Nositeľný systém zdravotnej starostlivosti pomocou IOT: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

V tejto práci sú senzory zabalené

nositeľný kabát a meria teplotu, EKG, polohu, krvný tlak a BPM používateľa a odošle ho prostredníctvom servera ThingSpeak. Zobrazuje grafické znázornenie nameraných údajov. Transformáciu údajov vykonáva hlavný jadrový radič Arduino. Keď sú senzory merané, Arduino spustí program a do programu je vložený aj kľúč API ThingSpeak.

Krok 1: Požadované súčasti

1. Arduino UNO

2. LM75 (snímač teploty)

3. AD8232 (snímač EKG)

4. HW01 (snímač tepu)

5. ESP8266 (modul Wi-Fi)

6. Binárne vodiče

7. USB kábel na ladenie

8. Lítium -iónová batéria 4 (9v)

9. Plášť do dažďa

10. Bavlnený box (25 x 25 cm)

11. Lepiaca pištoľ s 2 tyčinkami.

Krok 2: Pripojenie LM75 a Arduino

LM75 obsahuje protokol I2C s Arduino. Teplota je teda zmysly a bude prevedená na digitálne údaje pomocou vstavaného 9 -bitového delta sigma analógovo -digitálneho prevodníka. Vďaka presnosti LM75 sa používa na meranie teploty používateľa. Rozlíšenie senzora je 9 bitov a má 7bitovú adresu slave. Dátový formát je teda doplnkom dvoch s adresou slave. Prevádzková frekvencia snímača LM75 je 400KHz. LM75 obsahuje dolnopriepustný filter na zvýšenie spoľahlivosti komunikácie v hlučnom prostredí.

Pin Arduino A4 a A5 zahŕňa dvojvodičovú komunikáciu, takže bude pripojený k pinom SDA a SCL na LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analógový vstup)

SDA ---- A4 (analógový vstup)

VCC ---- 3,3V

GND ---- GND

Krok 3: Pripojenie medzi pulzným modulom a Arduino

V tejto práci sa používa snímač pulzu. Pulzný senzor je dobre navrhnutý senzor Plug and Play, pomocou ktorého môže používateľ zaznamenávať údaje o srdcovej frekvencii alebo tepovej frekvencii a môže ich kŕmiť, kdekoľvek chce.

Pripojte snímač pulzu k doske Arduino Uno nasledovne: + až + 5V a - k GND S tO A0. Pripojte LCD k doske Arduino Uno nasledovne: VSS do +5V a VDD do GND a RS do 12 a RW do GND a E do D11 a D4 do D5 a D5 do D4 a D6 do D3 a D7 do D2 a A/VSS do +5 V a K/VDD až GND. Pripojte 10K potenciometer k LCD nasledovne: Údaje do v0 a VCC do +5V. Pripojte LED k Arduinu nasledovne: LED1 (ČERVENÁ, blikajúci pin) k D13 a LED2 (ZELENÁ, rýchlosť stmievania) k D8.

Senzor PULSE ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Keď sa senzor dotkne pokožky, LED na senzore bliká.

Krok 4: Pripojenie medzi snímačom EKG a Arduino

Senzor EKG AD8232 je prepojený s Arduino a elektródy sú umiestnené na ľavom ramene, pravom ramene a pravej nohe. V tomto funguje pohon pravej nohy ako spätná väzba na obvod. Existujú tri vstupy z elektród, ktoré merajú elektrickú aktivitu srdca a budú indikované LED diódou. Na zníženie šumu sa používa prístrojový zosilňovač (BW: 2KHz) a na zníženie pohybových artefaktov a potenciálu polovičného článku elektródy sa používa dvojitý hornopriepustný filter. AD8232 je konfigurovaný ako konfigurácia troch elektród.

PRIPOJENIE: Ľavá ruka elektródy je pripojená +IN pin AD8232 a pravá ramenná elektróda je pripojená k -IN kolíku AD8232 a spätná väzba pravej nohy je spojená s pinom RLDFB AD8232. Detekcia vývodov v tomto senzore je AC alebo DC. Na tento účel sa používa striedavý prúd. Pin LO- je pripojený k analógovému kolíku (11) Arduina a kolík LO+ je pripojený k analógovému kolíku (10) Arduino a výstup z elektród je pripojený k kolíku A1 Arduino.

Snímač EKG ------ Arduino

LO- ------ Analógový kolík (11)

LO+ ------ Analógový kolík (10)

Výstup ------ A1

Elektródy umiestnené v tele pacienta detegujú malé zmeny elektro potenciálu na koži, ktoré vznikajú depolarizáciou srdcového svalu počas srdcového tepu na rozdiel od konvenčného trojitého EKG, pri ktorom majú elektródy tendenciu umiestňovať na končatiny a hrudník pacienta. Pri meraní signálu EKG sa fáza PR a fáza intervalu QR a trvanie amplitúdy líšia v abnormálnych podmienkach. Abnormality sú definované v programovaní Arduino.

Normálne parametre EKG Abnormálne parametre EKG

P vlna 0,06-0,11 <0,25 --------------------------------------------------- --------- Ploché alebo obrátené vlny T Koronárna ischémia

Komplex QRS <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Zvýšený blok pobočiek balíka QRS

T vlna 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Zvýšený PR AV blok

Interval QT 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Krátka intervalová hyperkalcémia QT

PR Interval 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Dlhý PR, široký QRS, krátky QT Hyperkalémia

ukazuje abnormality v EKG signáli, ktorý je Bude zahrnutý v kódovaní Arduino a keď dôjde k abnormalitám, bude odoslaný ako výstražná správa na konkrétne mobilné čísla. Máme samostatný súbor knižnice, ktorý je súčasťou Programu

Krok 5: Prepojenie Wi-Fi modulu a Arduina

Wi-Fi modul ESP8266 je nízkonákladový samostatný bezdrôtový transceiver, ktorý je možné použiť na vývoj IoT koncových bodov. Wi-Fi modul ESP8266 umožňuje internetové pripojenie k vstavaným aplikáciám. Na spojenie so serverom/klientom používa komunikačný protokol TCP/UDP. Na komunikáciu s Wi-Fi modulom ESP8266 musí mikrokontrolér používať sadu AT príkazov. Mikrokontrolér komunikuje s Wi-Fi modulom ESP8266-01 pomocou UART so zadanou prenosovou rýchlosťou (predvolené 115200).

POZNÁMKY:

1. Wi-Fi modul ESP8266 je možné naprogramovať pomocou Arduino IDE, a aby ste to urobili, musíte urobiť niekoľko zmien v Arduino IDE. Najprv prejdite na Súbor -> Predvoľby v Arduino IDE a v časti Adresy URL dodatočného správcu dosiek. Teraz prejdite na Nástroje -> Doska -> Správca dosiek a do vyhľadávacieho poľa vyhľadajte ESP8266. Vyberte komunitu ESP8266 by ESP8266 a kliknite na Inštalovať.

2.. Modul ESP8266 funguje na napájaní 3,3 V a čokoľvek iné, ako napríklad 5 V, zabije SoC. Kolíky VCC a CH_PD modulu ESP8266 ESP-01 sú teda pripojené k zdroju 3,3 V.

3. Modul Wi-Fi má dva prevádzkové režimy: Programovací režim a Normálny režim. V režime programovania môžete nahrať program alebo firmvér do modulu ESP8266 a v normálnom režime bude nahraný program alebo firmvér fungovať normálne.

4. Aby bolo možné povoliť režim programovania, musí byť pin GPIO0 pripojený k GND. V schéme zapojenia sme na pin GPIO0 zapojili prepínač SPDT. Prepnutím páčky SPDT sa ESP8266 prepne medzi režimom programovania (GPIO0 je pripojený k GND) a normálnym režimom (GPIO0 funguje ako kolík GPIO). RST (Reset) bude tiež hrať dôležitú úlohu pri povolení režimu programovania. RST pin je aktívny LOW pin, a preto je spojený s GND pomocou tlačidla. Takže pri každom stlačení tlačidla sa modul ESP8266 resetuje.

Pripojenie:

Kolíky RX a TX modulu ESP8266 sú pripojené k pinom RX a TX na doske Arduino. Pretože ESP8266 SoC nemôže tolerovať 5V, kolík RX Arduino je pripojený pomocou prevodníka úrovní pozostávajúceho z odporu 1KΩ a 2,2KΩ.

Wi-Fi modul ------ Arduino

VCC ---------------- 3,3V

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

CH_PD ---------------- 3,3V

RST ---------------- GND (normálne otvorené)

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

TX ---------------- TX Arduina

RX ----------------- RX Arduina (prostredníctvom prevodníka úrovní)

Po pripojení a konfigurácii:

ESP8266 v režime programovania (GPIO0 je pripojený k GND), pripojte Arduino k systému. Keď je modul ESP8266 zapnutý, stlačte tlačidlo RST a otvorte Arduino IDE. V možnostiach dosky (Nástroje -> Doska) vyberte „Obecnú dosku ESP8266“. V IDE vyberte príslušné číslo portu. Teraz otvorte Blink Sketch a zmeňte pin LED na 2. Tu 2 znamená pin GPIO2 modulu ESP8266. Pred spustením nahrávania sa uistite, že je GPIO0 najskôr pripojený k GND a potom stlačte tlačidlo RST. Kliknite na tlačidlo nahrávania a načítanie kódu bude chvíľu trvať. Priebeh môžete vidieť v spodnej časti IDE. Po úspešnom nahraní programu môžete GPIO0 odstrániť z GND. LED dióda pripojená k GPIO2 bude blikať.

Krok 6: Program

Program je na prepojenie LM75, pulzného modulu, snímača EKG a modulu Wi-Fi s Arduino

Krok 7: Nastavenie servera ThingSpeak

ThingSpeak je aplikačná platforma pre. internet vecí. Je to otvorená platforma s analytikou MATLAB. ThingSpeak vám umožňuje vytvoriť aplikáciu na základe údajov zhromaždených senzormi. Medzi funkcie ThingSpeak patrí: zber údajov v reálnom čase, spracovanie údajov, vizualizácie, aplikácie a doplnky

V srdci ThingSpeak je kanál ThingSpeak. Na ukladanie údajov sa používa kanál. Každý kanál obsahuje 8 polí pre akýkoľvek typ údajov, 3 polia umiestnenia a 1 stavové pole. Keď máte kanál ThingSpeak, môžete do neho publikovať údaje, nechať ThingSpeak spracovať údaje a potom nechať aplikáciu načítať údaje.

KROKY:

1. Vytvorte si účet v ThingSpeak.

2. Vytvorte nový kanál a pomenujte ho.

3. A vytvorte 3 podané a pre každý podaný zadajte jeho názov.

4. Všimnite si ID kanála ThingSpeak.

5. Všimnite si kľúč API.

6. A uveďte to v programe na odovzdanie údajov z ESP8266.

7. Teraz sa získajú vizualizačné údaje.

Krok 8: Nastavenie záveru (hardvér)

Hardvérové nastavenie nášho projektu Obsahuje všetky hardvérové komponenty projektu a bude zabalené a vložené do nositeľného plášťa pre pohodlných pacientov. Plášť so senzormi sme vyrobili my a poskytuje užívateľom bezchybné meranie. Biologické údaje používateľa, Informácie sú uložené na serveri ThingSpeak na dlhodobú analýzu a monitorovanie. Práve o to sa projekt podieľal na systéme zdravotníctva

NASTAVIŤ:

1. Umiestnite obvody do bavlneného boxu.

2. Pomocou lepiacej pištole ju pripevnite k krabici.

3. Pripojte batériu k VIN Arduina k kladnému pólu batérie a GND Arduina k zápornému pólu batérie

4. Potom pomocou lepiacej pištole zafixujte škatuľu do vnútra plášťa.

Akonáhle je zavedené bezchybné kódovanie, program sa spustí a budete pripravení vidieť výstup Senor na platforme, ako je výstupný displej Arduino, a neskôr budú informácie prenesené do cloudu ThingSpeak cez web a že budeme pripravení ich vizualizovať vo svete. plošina. Webové rozhranie je možné vyvinúť na implementáciu ďalších funkcií v oblasti vizualizácie, správy a analýzy údajov, aby poskytovalo užívateľovi lepšie rozhranie a skúsenosti. Použitím nastavenia navrhovanej práce môže lekár preveriť stav pacienta 24*7 a akékoľvek náhle zmeny stavu pacienta sú oznámené lekárovi alebo zdravotnému personálu prostredníctvom oznámenia o prípitku. A čo viac, keďže sú informácie dostupné na serveri Thingspeak, stav pacienta je možné kontrolovať na diaľku z akéhokoľvek miesta na planéte. Okrem toho, že jednoducho vidíme prenikavé informácie o pacientovi, môžeme tieto informácie použiť na rýchle porozumenie a vyliečenie zdravia pacienta príslušnými odborníkmi.