Poręczny system opieki zdrowotnej wykorzystujący IOT: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

W niniejszej pracy czujniki są opakowane w

płaszcz do noszenia i mierzy temperaturę użytkownika, EKG, pozycję, ciśnienie krwi i BPM i wysyła je przez serwer ThingSpeak. Wyświetla graficzną reprezentację mierzonych danych. Transformacja danych jest realizowana przez główny kontroler rdzenia Arduino. Gdy czujniki zostaną zmierzone, Arduino uruchomi program, a do programu zostanie wstawiony klucz API ThingSpeak.

Krok 1: Wymagane komponenty

1. Arduino UNO

2. LM75 (czujnik temperatury)

3. AD8232 (czujnik EKG)

4. HW01 (czujnik impulsowy)

5. ESP8266 (moduł Wi-Fi)

6. Przewody binarne

7. Kabel USB do debugowania

8. Akumulator litowo-jonowy 4 (9v)

9. Płaszcz przeciwdeszczowy

10. Pudełko bawełniane (25X25cm)

11. Pistolet do kleju z 2 sztyftami.

Krok 2: Podłączanie LM75 i Arduino

LM75 wykorzystuje protokół I2C z Arduino. Tak więc temperatura jest wykrywana i zostanie przekonwertowana na dane cyfrowe za pomocą wbudowanego 9-bitowego przetwornika analogowo-cyfrowego delta sigma. Dzięki dokładności LM75 służy do pomiaru temperatury użytkownika. Rozdzielczość czujnika wynosi 9 bitów i ma 7-bitowy adres slave. tak więc format danych jest uzupełnieniem do dwóch z adresem slave. Częstotliwość pracy czujnika LM75 wynosi 400KHz. LM75 zawiera filtr dolnoprzepustowy w celu zwiększenia niezawodności komunikacji w środowisku hałasu.

Piny A4 i A5 Arduino wykorzystują dwuprzewodową komunikację interfejsu, więc będą podłączone do pinów SDA i SCL LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (wejście analogowe)

SDA ---- A4 (wejście analogowe)

VCC ---- 3,3 V

GND ---- GND

Krok 3: Połączenie między modułem impulsowym a Arduino

W tej pracy wykorzystywany jest czujnik tętna. Czujnik tętna to dobrze zaprojektowany czujnik typu Plug and Play, dzięki któremu użytkownik może pobierać dane dotyczące tętna lub tętna na żywo i podawać je w dowolnym miejscu.

Podłącz czujnik impulsów do płytki Arduino Uno w następujący sposób: + do +5V i - do GND S do A0. Podłącz LCD do płyty Arduino Uno w następujący sposób: VSS do +5V i VDD do GND i RS do 12 i RW do GND i E do D11 i D4 do D5 i D5 do D4 i D6 do D3 i D7 do D2 i A/VSS do +5V i K/VDD do GND. Podłącz potencjometr 10K do LCD w następujący sposób: Dane do v0 i VCC do +5V. Podłącz diodę LED do Arduino w następujący sposób: LED1 (CZERWONY, migający pin) do D13 i LED2 (ZIELONY, szybkość zanikania) do D8.

Czujnik PULSE ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Gdy czujnik dotyka skóry, dioda LED na czujniku miga.

Krok 4: Połączenie między czujnikiem EKG a Arduino

Czujnik EKG AD8232 jest połączony z Arduino, a elektrody są umieszczone na lewym ramieniu, prawym ramieniu i prawej nodze. W tym przypadku napęd prawej nogi działa jako sprzężenie zwrotne do obwodu. Są trzy wejścia z elektrod, które mierzą aktywność elektryczną serca i będą wskazywane przez diodę LED. Aby zredukować szumy, zastosowano wzmacniacz oprzyrządowania (BW: 2 KHz) i dwa filtry górnoprzepustowe, aby zredukować artefakty ruchu i potencjał półogniw elektrody. AD8232 jest skonfigurowany jako konfiguracja z trzema elektrodami.

PODŁĄCZENIE: Elektroda lewego ramienia jest podłączona do pinu +IN AD8232, elektroda prawego ramienia jest podłączona do pinu -IN AD8232, a sprzężenie zwrotne prawej nogi jest podłączone do pinu RLDFB AD8232. Wykrywanie odprowadzeń w tym czujniku to AC lub DC. Do tego używany jest AC. LO-pin jest podłączony do pinu analogowego (11) Arduino, a pin LO + jest podłączony do pinu analogowego (10) Arduino, a wyjście z elektrod jest podłączone do pinu A1 Arduino.

Czujnik EKG ------ Arduino

LO- ------ Pin analogowy(11)

LO+ ------ Pin analogowy(10)

Wyjście ------ A1

Elektrody umieszczone na ciele pacjenta wykrywają niewielkie zmiany potencjału elektrycznego na skórze, które powstają w wyniku depolaryzacji mięśnia sercowego podczas wysokiego bicia serca, w przeciwieństwie do konwencjonalnego potrójnego EKG, w którym elektrody umieszczane są na kończynach i klatce piersiowej pacjenta. Podczas pomiaru sygnału EKG odstęp PR i faza odstępu QR oraz czas trwania amplitudy zmienia się w nienormalnych warunkach. Nieprawidłowości są zdefiniowane w programowaniu Arduino.

Prawidłowe parametry EKG Nieprawidłowe parametry EKG

Załamek P 0,06-0,11 <0,25 -------------------------------------------- --------- Płaskie lub odwrócone załamki T Niedokrwienie naczyń wieńcowych

Zespół QRS <0,12 0,8-1,2 -------------------------------------------- ------- Zwiększony blok rozgałęzienia pakietu QRS

Załamek T 0,16 <0,5 ------------------------------------------------- ------------------ Zwiększony blok PR AV

Odstęp QT 0,36-0,44 ------------------------------------------------- --------------- Hiperkalcemia z krótkim odstępem QT

Odstęp PR 0,12-0,20 ------------------------------------------------- ------ Długi PR, szeroki QRS, krótki QT Hiperkaliemia

pokazuje nieprawidłowości w sygnale EKG, który zostanie uwzględniony w kodowaniu Arduino, a gdy wystąpią nieprawidłowości, zostanie wysłany jako komunikat ostrzegawczy na określone numery telefonów komórkowych. Mamy osobny plik biblioteki, który jest zawarty w Programie

Krok 5: Łączenie modułu Wi-Fi i Arduino

Moduł Wi-Fi ESP8266 jest tanim, samodzielnym bezprzewodowym urządzeniem nadawczo-odbiorczym, które można wykorzystać do rozwoju IoT w punkcie końcowym. Moduł Wi-Fi ESP8266 umożliwia łączność internetową z wbudowanymi aplikacjami. Wykorzystuje protokół komunikacyjny TCP/UDP do łączenia się z serwerem/klientem. Do komunikacji z modułem Wi-Fi ESP8266 mikrokontroler potrzebuje zestawu komend AT. Mikrokontroler komunikuje się z modułem Wi-Fi ESP8266-01 za pomocą UART o określonej szybkości transmisji (domyślnie 115200).

UWAGI:

1. Moduł Wi-Fi ESP8266 można zaprogramować za pomocą Arduino IDE i w tym celu należy dokonać kilku zmian w Arduino IDE. Najpierw przejdź do Plik -> Preferencje w Arduino IDE oraz w sekcji Adresy URL menedżera dodatkowych płyt. Teraz przejdź do Narzędzia –> Tablica –> Menedżer tablic i wyszukaj ESP8266 w polu wyszukiwania. Wybierz ESP8266 by ESP8266 Community i kliknij Zainstaluj.

2.. Moduł ESP8266 działa na zasilaniu 3,3 V, a wszystko większe, na przykład 5 V, zabije SoC. Tak więc pin VCC i pin CH_PD modułu ESP8266 ESP-01 są podłączone do zasilania 3.3V.

3. Moduł Wi-Fi posiada dwa tryby pracy: tryb programowania i tryb normalny. W trybie programowania można wgrać program lub oprogramowanie układowe do modułu ESP8266, a w trybie normalnym wgrany program lub oprogramowanie układowe będzie działać normalnie.

4. Aby włączyć tryb programowania, pin GPIO0 musi być podłączony do GND. Na schemacie podłączyliśmy przełącznik SPDT do pinu GPIO0. Przełączenie dźwigni SPDT spowoduje przełączenie ESP8266 między trybem programowania (GPIO0 jest podłączony do GND) a trybem normalnym (GPIO0 działa jako pin GPIO). Również RST (Reset) będzie odgrywać ważną rolę w włączaniu trybu programowania. Pin RST jest aktywnym pinem LOW i dlatego jest podłączony do GND za pomocą przycisku. Tak więc za każdym razem, gdy przycisk zostanie naciśnięty, moduł ESP8266 zresetuje się.

Połączenie:

Piny RX i TX modułu ESP8266 są podłączone do pinów RX i TX na płycie Arduino. Ponieważ ESP8266 SoC nie toleruje 5V, pin RX Arduino jest podłączony przez konwerter poziomów składający się z rezystora 1KΩ i 2,2KΩ.

Moduł Wi-Fi ------ Arduino

VCC ---------------- 3.3 V

GND----------------- GND

CH_PD ---------------- 3.3V

RST ---------------- GND (normalnie otwarty)

GPIO0 ---------------- GND

TX ---------------- TX Arduino

RX ----------------- RX Arduino (przetwornik poziomu)

Po podłączeniu i skonfigurowaniu:

ESP8266 w trybie programowania (GPIO0 jest podłączony do GND), podłącz Arduino do systemu. Po włączeniu modułu ESP8266 naciśnij przycisk RST i otwórz Arduino IDE. W opcjach tablicy (Narzędzia –> Tablica) wybierz tablicę „Generic ESP8266”. Wybierz odpowiedni numer portu w IDE. Teraz otwórz Blink Sketch i zmień LED Pin na 2. Tutaj 2 oznacza pin GPIO2 modułu ESP8266. Zanim zaczniesz przesyłać upewnij się, że GPIO0 jest podłączone do GND, a następnie naciśnij przycisk RST. Naciśnij przycisk przesyłania, a kompilacja i przesłanie kodu zajmie trochę czasu. Możesz zobaczyć postęp na dole IDE. Po pomyślnym załadowaniu programu możesz usunąć GPIO0 z GND. Dioda LED podłączona do GPIO2 będzie migać.

Krok 6: Program

Program służy do łączenia LM75, modułu Pulse, czujnika EKG i modułu Wi-Fi z Arduino

Krok 7: Konfiguracja serwera ThingSpeak

ThingSpeak to platforma aplikacji dla. Internet Rzeczy. Jest to otwarta platforma z analityką MATLAB. ThingSpeak pozwala na zbudowanie aplikacji wokół danych zbieranych przez sensory. Funkcje ThingSpeak obejmują: zbieranie danych w czasie rzeczywistym, przetwarzanie danych, wizualizacje, aplikacje i wtyczki

Sercem ThingSpeak jest kanał ThingSpeak. Do przechowywania danych używany jest kanał. Każdy kanał zawiera 8 pól dla dowolnego typu danych, 3 pola lokalizacji i 1 pole statusu. Gdy już masz kanał ThingSpeak, możesz publikować dane w kanale, zlecić ThingSpeak przetworzenie danych, a następnie zlecić aplikacji pobieranie danych.

KROKI:

1. Utwórz konto w ThingSpeak.

2. Utwórz nowy kanał i nazwij go.

3. I utwórz 3 złożone i określ jego nazwę dla każdego złożonego.

4. Zanotuj identyfikator kanału ThingSpeak.

5. Zanotuj klucz API.

6. I wspomnij o tym w Programie, aby przekazać dane z ESP8266.

7. Teraz zwizualizuj dane.

Krok 8: Konfiguracja wniosków (sprzęt)

Konfiguracja sprzętowa naszego projektu Zawiera wszystkie elementy sprzętowe projektu i zostanie zapakowana i umieszczona w wygodnym płaszczu do noszenia dla pacjentów. Płaszcz z czujnikami jest wykonany przez nas i zapewnia użytkownikom bezbłędny pomiar. Dane biologiczne użytkownika, Informacje są przechowywane na serwerze ThingSpeak w celu długoterminowej analizy i monitorowania. To właśnie projekt dotyczył systemu opieki zdrowotnej

USTAWIAĆ:

1. Umieść obwody wewnątrz bawełnianego pudełka.

2. Za pomocą pistoletu do klejenia można go przymocować do pudełka.

3. Podłącz baterię do VIN Arduino do dodatniego zacisku akumulatora i GND Arduino do ujemnego zacisku akumulatora

4. Następnie przymocuj pudełko do wnętrza powłoki za pomocą pistoletu do kleju.

Po ustaleniu bezbłędnego kodowania program zostanie uruchomiony i będzie można zobaczyć dane wyjściowe Senor na platformie takiej jak wyświetlacz wyjściowy Arduino, a później informacje zostaną przesłane do chmury ThingSpeak przez Internet i będziemy gotowi do wizualizacji na świecie Platforma. Interfejs sieciowy można opracować w celu implementacji większej funkcjonalności w wizualizacji danych, zarządzaniu i analizie, aby zapewnić użytkownikowi lepszy interfejs i doświadczenie. Korzystając z konfiguracji proponowanej pracy, lekarz może monitorować stan pacjenta 24 * 7, a wszelkie nagłe zmiany stanu pacjenta są zgłaszane lekarzowi lub personelowi paramedycznemu za pomocą powiadomienia toastowego. Co więcej, ponieważ informacje są dostępne na serwerze Thingspeak, stan pacjenta można sprawdzić zdalnie z dowolnego miejsca na planecie. Oprócz prostego przeglądania wcześniejszych informacji o pacjencie, możemy wykorzystać te informacje do szybkiego zrozumienia i leczenia zdrowia pacjenta przez odpowiednich ekspertów.