T - ena bled conn ecte d i ncuba tor  w ith  red unda nt   co mm unica tion f o r re a l - time  neon a tal mo nitoring       Na çim a   M ella l 1, 2 ,   So um ia   H a dj  M a a t a lla h 1 ,   Amm a M er a zg a 1, 2 ,   Ra chida   B o ucho ua re b 1, 2   So ua d Na ce r 1   1 D e p a r t me n t   o f   N e t w o r k s   a n d   Te l e c o mm u n i c a t i o n , I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r si t y   o f   O u El   B o u a g h i ,   O u m   El   B o u a g h i ,   A l g e r i a   2 R e s e a r c h   L a b o r a t o r y   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   A u t o n o m o u s   O b j e c t s ,   U n i v e r s i t y   o f   O u m   E l   B o u a g h i ,   O u m   El   B o u a g h i A l g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   20 2 0 2 5   R ev is ed   Dec   24 2 0 2 5   Acc ep ted   J an   11 2 0 2 6       P re m a tu re   b irt h   re m a in a   m a jo r   c h a ll e n g e   i n   n e o n a tal  c a re ,   e sp e c ially   in   re so u rc e - c o n stra in e d   se tt in g s,  wh e re   c o n ti n u o u m o n it o ri n g   a n d   ti m e ly   in terv e n t io n   a re   li m it e d .   M o st  e x i stin g   n e o n a tal  in c u b a to rs   o ffe l i m it e d   re a l - ti m e   m o n it o rin g ,   u n re li a b le  a lert in g ,   a n d   lac k   c o m m u n ica ti o n   re d u n d a n c y ,   p o ten ti a ll y   d e lay in g   c rit ica re sp o n se s.  Th is  p a p e p re se n ts  a   c o m p re h e n siv e   in tern e t   o f   t h in g   ( I o T e n a b l e d   c o n n e c ted   in c u b a to r   wit h   re d u n d a n t   c o m m u n ica ti o n   (W i - F a n d   G S M fo re a l - ti m e   m o n it o rin g   o p h y sio lo g ica a n d   e n v ir o n m e n tal   p a ra m e ters .   Th e   sy ste m   i n teg ra tes   se n si n g ,   p ro c e ss in g ,   c lo u d   c o n n e c ti v i ty ,   a   m o b il e   a p p li c a ti o n ,   a n d   m u lt i - c h a n n e l   a lerts  ( A p p   n o ti fica ti o n s,  S M S ,   v o ice   c a ll s,   a n d   lo c a a larm s).  It  wa e x p e rime n tally   e v a lu a ted   u n d e c o n tro l led   la b o ra to ry   c o n d it i o n s.   Qu a n ti tativ e   e v a lu a ti o n   sh o ws   a   c lo u d   tran sm issio n   su c c e ss   ra te  o 9 9 . 1 % ,   e n d - to - e n d   c o m m u n ica ti o n   late n c y   b e l o 1   s e c o n d   v ia  Wi - F a n d   2 . 2   se c o n d s   v ia  G S M ,   wi th   9 8 %   o a lerts  s u c c e ss fu ll y   d e li v e re d   wit h i n   6   se c o n d s .   Th e   p ro p o se d   sy ste m   p ro v i d e a   lo w - c o st,  re li a b le  p latfo rm   t h a e n h a n c e n e o n a tal  sa fe ty ,   su p p o rts  ti m e ly   c li n ica d e c isio n s,  a n d   is  sc a lab le  fo re so u rc e - c o n stra in e d   h e a lt h c a re   e n v ir o n m e n ts.   K ey w o r d s :   C o n n ec ted   in cu b ato r   I n ter n et  o f   th in g s   Par am eter s   R ea l - tim m o n ito r in g   Vital  s ig n s   an d   en v ir o n m en tal    T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Naç im Me llal   Dep ar tm en t o f   Netwo r k s   an d   T elec o m m u n icatio n ,   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y Un iv e r s ity   Ou m   E l Bo u ag h i   Ou m   E l Bo u ag h i Alg er ia     E m ail:  n ass im a. m ellal@ u n iv - o eb . d z       1.   I NT RO D UCT I O N   T h b ir th   o f   an   in f an t is o n o f   th g r ea test   b less in g s   in   life .   Ho wev er ,   p r em atu r b ab ies ,   b o r n   b ef o r 3 7   wee k s   o f   g estatio n ,   f ac s er io u s   h ea lth   co m p licatio n s   d u to   th im m at u r ity   o f   th e ir   v ital  o r g an s .   As   r ep o r ted   b y   th e   W o r ld   Hea lth   Or g an izatio n ,   a n   esti m ate d   1 5   m illi o n   b a b ies  ar b o r n   ea ch   y ea r,   a n d   p r em atu r ity   is   th lead in g   ca u s o f   m o r tality   am o n g   ch ild r e n   u n d e r   f iv e,   r e s p o n s ib le  f o r   ap p r o x im ately   o n e   m illi o n   d ea th s   an n u ally   [ 1 ] .   Me d ical  in cu b ato r s   s er v as  a   f u n d a m en tal  to o to   en s u r t h s u r v iv al  o f   th ese   in f an ts   b y   p r o v id in g   a   co n tr o lled   en v i r o n m e n an d   e n ab l in g   co n tin u o u s   m o n ito r in g   o f   v ital  s ig n s   a n d   en v ir o n m en tal  p a r am eter s ,   wh ich   is   cr itical  i n   n eo n atal   in ten s iv ca r e   u n its   ( NI C Us)   [ 2 ] .   Desp ite  th ei r   im p o r tan ce ,   m an y   ex is tin g   n eo n atal  in c u b ato r   s y s tem s   s till   s u f f er   f r o m   lim ited   r e al - tim m o n ito r i n g   ca p ab ilit ies,  u n r eliab le   aler m ec h an is m s ,   p o o r   in teg r atio n   o f   p h y s i o lo g ical   an d   en v ir o n m en tal  d ata,   a n d   co m m u n icatio n   f ailu r es,  p ar ti cu lar ly   in   r eso u r ce - c o n s tr ain e d   h ea lth ca r e   s ettin g s   [ 3 ] .   Alth o u g h   th in teg r atio n   o f   i n ter n et  o f   t h in g s   ( I o T )   tec h n o lo g ies  h as  im p r o v e d   r em o te  n eo n atal  m o n it o r in g   th r o u g h   clo u d   p latf o r m s   an d   wir eless   co m m u n icatio n   [ 4 ] ,   [ 5 ] ,   cu r r en s o lu tio n s   r em ain   co n s tr ain ed   b y   h ig h   d ep lo y m en co s ts ,   in s u f f icien t c o m m u n icatio n   r e d u n d a n cy ,   a n d   th e   lack   o f   r o b u s t m u lti - ch an n el  aler tin g   m ec h an is m s   [ 6 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 6 :   63 3 - 64 4   634   T o   ad d r ess   th ese  ch allen g es ,   th is   p ap e r   p r o p o s es  lo w - co s I o T - e n ab led   co n n ec ted   n eo n atal  in cu b ato r   with   r ed u n d an co m m u n icatio n ,   u s in g   W i - Fi  a s   th p r im ar y   ch an n el  an d   GSM  as  b ac k u p .   T h e   s y s tem   in teg r ates  m u lti - p ar am eter   s en s in g ,   s ec u r clo u d   co n n ec tiv ity ,   r ea l - tim v is u aliza tio n ,   h is to r ical  d ata   s to r ag e,   an d   m u lti - ch an n el   al er ts ,   in clu d in g   m o b ile  n o tific atio n s ,   SMS,  v o ice  c alls ,   an d   lo ca alar m s ,   to   en s u r r eliab le   m o n ito r in g   an d   tim ely   clin ical  in ter v en tio n   in   NI C U s .   T h m ain   co n tr ib u tio n s   o f   th is   wo r k   ca n   b s u m m a r ized   as f o llo ws :   -   u n if ied   n e o n atal  i n cu b at o r   m o n ito r in g   p latf o r m   in teg r atin g   p h y s io lo g ical,   b eh av io r al,   an d   en v ir o n m en tal  p ar a m eter s   in   r ea l tim e.   -   r ed u n d a n co m m u n icatio n   a r ch itectu r co m b i n in g   W i - Fi  an d   GSM  to   en s u r r eliab le  d ata  tr an s m is s io n   an d   aler t d eliv e r y .   -   m u lti - ch an n el  aler tin g   s y s tem   in co r p o r atin g   m o b ile  n o ti f icatio n s ,   SMS,  v o ice  ca lls ,   a n d   lo ca alar m s ,   en h an cin g   p atien t saf ety   in   cr i tical  s itu atio n s .   -   s ec u r clo u d - b ased   ar ch itec tu r en s u r in g   d ata  co n f id e n tiality ,   in teg r ity ,   a n d   ac ce s s ib ilit y .   -   lo w - co s an d   s ca lab le  d esig n ,   m ak in g   th s y s tem   s u itab le  f o r   h o s p itals   with   lim ited   in f r astru ctu r an d   r eso u r ce s .   C o m p ar ed   t o   ex is tin g   s o lu t io n s ,   th e   p r o p o s ed   s y s tem   g o es  b ey o n d   s tan d ar d   I o T   in cu b ato r   im p lem en tatio n s   b y   co m b in in g   r ed u n d a n cy s ec u r ity q u a n t ita tive   p erfo r ma n ce   ev a lu a tio n ,   an d   a ffo r d a b ilit y   with in   s in g le  clin ically   r el ev an f r am ewo r k .   T h ese  f ea tu r es  h ig h lig h th n o v elty   an d   o r ig in ality   o f   th e   p r o p o s ed   ap p r o ac h   an d   d em o n s tr ate  its   p o ten tial  to   im p r o v n e o n atal  s af ety ,   esp ec ially   in   lo w - r eso u r c e   h ea lth ca r en v ir o n m en ts .   T h r em ain d er   o f   th is   p ap e r   is   o r g an ized   in   th is   m an n er Sectio n   2   r ev iews  r elate d   wo r k ,   Sectio n   3   p r esen ts   th e   m ater ials   an d   m eth o d s ,   Sect io n   4   d escr ib es   th s y s tem   i m p lem en tatio n   an d   ex p er im en tal  r esu lts ,   Sectio n   5   d is cu s s es  th r esu lts ,   an d   S ec tio n   6   c o n clu d es  th e   p ap e r   an d   o u tlin es  f u tu r e   r esear ch   d ir ec tio n s .       2.   RE L AT E WO RK     R ec en tly ,   n u m er o u s   r esear ch   ef f o r ts   h av e   b ee n   d ev o te d   to   en h an cin g   n eo n atal  ca r th r o u g h   s m ar t   an d   c o n n ec ted   s y s tem s .   T h e   i n ter atio n   o f   I o T   tech n o lo g ies  in to   n eo n atal   in cu b ato r s   r e p r esen ts   an   ex ce llen t   s o lu tio n   to   i m p r o v r ea l - tim m o n ito r in g   an d   co n tr o llin g   o f   t h en v ir o n m en t.   T h ese  ar r ef er r ed   to   as   co n n ec ted   i n cu b at o r s   an d   d e f in ed   as  s y s tem s   th at  co m b i n s en s o r s ,   co n n ec tiv ity ,   a n d   d ata  an aly tics   to   co n tin u o u s ly   m o n ito r   an d   m an ag e   th h ea lth   an d   e n v ir o n m en co n d itio n s   o f   n ewb o r n s   in   r ea tim e   [7 ].   Gen er aly ,   s u ch   s y s tem s   ar ex p ec ted   t o   co n tin u o u s ly   tr a ck   en v i r o n m e n tal  p ar a m eter   ( e. g . ,   tem p er atu r e,   h u m id ity ,   an d   o x y g en   [ 8 ] ,   [ 9 ]) m o n ito r   v ital  s ig n   ( e . g . ,   h ea r r ate   an d   Sp O2   [ 10 ] ) ,   p r o v id r ea l - tim aler ts   to   th h ea lth ca r e   s taf f   in   em er g en cy   ca s es,  an d   en a b le  r em o te  m o n ito r i n g   th r o u g h   m o b il ap p s   o r   h o s p ital  d ash b o ar d s .   T o   ex p lo r h o t h ar ch itectu r es o f   th ese  s y s tem s   ar im p lem en ted   in   p r ac tic e,   we  ex am in th r ee   k ey   d im en s io n s   th at   d ef in e   m o d e r n   c o n n ec te d   in c u b at o r s ( 1 )   th e   co n tr o s tr ateg i es  u s ed   f o r   p r ec is en v ir o n m en tal  r eg u latio n ,   ( 2 )   th r em o te  m o n ito r in g   ca p ab i liti es  th at  en ab le  co n tin u o u s   m o n ito r in g ,   an d   ( 3 )   th u s er   in ter f ac es  in te g r ated   with   r ea l - tim aler s y s tem s .   T o g eth er ,   th ese  co m p o n e n ts   f o r m   a n   in teg r ate d   f r am ewo r k   th at  en s u r es a   r esp o n s iv an d   s af n eo n atal  ca r en v ir o n m en t.     2. 1 .   Co ntr o l st ra t eg ies     R ec en s tu d ies  em p h asize  v ar iety   o f   co n t r o s tr ateg ies  ap p lied   to   en s u r ac cu r ate  en v ir o n m en tal   r eg u latio n .   Am o n g   th em   t h p r o p o r ti o n al - in teg r al - d er iv ativ e   ( PID )   alg o r ith m s .   PID   co n t r o was  wid ely   u s ed   f o r   tem p er atu r e   r eg u latio n ,   o f ten   co m b i n ed   with   h y p e r tu n in g   o r   o v e r s h o o r ed u ctio n   tech n iq u es  to   m ai n tain   s tab le  in cu b ato r   co n d itio n s   [ 11 ] ,   [ 12 ] .   So m s y s tem s   em p lo y ed   b asic  s en s o r   f ee d b ac k   o r   s im p le  au to m ated   co n tr o with o u ad v a n ce d   alg o r ith m s ,   f o cu s in g   o n   p r ac tical   im p lem en tatio n .   Oth er   E x is tin g   d esig n s   ex p lo r e   m o r a d v an ce d   ap p r o ac h es  s u ch   as  f u zz y   lo g ic,   wh ich   allo w s   f o r   m o r e   f lex ib le  d ec is io n - m ak in g .   Fu zz y   lo g i co n tr o l,  s o m etim es  en h a n ce d   with   g en etic  alg o r ith m s   o r   AI ,   was  ap p lied   f o r   r o b u s an d   ad a p tiv en v ir o n m en tal  co n tr o [ 1 3 ] .   E m er g in g   a p p r o ac h es  in teg r ate d   m ac h in lear n in g   m o d els  f o r   p r ed ictiv co n tr o l   an d   an o m aly   d etec tio n ,   im p r o v in g   in c u b atio n   q u ality   [ 4 ] ,   [ 1 4 ] - [ 1 6 ] .     2 . 2 .    Re m o t m o nito ring   a nd   clo ud   infr a s t ruct ure    I n   p ar allel,   th e   in teg r atio n   o f   r em o te  m o n ito r i n g   d e v ices,  o f ten   b ased   o n   m icr o c o n tr o ller s   a n d   co n n ec ted   v ia  I o T   p r o t o co ls ,   en ab les  h ea lth ca r e   p r o f ess io n als  to   co n tin u o u s ly   m o n ito r   cr itical  p ar am eter s   in   r ea tim r em o tely .   W i - Fi  b ased   I o T   p latf o r m s   wer th e   p r e d o m in an t   co m m u n icatio n   m et h o d ,   en ab li n g   r ea l - tim d ata  ac ce s s   v ia  m o b ile  ap p s ,   web   in ter f ac es,  o r   clo u d   p latf o r m s   [ 7 ] .   Sig n if ican r esear ch   ef f o r ts   h a v e   u tili ze d   p o p u la r   I o T   p latf o r m s   s u ch   as  B ly n k ,   Fire b ase,   an d   T h in g Sp ea k   f o r   d ata  v is u aliza tio n   an d   co n tr o l .   So m s y s tem s   in co r p o r ate d   m u ltip le  co m m u n icatio n   p r o t o co ls ,   in clu d in g   MQ T T ,   B lu eto o th   lo en er g y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I o T - en a b le d   co n n ec ted   in c u b a to r   w ith   r ed u n d a n t c o mmu n ic a tio n   …  ( N a çima   Mella l )   635   ( B L E ) ,   an d   GSM  f o r   r e d u n d an cy   a n d   b r o ad er   ac ce s s ib ilit y .   R em o te  aler s y s t em s   w er co m m o n ,   with   n o tific atio n s   s en t v ia  ap p s ,   S MS,   em ail,   o r   m ess ag in g   p latf o r m s   to   en s u r tim el y   ca r eg iv er   r esp o n s [ 17 ].     2 . 3 .    User  inte rf a ce   a nd   a lert   s y s t em s     C l e a r   d a t a   v i s u a l i z a t i o n   a n d   e a s i e r   s y s t e m   c o n t r o l   a r e   m a d e   p o s s i b l e   b y   t h e   u s e r - f r i e n d l y   i n t e r f a c e s   t h a t   a r e   a c c e s s i b l e   t h r o u g h   s m a r t p h o n e s ,   w e b   b r o w s e r s ,   o r   c l o u d   p l a t f o r m s .   T h e   u s e r   i n t e r f a c e s   r a n g e d   f r o m   l o c a l   L C D / O L E D   d i s p l a y s   t o   s o p h i s t i c a t e d   m o b i l e / w e b   a p p l i c a t i o n s   p r o v i d i n g   r e a l - t i m e   m o n i t o r i n g   a n d   c o n t r o l   [ 1 8 ] .   T a b l e   1   p r e s e n t s   a   c o m p a r a t i v e   o v e r v i e w   o f   r e p r e s e n t a t i v e   r e c e n t   w o r k s   b a s e d   o n   c o n t r o l   s t r a t e g i e s ,   m o n i t o r e d   p a r a m e t e r s ,   m o n i t o r i n g   a c c e s s ,   a n d   u s e r   i n t e r f a c e   f e a t u r e s .   T h i s   c o m p a r i s o n   h i g h l i g h t s   s e v e r a l   l i m i t a t i o n s   i n   t h e   c u r r e n t   s t a t e   o f   t h e   a r t .   M o s t   e x i s t i n g   s y s t e m s   f o c u s   p r e d o m i n a n t l y   o n   e n v i r o n m e n t a l   m o n i t o r i n g ,   w h i l p h y s i o l o g i c a l   m o n i t o r i n g   i s   o f t e n   l i m i t e d   t o   o n e   o r   t w o   p a r a m e t e r s   a n d   d o e s   n o t   p r o v i d e   c o m p r e h e n s i v e   c o v e r a g e   o f   c r i t i c a l   n e o n a t a l   i n d i c a t o r s .   I n   a d d i t i o n ,   m a n y   s y s t e m s   l a c k   i n t e g r a t e d   m u l t i - c h a n n e l   a l e r t   m e c h a n i s m s   a n d   r o b u s t   c o m m u n i c a t i o n   r e d u n d a n c y .   F u r t h e r m o r e ,   q u a n t i t a t i v e   p e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n   ( s e n s o r   a c c u r a c y   v a l i d a t i o n ,   c o m m u n i c a t i o n   l a t e n c y   a n a l y s i s ,   r e d u n d a n c y   e f f e c t i v e n e s s ,   a n d   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   a s s e s s m e n t )   i s   r a r e l y   r e p o r t e d   i n   a   s y s t e m a t i c   m a n n e r .   T o   a d d r e s s   t h e s e   l i m i t a t i o n s ,   t h i s   p a p e r   p r o p o s e s   a   c o m p r e h e n s i v e   I o T - b a s e d   c o n n e c t e d   n e o n a t a l   i n c u b a t o r   t h a t   i n t e g r a t e s   c o n t i n u o u s   m u l t i - p a r a m e t e r   p h y s i o l o g i c a l   m o n i t o r i n g   ( h e a r t   r a t e ,   S p O ,   b o d y   t e m p e r a t u r e ) ,   a n d   e n v i r o n m e n t a l   m o n i t o r i n g   ( t e m p e r a t u r e ,   h u m i d i t y ,   a n d   a i r   q u a l i t y ) .   U n l i k e   m o s t   e x i s t i n g   s y s t e m s ,   t h e   p r o p o s e d   s o l u t i o n   i n c o r p o r a t e s   d u a l   c o m m u n i c a t i o n   r e d u n d a n c y   u s i n g   W i - F i   a s   t h e   p r i m a r y   c h a n n e l   a n d   G S M   a s   a   b a c k u p ,   c o m b i n e d   w i t h   m u l t i - c h a n n e l   a l e r t i n g   m e c h a n i s m s   i n c l u d i n g   m o b i l e   n o t i f i c a t i o n s ,   S M S ,   v o i c e   c a l l s ,   a n d   l o c a l   a l a r m s .         T ab le  1 .   C o m p a r ativ o v e r v ie o f   n eo n atal   in cu b at o r   d esig n s   S t u d y / Y e a r   C o n t r o l   me t h o d o l o g y   M o n i t o r i n g   U ser i n t e r f a c e   a n d   a l e r t   s y st e ms   M o n i t o r e d   p a r a m e t e r   M o n i t o r i n g   a c c e ss   En v i r o n m e n t a l   V i t a l   Lo c a l   R e m o t e   C l o u d   [ 1 6 ] ,   2 0 2 5   I o w i t h   M a c h i n e   Le a r n i n g   f o r   sm a r t   i n f a n t   i n c u b a t o r s   Te mp e r a t u r e ,   hu m i d i t y   H e a r t   r a t e ,   S p O ₂,  b o d y   t e m p e r a t u r e   -   Wi - Fi   C l o u d   M o b i l e / d e s k t o p   a p p   w i t h   M a n a l y si s   a n d   p r e d i c t i v e   a l e r t s   [ 1 9 ] ,   2 0 2 5   I o T - e n a b l e d   i n c u b a t o r   w i t h   B l y n k   a l e r t s   Te mp e r a t u r e ,   h u m i d i t y   H e a r t   r a t e ,   S p O ₂,  W e i g h t ,   b o d y   t e m p e r a t u r e   -   Wi - Fi   B l y n k   B l y n k   i n t e r f a c e   w i t h   i n s t a n t   a l e r t s   [ 1 8 ] ,   2 0 2 5   I o c a l i b r a t i o n   t o o l   ( I n c u   A n a l y z e r )   Te mp e r a t u r e ,   h u m i d i t y ,   a i r f l o w ,   s o u n d   -   LC D   Wi - Fi   Th i n g S p e a k   Th i n g S p e a k   i n t e r f a c e   [ 2 0 ] ,   2 0 2 5   R e a l - t i me  mo n i t o r i n g   v i a   p o r t a b l e   n e o n a t a l   i n c u b a t o r   Te mp e r a t u r e ,   hum i d i t y ,   G P S   p o s i t i o n   -   To t e   b a g   sen s o r   d i s p l a y   G S M   -   P o r t a b l e   s y st e a n d   a l e r t s t h r o u g h   S M S   [ 1 7 ] ,   2 0 2 4   S e n s o r   i n t e g r a t i o n   w i t h   mi c r o c o n t r o l l e r   Te mp e r a t u r e ,   H u mi d i t y   H e a r t   r a t e ,   r e sp i r a t o r y   r a t e ,   b r a i n   a c t i v i t y   LC D   Wi - Fi   -   Emai l   a l e r t s a n d   LC D   d i s p l a y   f o r   c a r e g i v e r s   [ 1 4 ] ,   2 0 2 4   M a c h i n e   l e a r n i n g   f o r   a l a r m   p r e d i c t i o n   Te mp e r a t u r e ,   h u m i d i t y ,   g a s   -   -   Wi - F i ,   B l u e t o o t h   S e l f - h o st e d   c l o u d   M o b i l e   a n d   w e b   a p p w i t h   a l a r n o t i f i c a t i o n s   [ 4 ] ,   2 0 2 4   I o w i t h   1 D - C N N   p r e d i c t i v e   m o d e l   Te mp e r a t u r e ,   hu m i d i t y   -   -   Wi - F i   w i t h   M Q TT   -   R e a l - t i me  w e b   a p p   w i t h   p r e d i c t i v e   a l e r t s   [ 3 ] ,   2 0 2 4   AI - p o w e r e d   v i g i l a n c e   i n   n e o n a t a l   mo n i t o r i n g   Te mp e r a t u r e ,   hu m i d i t y   H e a r t   r a t e ,   S p O   -   Wi - Fi   C l o u d   M o b i l e   a p p   w i t h   a l e r t s   [ 1 2 ] ,   2 0 2 3   P I D   c o n t r o l   w i t h   t i l t   st a b i l i z e r   Te mp e r a t u r e ,   H u mi d i t y   H e a r t   r a t e   H D M I - c o n n e c t e d   scree n   I n t e r n e t   -   P C   a n d   smar t p h o n e   r e mo t e   i n t e r f a c e   [ 1 3 ] ,   2 0 2 3   F u z z y   l o g i c   +   g e n e t i c   a l g o r i t h m   Te mp e r a t u r e ,   h u m i d i t y ,   n o i se   -   -   Wi - Fi   Th i n g S p e a k   S a f e t y   a l e r t s a n d   mo v e me n t   d e t e c t i o n   [ 1 1 ] ,   2 0 2 3   P I D   c o n t r o l   f o r   t e m p e r a t u r e   a n d   h e a r t   r a t e   Te mp e r a t u r e   H e a r t   r a t e   -   Wi - Fi   F i r e b a se   A n d r o i d   a p p   w i t h   r e a l - t i me   m o n i t o r i n g   a n d   a l e r t s   [ 2 1 ] ,   2 0 2 3   M o n i t o r i n g   sy s t e m   f o r   i n c u b a t o r   o p e r a t i n g   v a r i a b l e s   Te mp e r a t u r e ,   H u mi d i t y   -   -   Wi - Fi   C l o u d   W e b   i n t e r f a c e   w i t h   a l e r t s   O u r   w o r k   I o T - e n a b l e d   c o n n e c t e d   i n c u b a t o r   w i t h   r e d u n d a n t   c o mm u n i c a t i o n   f o r   r e a l - t i me   n e o n a t a l   mo n i t o r i n g   Te mp e r a t u r e ,   H u mi d i t y ,   A i r   q u a l i t y   ( h a r mf u l   g a s e s) ,   N o i s e   H e a r t   r a t e ,   S p O ₂,  b o d y   t e m p e r a t u r e ,   m o t i o n   d e t e c t i o n   LC D   Wi - F i ,   G S M   B l y n k   a n d   fi r e b a se   M o b i l e   a p p   w i t h   l i v e   v i d e o ,   e ma i l ,   S M S ,   c a l l a l e r t s;   r e a l - t i me  c l o u d   d i s p l a y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 6 :   63 3 - 64 4   636   I n   a d d i t i o n ,   t h e   s y s t e m   e m p h a s i z e s   q u a n t i t a t i v e   e x p e r i m e n t a l   v a l i d a t i o n ,   s e c u r e   c l o u d   c o n n e c t i v i t y ,   a n d   a   l o w - c o s t ,   s c a l a b l e   d e s i g n   t a i l o r e d   f o r   r e s o u r c e - c o n s t r a i n e d   h e a l t h c a r e   e n v i r o n m e n t s .   B y   i n t e g r a t i n g   m o n i t o r i n g ,   c o m m u n i c a t i o n   r e l i a b i l i t y ,   a l e r t   r e d u n d a n c y ,   a n d   s e c u r i t y   w i t h i n   a   s i n g l e   v a l i d a t e d   f r a m e w o r k ,   t h e   p r o p o s e d   w o r k   a d v a n c e s   t h e   c u r r e n t   s t a t e   o f   t h e   a r t   i n   c o n n e c t e d   n e o n a t a l   i n c u b a t o r   s y s t e m s   a n d   a d d r e s s e s   c r i t i c a l   g a p s   i d e n t i f i e d   i n   t h e   l i t e r a t u r e .       3.   M AT E R I AL S AN M E T H O DS    T h e   p r o p o s ed   s y s tem   p r o v id es   r ea l - tim m o n ito r in g   p l atf o r m   f o r   n eo n atal  ca r th at   in teg r ates  en v ir o n m en tal  co n t r o an d   p h y s io lo g ical  s ig n al  m o n ito r in g   with in   s in g le  co n n ec te d   in c u b ato r .   T h s y s tem   is   b ased   o n   f o u r - lay er   I o T   a r ch it e ctu r e   ( s ee   Fig u r 1 ) wh er ea ch   lay er   p lay s   s p ec if ic  r o le  in   m an ag in g   d ata  f lo w   an d   s y s tem   o p er atio n s ,   f r o m   s en s in g   en v ir o n m en t al  an d   v ital  p ar am eter s   t o   n o ti f y in g   m ed ical   s taf f   th r o u g h   m o b ile  ap p   n o tific atio n s ,   SMS,  v o ice  ca lls ,   an d   lo ca l   alar m s .           Fig u r 1 .   Desig n   o f   th p r o p o s ed   s y s tem       3 . 1 .    P er ce pti o l a y er   T h is   m ain   lay er   in clu d es  all  s en s o r s   an d   ac tu ato r s .   T h b u z ze r   is   u s ed   f o r   lo ca aler ts   wh en   n eith er   Wi - Fi  co n n ec tio n   n o r   GSM  co v er ag e   is   av ailab le,   e n s u r i n g   im m e d iate  o n - s ite  n o tific a tio n .   T h e   SIM 8 0 0 L   m o d u le  also   ac ts   as  an   ac t u ato r   b y   s en d i n g   aler ts   v ia  SMS  an d   v o ice   ca lls   b ased   o n   s e n s o r   r ea d in g s .   T h e   s en s o r s   u s ed   in   th s y s tem   in clu d e:  MA X3 0 1 0 2   f o r   h e ar r ate  an d   Sp O₂,   ML X9 0 6 1 4   f o r   b o d y   tem p er atu r ( in f r ar e d ) ,   DHT 2 2   f o r   am b ien tem p er atu r a n d   h u m i d i ty ,   a   PIR  s en s o r   f o r   m o tio n   d etec ti o n ,   MQ - 1 3 5   f o r   air   q u ality   ( h a r m f u g ases ) ,   an d   s o u n d   s en s o r   f o r   e n v ir o n m en t al  n o is lev els.     3. 2 .    T ra ns po rt ing   l a y er   T h is   lay er   is   r esp o n s ib le   f o r   tr a n s m itti n g   d ata   b etwe e n   s en s o r s ,   ac t u ato r s ,   a n d   t h clo u d   in f r astru c tu r e .   I n   o u r   p r o p o s ed   in cu b at o r   th E SP 3 2 - W r o o m   m icr o co n tr o ller   co llects  p h y s io lo g ical  a n d   en v ir o n m en tal  d ata  an d   tr an s m its   th em   to   th B ly n k   clo u d   p latf o r m   v ia  W i - Fi  u s in g   th MQ T T   p r o to c o s ec u r ed   with   T L 1 . 3 ,   th er eb y   p r o v i d in g   en d - to - e n d   en cr y p tio n .   I n   th a b s en ce   o f   W i - Fi  co n n ec tiv ity ,   th e   SIM 8 0 0 L   GSM  m o d u le  s er v e s   as  b ac k u p   co m m u n icatio n   ch an n el,   tr an s m itti n g   d ata  to   th clo u d   u s in g   th e   HT T PS   p r o to co o v e r   T L 1 . 2 .   I n   a d d itio n ,   t h SIM 8 0 0 L   m o d u le  en a b les  th tr an s m is s io n   o f   em e r g en c y   SMS a n d   ca ll a l er ts   to   m ed ical  s taf f   wh en   cr itical  co n d itio n s   ar d etec ted .     3. 3 .    P r o ce s s ing   l a y er   T h is   lay er   is   th e   r esp o n s ib le  f o r   c o llectin g ,   a n aly zin g   d ata   an d   ass is tin g   in   d ec is io n - m a k in g T h e   E SP 3 2 - W r o o m   ac ts   as  t h p r i m ar y   p r o ce s s in g   d ev ice,   p er f o r m in g   lo ca d ata   p r ep r o ce s s in g   s u ch   as  f ilter in g .   On   th clo u d   s id e,   B ly n k   p r o v id es  th r ea l - tim in ter f ac e   an d   aler m an ag e m en f o r   m ed ical  s taf f ,   wh er e   p r o ce s s ed   d ata  ar v is u alize d   an d   cr itical  ev en ts   ar h ig h l ig h ted .   I n   p a r alle l,  Fire b ase  en s u r es  s ec u r d ata   s to r ag f o r   b ac k u p ,   lo g g in g ,   an d   h is to r ical  an aly s is ,   en ab lin g   lo n g - te r m   m o n ito r in g   an d   tr en d   ev alu atio n .   Usi n g   b o th   g u ar an tees r eliab le ,   s ec u r e,   an d   co n tin u o u s   m o n it o r in g   o f   n ewb o r n s .     3. 4 .    A pp lica t io l a y er   I o f f er s   th UI   o f   t h m o n ito r in g   s y s tem   wh er m ed ical  s taf f   ca n   m o n ito r   th n ewb o r n   co n d itio n   an d   h elp   in   d ec id i n g   wh at  s h o u ld   h ap p en   to   k ee p   th n ewb o r n s   h ea lth   an d   s af ety   th r o u g h   r ea l - tim e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I o T - en a b le d   co n n ec ted   in c u b a to r   w ith   r ed u n d a n t c o mmu n ic a tio n   …  ( N a çima   Mella l )   637   v is u aliza tio n   o f   v ital  an d   en v ir o n m en tal  p a r am eter s ,   an d   o v er all  s y s tem   s tatu s .   Aler ts   a r d eliv er ed   in   r ea l   tim v ia  t h m o n ito r in g   i n ter f ac e,   wh ile  SMS  a n d   ca ll  aler t s   ar tr a n s m itted   th r o u g h   th e   GSM  m o d u le   wh en   Wi - Fi  co n n ec tiv ity   is   u n av ailab le  o r   wh en   t h u s er   d o es  n o ac tiv ely   u s th ap p licatio n .   Acc ess   to   th e   moni to r in g   s y s tem ,   in clu d in g   th B ly n k   a n d   Fire b ase  p latf o r m s ,   is   p r o tecte d   th r o u g h   u s er   au th en ticatio n   u s in g   an   em ail  an d   p ass wo r d .   Pas s wo r d s   ar r eq u ir ed   to   h av m in im u m   len g th   o f   eig h c h ar ac ter s ,   en s u r in g   th at  o n ly   a u th o r ized   m e d ical  p er s o n n el  ca n   ac ce s s   th s y s tem ,   m o n ito r   n ew b o r n s ,   a n d   r ec eiv aler ts ,   th er eb y   m ain tain in g   d ata  c o n f i d en tiality   an d   i n teg r ity .       4.   I M P L E M E NT A T I O A ND  RE SU L T S   4 . 1 .    E x perim ent a v a lid a t io n f ra m ewo r k   T h is   s tu d y   ad o p ts   lab o r ato r y - b ased   v alid atio n   s tr ateg y   a s   n ec ess ar y   p r elim in ar y   s te p   p r io r   t o   clin ical  d ep lo y m en t.  All  ex p er im en ts   wer co n d u cted   u n d er   co n tr o lled   lab o r ato r y   co n d itio n s   with o u th in v o lv em e n t o f   n ew b o r n s .   T h e   ev alu atio n   f o cu s ed   o n   s en s o r   ac cu r ac y ,   c o m m u n icatio n   r eli ab ilit y ,   r ed u n d an c y   m ec h an is m s ,   an d   aler r esp o n s iv en ess .   Ph y s io lo g ical  m ea s u r em en ts   wer o b tain ed   f r o m   ad u lt  v o lu n tee r s   to   v alid ate  s en s o r   f u n ctio n ality   an d   ac c u r ac y ,   an d   wer e   co m p ar ed   a g ain s ce r tifie d   r ef er e n c d ev ices.  C l in ical  v alid atio n   in v o lv in g   n eo n atal  s u b jects  is   p lan n ed   as  f u tu r wo r k   a n d   will  b co n d u cte d   o n ly   af ter   o b tain in g   in s titu tio n al  r ev iew  b o ar d   ( I R B )   ap p r o v al  [ 2 2 ] [2 3 ].     4 . 2 .   P r o t o t y pe  i m plem ent a t i o   Ou r   p r o to ty p was  b u ilt  u s in g   p lex ig lass   en clo s u r ( 8 0   ×  4 0   ×   4 0   cm ,   4   m m   th ick n ess ) ,   en s u r in g   a   f u ll  v is ib ilit y   f r o m   all  s id es  an d   ad e q u ate  v en tilatio n   v ia  air   s lo ts .   I n ter n ally ,   all  s en s o r s   an d   co m p o n e n ts   wer e   s ec u r ely   m o u n ted   to   p r ev en m o v em en o r   in ter f er en ce   ( s e Fig u r 2 ) .   T h m icr o c o n tr o ller   was  in ter f ac ed   with   all  s en s o r s   an d   co n n ec ted   to   b o th   th B ly n k   I o T   clo u d   p latf o r m   v ia  W i - Fi,  o r ,   in   th ab s en ce   o f   W i - Fi   th r o u g h   SIM 8 0 0 L   GSM  m o d u le,   en ab lin g   co n tin u o u s   s en s o r   d ata  tr an s m is s io n   an d   s en d in g   aler ts   v ia  SMS   o r   v o ice  ca lls   to   h ea lt h ca r s t af f   in   e m er g e n cy   s itu atio n s .   b u zz er   was  in clu d ed   to   e n s u r lo ca ala r m s   in   ca s o f   ab s en ce   o f   n etwo r k   f ai lu r e   o r   l o s s   o f   b o th   W i - Fi an d   GSM  co n n ec tiv ity .   T o   s y s tem atica lly   ev alu ate  th p r o p o s ed   in cu b at o r ,   s er ies  o f   lab o r ato r y   test s   was   d esig n ed .   T ab le   s u m m ar izes  th test   p ar am eter s ,   d u r atio n ,   s am p lin g   f r e q u e n cy ,   an d   e x p er im e n tal  co n d iti o n s   f o r   ea ch   s en s o r   an d   s y s tem   co m p o n e n t.   Paliwo d et  a l.   [ 2 4 ] ,   th n o r m al  p h y s io lo g ical  r an g es  o f   n eo n ates ,   u s ed   as  r ef e r en ce   v alu es,  ar d escr ib e d   in   T ab le  3   f o r   t r ig g er i n g   aler ts   wh en   m ea s u r em en ts   d ev iate  f r o m   th ex p ec ted   r a n g e.     4 . 3 .   Dev el o pm ent   a nd   t esting   T h d ev elo p m en t a n d   v ali d atio n   p r o ce s s   in v o lv ed   th r ee   m ai n   s tag es:   1)   Simu latio n :   th co m p lete  s im u latio n   o f   th cir c u it  was  co n d u cted   i n   Pro teu s   8 . 1 5   to   v alid ate  th co d e   lo g ic  an d   test   th v i r tu al  b eh a v io r   o f   s en s o r s   as we ll a s   E SP 3 2   r esp o n s es.    2)   B r ea d b o ar d   t esti n g all  th s e n s o r s   an d   t h E SP 3 2   wer e   co n n ec ted   o n   a   b r ea d b o ar d   to   o b s er v liv d ata,   en s u r wir in g   s tab ilit y ,   an d   d e b u g   s o f twar e.   3)   C lo u d   i n teg r atio n th c o m m u n icatio n   with   B ly n k   was  s u cc ess f u l ,   co n f ir m in g   r ea l - tim d ata  d is p lay   an d   s to r ag in   Fire b ase  f o r   h is to r ical  an aly s is .   Fig u r es  3   to   6   p r o v id co m p r eh e n s iv o v er v iew  o f   th im p lem en tatio n   an d   test in g   s tag es.  Fig u r 3   s h o ws  th s im u latio n   s cr ee n s h o ts .   Fig u r e   4   p r esen ts   th e   h ar d war p r o to ty p s etu p ,   Fig u r 5   d is p lay s   th B ly n k   d ash b o ar d s ,   an d   Fig u r es  6   illu s tr ate  Fire b ase  r ec o r d s ,   with   F ig u r es  6 ( a)   a n d   6 ( b )   s h o win g   liv o p er atio n   an d   d ate - s p ec if ic  d ata,   r esp ec tiv ely .           Fig u r 2 .   T h p r o to ty p e   o f   t h e   co n n ec ted   in cu b at o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 6 :   63 3 - 64 4   638   T ab le  2 T est  p ar a m eter s   o f   th co n n ec ted   n eo n atal  in cu b ato r   Te st   c a t e g o r y   S e n s o r /   mo d u l e   Te st   p r o c e d u r e / i n p u t   Te st   d u r a t i o n   S a mp l i n g   f r e q u e n c y   Te st   e n v i r o n me n t   Te mp e r a t u r e   D H T2 2   A mb i e n t   t e m p e r a t u r e   mea s u r e me n t   6   h o u r s   Ev e r y   6   s   P r o t o t y p e   i n s i d e   i n c u b a t o r   H u mi d i t y   D H T2 2   A mb i e n t   h u m i d i t y   mea s u r e me n t   6   h o u r s   Ev e r y   6   s   P r o t o t y p e   i n s i d e   i n c u b a t o r   B o d y   t e m p e r a t u r e   M LX 9 0 6 1 4   N o n - c o n t a c t   w r i st b a n d   mea s u r e me n t   6   h o u r s   Ev e r y   6   s   P r o t o t y p e   i n s i d e   i n c u b a t o r   H e a r t   r a t e   M A X 3 0 1 0 2   F i n g e r   p u l s e   me a s u r e me n t   6   h o u r s   Ev e r y   6   s   P r o t o t y p e   i n s i d e   i n c u b a t o r   S p O   M A X 3 0 1 0 2   F i n g e r   p u l s e   me a s u r e me n t   6   h o u r s   Ev e r y   6   s   P r o t o t y p e   i n s i d e   i n c u b a t o r   A i r   q u a l i t y   MQ - 1 3 5   C a l i b r a t i o n   g a s   e x p o s u r e   6   h o u r s   Ev e r y   6   s   P r o t o t y p e   i n s i d e   i n c u b a t o r   M o t i o n   d e t e c t i o n   P I R   sen so r   S i mu l a t e d   a r m / h a n d   mo v e me n t   1 0   mi n   p e r   sessi o n   Ev e n t - b a s e d   / I n st a n t   P r o t o t y p e   i n s i d e   i n c u b a t o r   A l e r t a n d   r e d u n d a n c y   G S M / W i - F i   / B u z z e r   M a n u a l   W i - F i   d i sc o n n e c t i o n   6   h o u r s   Ev e n t - b a s e d   S i mu l a t e d   n e t w o r k   f a i l u r e       T ab le  3 .   No r m al  n eo n atal  p h y s io lo g ical  r an g es in teg r ate d   in   th I o T   s y s tem   P a r a me t e r   N e w b o r n   c a t e g o r y   F u l l - t e r n e w b o r n s   La t e   p r e t e r m (3 4 3 7   G A )   P r e t e r < 3 2   G A   /   e x t r e me l y   p r e t e r m   B o d y   t e m p e r a t u r e   ( ° C )   3 6 . 5 3 7 . 5   3 6 . 4 3 7 . 6   3 6 . 5 3 7 . 0   O x y g e n   s a t u r a t i o n   ( S p O ₂,   %)   95 1 0 0   94 1 0 0   85 95   H e a r t   r a t e   ( b p m)   1 2 0 1 6 0   a w a k e /   1 0 0 1 2 0   a sl e e p   1 0 2 164   1 2 0 180   R e s p i r a t o r y   r a t e   ( b r e a t h s/ mi n )   30 6 0   a t   r e s t /   4 0 8 0   c r y i n g   15 67   40 70           Fig u r 3 C ir cu it  s im u latio n   in   p r o teu s           Fig u r 4 Har d war p r o to ty p e   s etu p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I o T - en a b le d   co n n ec ted   in c u b a to r   w ith   r ed u n d a n t c o mmu n ic a tio n   …  ( N a çima   Mella l )   639       Fig u r 5 .   R ea l - tim r esu lts   o n   th B ly n k   d ash b o ar d   a n d   m o b i le  ap p licatio n           ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   View  o f   f ir eb ase  r ea l - tim d atab ase  ( a)   d u r in g   liv o p er atio n   a n d   ( b )   d ata  s to r f o r   s p ec if ic  d ate       4 . 4   Sy s t e m   perf o r m a nce  ev a lua t io n   T h p r o p o s ed   in cu b at o r   was  ev alu ated   o v er   s ix   h o u r s   to   ass es s   s en s o r   ac cu r ac y ,   co m m u n icatio n   r eliab ilit y ,   an d   aler tin g   m ec h a n is m s .   No   d ata  lo s s   o r   s y s tem   f ailu r es  o cc u r r e d ,   an d   s en s o r   r ea d in g s   r em ain e d   s tab le.   R ed u n d an t   co m m u n ic atio n   was  v alid ated   th r o u g h   s im u lated   n etwo r k   f ailu r es.  T h GSM  m o d u le   au to m atica lly   r ep lace d   W i - Fi  d u r in g   o u tag es,  a n d   th lo ca b u zz er   p r o v id e d   aler ts   wh en   b o th   ch an n els  f ailed .   C lo u d   co n n ec tiv ity   to   B ly n k   a n d   Fire b ase  ac h iev ed   9 9 . 1 u p tim e,   with   d ata   tr an s m itted   e v er y   6   s ec o n d s   an 9 8 % o f   aler ts   d eliv er e d   with in   6   s ec o n d s ,   co n f ir m in g   r eliab l co n tin u o u s   m o n ito r in g .     4 . 4 . 1 Sens o a cc ura cy     T h ac cu r ac y   o f   ea ch   s en s o r   was  ev alu ated   b y   co m p ar in g   ten   s im u ltan eo u s   m ea s u r e m en ts   with   ce r tifie d   r ef er en ce   d ev ices.  T h m ea n   ab s o lu te  er r o r   ( MA E )   was  ca lcu lated .   As  s u m m ar i ze d   in   T ab le  4 ,   th e   r esu lts   in d icate   th at  all  s en s o r s   d em o n s tr ated   p er f o r m an ce   wi th in   ac ce p tab le  m e d ical  to ler a n ce   r an g es.       T ab le  4 T h s en s o r s   ac cu r ac y   ev alu atio n   P a r a me t e r   S e n s o r   R e f e r e n c e   d e v i c e   M A E/ A c c u r a c y   A c c e p t a b l e   r a n g e   Te mp e r a t u r e   D H T2 2   C . A   1 2 4 6   T h e r m o - h y g r o m e t e r   ( C h a u v i n   A r n o u x )   0 . 3   C °   ± 0 . 5   ° C   H u mi d i t y   D H T2 2   C . A   1 2 4 6   T h e r m o - h y g r o m e t e r   ( C h a u v i n   A r n o u x )   1 . 6 %   RH   ± 3 %   RH   S p O   M A X 3 0 1 0 2   C l i n i c a l - g r a d e   p u l se   o x i met e r   1 . 6 %   ± 2 %   H e a r t   r a t e   M A X 3 0 1 0 2   C l i n i c a l - g r a d e   p u l se   o x i met e r   1 . 5   b p m   ± 2   b p m   B o d y   t e m p e r a t u r e   M LX 9 0 6 1 4   M i c r o l i f e   d i g i t a l   me d i c a l   t h e r mo m e t e r   0 . 4   C °   ± 0 . 5   ° C   A i r   q u a l i t y   MQ - 1 3 5   La b o r a t o r y - c a l i b r a t e d   g a s   me t e r   1 . 3 3   p p m ( p o st   c a l i b r a t i o n )   ± 3   p p m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 6 :   63 3 - 64 4   640   4 . 4 . 2 Co mm un ica t io p er f o rm a nce    Fig u r 7   p r esen ts   th d is tr ib u t io n   o f   en d - to - en d   co m m u n ica tio n   laten cy   m ea s u r ed   f r o m   s en s o r   d ata   ac q u is itio n   to   clo u d   v is u ali za tio n ,   i n clu d i n g   s en s o r   ac q u is itio n   tim e,   lo ca p r o ce s s in g ,   s ec u r d ata  tr an s m is s io n ,   clo u d   p r o ce s s in g ,   an d   d ash b o a r d   r ef r esh   tim e,   as  well  as  d ata  v is u aliza ti o n   o n   th m o b ile  m o n ito r in g   ap p licatio n ,   wh ich   ac ce s s es  th s am clo u d   b ac k en d .   T h e   m ea n   laten c y   was  0 . 9 9 5   s   ( ± 0 . 1 8   s )   f o r   Wi - Fi  an d   2 . 1 9 5   s   ( ± 0 . 4 2   s )   f o r   GSM,   with   all  m ea s u r ed   v alu es  r em ain in g   b elo th 3   s   th r esh o ld .     T h r esu lts   co n f ir m   th at  th p r o p o s ed   s y s tem   s atis f ies r ea l - ti m m o n ito r i n g   r e q u ir em e n ts .             Fig u r 7 .   L ate n cy   d is tr ib u tio n   h is to g r am   f o r   W i - Fi an d   GSM  co m m u n icatio n   ch a n n els       4 . 4 . 3 Aler t s   a nd   Redund a nc y   Fig u r e   8   illu s tr ates  th test ed   aler tin g   m ec h a n is m s SMS  ( Fig u r 8 ( a) ) ,   v o ice  ca ll  ( Fig u r 8 ( b ) ) ,   an d   m o b ile  ap p   n o tific atio n s   ( Fig u r 8 ( c) ) .   Sy s tem   r o b u s tn ess   was  ev alu ated   b y   m an u ally   d is co n n ec tin g   W i - Fi   ( 1 0   ev e n ts ) ,   tr ig g er in g   au to m atic  GSM  ac tiv atio n   with in   ~ 6   s .   W h en   b o th   ch a n n els  f ailed ,   th lo ca b u zz e r   p r o v id e d   im m ed iate  aler ts .   Ov er all,   9 8 o f   aler ts   wer d eliv er ed   with in   s ix   s ec o n d s ,   co n f ir m in g   th e   r eliab ilit y   an d   r e d u n d an cy   o f   t h p r o p o s ed   aler tin g   s y s tem .             ( a)   ( b )   ( b )     Fig u r 8 .   Aler ts   ( a)   SMS ( b )   c all ,   an d   ( c)   m o b ile  Ap p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       I o T - en a b le d   co n n ec ted   in c u b a to r   w ith   r ed u n d a n t c o mmu n ic a tio n   …  ( N a çima   Mella l )   641   4 . 4 . 4 .   E nerg y   co ns um ptio n a nd   po wer   ef f iciency   T h en er g y   c o n s u m p tio n   o f   th p r o p o s ed   in c u b ato r   was  ev al u ated   u n d er   c o n tin u o u s   o p er at io n   u s in g   h y b r id   p o wer   s u p p ly   ar ch ite ctu r co m b in i n g   r ec h a r g ea b le  b atter ies  an d   DC   p o wer   s o u r ce .   T h DC   p o wer   s u p p ly   p r o v id es  s tab le  en er g y   wh en   co n n ec ted   to   th g r id   o r   an   ex ter n al  ad ap te r ,   en s u r in g   u n i n ter r u p te d   o p er atio n   d u r in g   n o r m al  m o n ito r in g .   Fo r   b ac k u p   o p er atio n   d u r in g   p o wer   o u tag es,  r ec h ar g ea b le  b atter y   ( 9 V,   3 0 m ×  1 6 h ,   i.e . ,   4 8 0 m Ah )   was  em p lo y ed .   T h m i cr o co n tr o ller ,   alo n g   with   all  co n n ec ted   s en s o r s ,   co n s u m es a p p r o x im ately   0 . 2 W ,   wh ile  th W iFi   m o d u le  co n s u m es 0 . 8 2 5 W   o n   av er ag e ,   an d   th GSM  m o d u le   r ea ch es  1 . 9 W   d u r in g   p ea k   tr an s m is s io n .   C o n s id er in g   GSM  o p er atio n   o cc u r s   in ter m itt en tly   ( ~1 0 o f   th tim e) ,   th av er ag to tal  p o w er   co n s u m p tio n   is   esti m ated   at  1 . 2 1 5 W .   B ased   o n   th ese  v alu es,  th b ac k u p   b atter y   ca n   s u s tain   th e   s y s tem   f o r   ap p r o x im ately   3 . 5 h o u r s .       5.   DIS CU SS I O N   T h is   wo r k   p r esen ted   an   I o T - en ab led   c o n n ec te d   in c u b ato r   with   r ed u n d an t   co m m u n icatio n   f o r   r ea l - tim n eo n atal  m o n ito r in g   o f   b o th   p h y s io lo g ical  an d   e n v ir o n m en tal  p ar am ete r s .   E x p er im en tal  r esu lts   d em o n s tr ate  r el iab le   s y s tem   p er f o r m an ce   ac r o s s   s en s in g   ac cu r ac y ,   co m m u n icatio n   r el iab ilit y ,   an d   aler t   m ec h an is m s .   T h e   u s ed   s en s o r s   ac h iev ed   m ea s u r em en t   ac cu r ac y   with in   ac ce p tab le  m ed ic al  to ler an ce   r an g es   co m p ar ed   with   ce r tifie d   r ef er e n ce   d ev ices.  T h ev al u atio n   o f   co m m u n icatio n   p er f o r m an ce   co n f ir m e d   th at  th e   s y s tem   s ati s f ies  r ea l - tim r eq u ir em en ts ,   with   en d - to - e n d   la ten cy   o f   0 . 9 9 5   s   f o r   W i - Fi  an d   2 . 1 9 5   s   f o r   GSM   co m m u n icatio n .   I n   ad d itio n ,   clo u d   co n n ec tiv ity   an aly s is   s h o wed   s u cc ess f u d ata  tr an s m i s s io n   r ate  o f   9 9 . 1 dur in g   c o n tin u o u s   o p er atio n ,   in d icatin g   h ig h   r eliab ilit y .   R eg ar d in g   aler m ec h a n is m s ,   th GSM  m o d u le  was  au to m atica lly   ac tiv ated   with in   ap p r o x im ately   6   s ec o n d s   f o llo win g   Wi - Fi  d is co n n ec tio n ,   en s u r i n g   u n in ter r u p ted   d ata  t r an s m is s i o n   to   th clo u d   a n d   r eliab le  d eliv er y   o f   SMS  an d   v o ice  c all  aler ts   in   ca s o f   em er g en cy .   W h en   b o th   co m m u n icatio n   c h an n els  wer e   u n a v ailab le,   th lo ca l   b u zz e r   p r o v i d ed   im m e d iate  o n - s ite  aler ts .   T h s u cc ess f u d eliv er y   o f   9 8 o f   aler ts   with in   s ix   s ec o n d s   u n d er s co r es  th p r o p o s ed   ar ch itect u r e’ s   r esp o n s iv en ess ,   r eliab ilit y ,   an d   r o b u s tn ess .   C o m p ar ed   with   ex is tin g   wo r k s ,   m o s r ep o r ted   in cu b ato r s   p r esen s ig n if ican lim itatio n s .   Sev er al   s y s tem s ,   s u ch   as  th o s r ep o r ted   in   [ 18 ] ,   [ 2 0 ] ,   an d   [ 2 1 ] ,   f o c u s   p r im ar ily   o n   en v i r o n m en tal  p ar am eter   m o n ito r in g   an d   d o   n o in clu d co m p r eh en s iv p h y s io lo g ica m o n ito r in g Mo r e o v er ,   m an y   s tu d ies,  in clu d in g   [ 16 ] ,   [ 18 ],   [ 19 ],   an d   [ 25 ] ,   r ely   o n   s in g le  co m m u n icatio n   ch an n el  ( W i - Fi  o r   GSM)   an d   d o   n o im p lem en t   re d u n d an o r   f allb ac k   m ec h a n is m s .   Mu lti - ch an n el  aler tin g   an d   r o b u s s ec u r ity   p r o to co l s   ar also   g en er ally   lack in g   ac r o s s   th ese  s tu d ies.   Fu r th er m o r e ,   ex p e r im en tal  v a lid atio n   is   o f ten   lim ited   to   la b o r ato r y   s ettin g s ,   leav in g   g a p s   in   r ea l - wo r ld   ap p licab ilit y   an d   r eliab ilit y ,   p ar ticu lar ly   in   r eso u r ce - co n s tr ain ed   NI C en v ir o n m e n ts .   I n   co n tr ast,  th p r o p o s ed   s y s tem   p r esen ts   s ev er al  ad v a n tag es.  I in teg r ate s   p h y s io lo g ical   an d   en v i r o n m en tal  m o n ito r in g ,   im p lem en ts   r ed u n d an co m m u n icatio n   ch an n els  with   au to m a tic  f ailo v e r ,   s u p p o r ts   m u lti - ch an n el  aler tin g ,   an d   em p lo y s   s ec u r co m m u n icati o n   p r o to co ls   ( MQ T T   o v e r   T L 1 . 3   an d   HT T PS   o v e r   T L 1 . 2 ) .   C lo u d - b ased   v is u aliza tio n   v ia   B ly n k   a n d   h is to r ical  d ata   s to r ag e   u s in g   Fire b ase  e n ab le  c o n tin u o u s   m o n ito r in g ,   d ata   ac ce s s ib ilit y ,   an d   s ca lab ilit y .   C o m p r eh en s iv e   ev alu atio n   d e m o n s tr ates  h ig h   s en s in g   ac cu r ac y ,   l o laten cy ,   r eliab le  aler ts ,   an d   r o b u s s y s tem   p er f o r m an ce   in   co n s tan t   o p er atio n ,   ef f ec tiv ely   ad d r ess in g   th lim itatio n s   o b s er v ed   in   p r io r   wo r k s .   Desp ite  th ese  ad v an tag es,  th d ev el o p e d   s y s tem   is   s u b ject  to   ce r tain   lim itatio n s .   E x p er im en tal   v alid atio n   was  co n d u cte d   u n d er   co n tr o lled   lab o r at o r y   co n d itio n s ,   an d   p h y s io lo g ical  m ea s u r em en ts   wer e   o b tain ed   f r o m   a d u lt  v o lu n teer s   r ath er   th an   n e o n atal  s u b jects.  T h b ac k u p   b atter y   p r o v id es   lim it ed   au to n o m y ,   wh ich   m ay   r eq u ir f u r th er   o p tim izatio n   f o r   p r o lo n g ed   p o wer   o u tag s ce n ar io s .   L o n g - ter m   r ea l - wo r ld   d ep lo y m e n an d   lar g e - s ca le  cl in ical  v alid atio n   ar e   n ec ess ar y   to   f u lly   ass ess   s y s tem   s ca lab ilit y ,   u s ab ilit y ,   an d   clin ical  im p ac t.       6.   CO NCLU SI O N   In   th is   s tu d y ,   co n n ec te d   in c u b ato r   b ased   o n   I o T   was  d esig n ed ,   im p lem e n ted ,   an d   ex p e r im en tally   v alid ated   f o r   th e   r ea l - tim e   m o n ito r in g   o f   b o th   p h y s io lo g ic al  p ar am eter s   a n d   e n v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   T h e   p r o p o s ed   s y s tem   d e m o n s tr ate d   r eliab le   m u lti - p ar a m eter   s e n s in g ,   s ec u r e   co n n ec tiv ity   u s in g   W i - Fi  an d   GSM  tech n o lo g ies,  clo u d   in teg r atio n   f o r   d ata  v is u aliza tio n   an d   s to r ag e,   an d   m u ltip le  b ac k u p   aler m ec h an is m s   th r o u g h   m o b ile  ap p   n o tific at io n s ,   SMS,  v o ice  ca lls ,   an d   lo ca alar m s .   E x p e r im en tal   r esu lts   co n f ir m ed   acc ep tab le  m ea s u r em e n ac cu r ac y ,   lo w   en d - to - en d   laten cy ,   h ig h   d ata  tr a n s m is s io n   r eliab ilit y ,   an d   e f f ec tiv e   aler m ec h an is m s ,   h ig h lig h tin g   th s y s tem ' s   p o ten tial  f o r   co n tin u o u s   an d   s en s itiv m o n i to r in g   o f   n ewb o r n   s af ety ,   p ar ticu lar ly   i n   h ea lth ca r s ettin g s   wit h   lim ited   r eso u r ce s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  41 ,   No .   2 Feb r u a r y   20 2 6 :   63 3 - 64 4   642   Ho wev er ,   th cu r r e n p r o to t y p h as  ce r tain   lim itatio n s ,   in clu d in g   p o we r   co n s u m p ti o n   d u r i n g   co n tin u o u s   m o n ito r in g   an d   d ata  tr an s m is s io n .   I n   ad d itio n ,   ex p er im e n tal  v e r if icatio n   h a s   b ee n   lim ited   to   a   s in g le  p r o to ty p a n d   lab o r ato r y   co n d i tio n s ,   with o u lar g e - s c ale  clin ical  tr ials   in v o lv in g   n e wb o r n s .   T h m ain   co n tr ib u tio n   o f   th is   wo r k   lies   in   co m b in in g   r ed u n d an co m m u n icatio n ,   in teg r ated   m o n ito r in g ,   s ec u r clo u d   ar ch itectu r e,   a n d   a   co s t - ef f e ctiv e,   s ca lab le  d esig n ,   ad d r e s s in g   k ey   g ap s   in   ex i s tin g   n eo n atal  m o n ito r in g   s o lu tio n s .   I n   f u tu r w o r k ,   we  p lan   to   im p r o v en e r g y   ef f icien c y   th r o u g h   th in teg r atio n   o f   lo w - p o wer   co m m u n icatio n   p r o to c o ls ,   s u c h   as  Z ig b ee ,   an d   r e n ewa b le  e n er g y   s o u r ce s ,   in clu d i n g   s o lar   p an els,   to   e n h an ce   o p er atio n al   au to n o m y   an d   s u s tain ab ilit y .   W also   aim   to   ap p ly   a r tific ial  in tellig en ce   te ch n iq u es  t o   e n ab le   p r ed ictiv an aly tics ,   ea r l y   a n o m aly   d etec tio n ,   an d   p e r s o n alize d   h ea lth   in s ig h ts .   C o m p r eh en s iv clin ical   v alid atio n   an d   co m p lian ce   e v alu atio n   will  also   b e   co n d u cted   to   ass es s   s y s tem   s af ety ,   r eliab ilit y ,   an d   ef f ec tiv en ess   in   r ea l - wo r ld   n eo n atal  ca r e   s ettin g s .   B y   ad d r ess in g   th ese  asp ec ts ,   f u tu r iter atio n s   o f   th e   p r o p o s ed   co n n ec ted   in cu b ato r   aim   to   d eliv er   c o s t - ef f e ctiv e,   r esil ien t,  an d   ec o - s u s t ain ab le  h ea lth ca r s o lu tio n ,   co n t r ib u tin g   to   g lo b a l e f f o r ts   to   im p r o v n eo n atal  o u tco m es a n d   r ed u ce   n eo n atal  m o r tality .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au th o r s   wo u ld   lik t o   th an k   th eir   in s titu tio n   f o r   th s u p p o r t p r o v id ed   d u r i n g   th is   r esear ch .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   is   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Naç im M ellal                               So u m ia  Had j M aa tallah                               Am m ar   Me r az g a                               R ac h id B o u ch o u ar e b                                 So u ad   Nac er                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in ter est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata   th at   s u p p o r th e   f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av aila b le  f r o m   th c o r r esp o n d in g   a u th o r   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est [ N.   M] .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   W o r l d   H e a l t h   O r g a n i z a t i o n ,   P r e t e r b i r t h ,   W H O   F a c t   S h e e t .   A c c e s se d :   A u g .   2 0 ,   2 0 2 5 .   [ O n l i n e ] .     A v a i l a b l e :   h t t p s: / / w w w . w h o . i n t / n e w s - r o o m / f a c t - sh e e t s/ d e t a i l / p r e t e r m - b i r t h   [ 2 ]   Á .   V .   d e   S .   D i o g o   e t   a l . ,   D e v e l o p me n t   o f   i n n o v a t i v e   me d i c a l   d e v i c e i n   n e o n a t o l o g y :   l i t e r a t u r e   r e v i e w ,   i n   I   C o n g ress o   I n t e r n a c i o n a l   M u l t i d i s c i p l i n a d e   C i ê n c i a s   d a   S a ú d e   -   I   C I MS ,   N e w   S c i e n c e   P u b l i s h e r s,   N o v .   2 0 2 4 .   d o i :   1 0 . 5 6 2 3 8 / i - c i ms - 0 1 0 .   [ 3 ]   G .   A .   U .   S .   a n d   K .   B h a r a t h i ,   A I - p o w e r e d   v i g i l a n c e   i n   n e o n a t a l   v i t a l   si g n mo n i t o r i n g   f o r   o p t i ma l   h e a l t h   c a r e ,   i n   A d v a n c e i n   Me d i c a l   T e c h n o l o g i e s   a n d   C l i n i c a l   Pr a c t i c e ,   I G I   G l o b a l ,   2 0 2 4 ,   p p .   1 5 9 - 1 8 2 .   d o i :   1 0 . 4 0 1 8 / 9 7 9 - 8 - 3 6 9 3 - 3 7 1 1 - 0 . c h 0 0 7 .   [ 4 ]   I .   K .   A .   A .   A r y a n t o ,   D .   M a n e e t h a m ,   a n d   P .   N .   C r i s n a p a t i ,   I o T - e n h a n c e d   i n f a n t   i n c u b a t o r   m o n i t o r i n g   sy s t e w i t h   1 D - C N N   t e m p e r a t u r e   p r e d i c t i o n   mo d e l ,   I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   E l e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e   ( I J EE C S ) ,   v o l .   3 4 ,   n o .   2 ,     p p .   9 0 0 9 1 2 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 3 4 . i 2 . p p 9 0 0 - 9 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.