Valkājama veselības aprūpes sistēma, izmantojot IOT: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Šajā darbā sensori ir iesaiņoti

valkājamo mēteli, un tas mēra lietotāja temperatūru, EKG, stāvokli, asinsspiedienu un BPM un nosūta to caur ThingSpeak serveri. Tas parāda izmērīto datu grafisku attēlojumu. Datu pārveidošanu veic Arduino galvenais kodola kontrolieris. Kad sensori ir izmērīti, programma Arduino darbosies, un programmā tiek ievietota arī ThingSpeak API atslēga.

1. darbība: komponenti tiek atjaunoti

1. Arduino UNO

2. LM75 (temperatūras sensors)

3. AD8232 (EKG sensors)

4. HW01 (impulsa sensors)

5. ESP8266 (Wi-Fi modulis)

6. Binārie vadi

7. USB kabelis atkļūdošanai

8. Litija jonu akumulators 4 (9v)

9. Lietusmētelis

10. Kokvilnas kaste (25X25cm)

11. Līmes pistole ar 2 nūjām.

2. darbība: LM75 un Arduino savienošana

LM75 ir iekļauts I2C protokolā ar Arduino. Tātad, temperatūra ir sajūtas, un tā tiks pārveidota par digitāliem datiem, izmantojot iebūvēto 9 bitu delta sigma analogo ciparu pārveidotāju. Pateicoties LM75 precizitātei, to izmanto lietotāja temperatūras mērīšanai. Sensora izšķirtspēja ir 9 biti, un tam ir 7 bitu vergu adrese. Tātad datu formāts ir divu papildinājums ar vergu adresi. LM75 sensora darbības frekvence ir 400KHz. LM75 ir zemas caurlaides filtrs, lai palielinātu sakaru uzticamību trokšņa vidē.

Arduino tapa A4 un A5 ietver divu vadu saskarnes komunikāciju, tāpēc tā tiks savienota ar LM75 SDA un SCL tapu.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (Analog IN)

SDA ---- A4 (analogā ieeja)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

3. darbība: savienojums starp impulsa moduli un Arduino

Šajā darbā tiek izmantots pulsa sensors. Pulsa sensors ir labi izstrādāts Plug and Play sensors, ar kura palīdzību lietotājs var iegūt tiešus sirdsdarbības vai pulsa datus un var tos ievadīt, kur vien vēlas.

Pievienojiet pulsa sensoru Arduino Uno panelim šādi: + līdz + 5V un - pie GND S tO A0. Savienojiet LCD ar Arduino Uno paneli šādi: VSS līdz +5V un VDD līdz GND un RS līdz 12 un RW līdz GND un E līdz D11 un D4 līdz D5 un D5 līdz D4 un D6 līdz D3 un D7 līdz D2 un A/VSS līdz +5V un K/VDD līdz GND. Savienojiet 10K potenciometru ar LCD šādi: Dati uz v0 un VCC līdz +5V. Savienojiet LED ar Arduino šādi: LED1 (SARKANS, mirgojoša tapa) līdz D13 un LED2 (ZAĻA, izbalēšanas ātrums) līdz D8.

PULSE sensors ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Kad sensors pieskaras ādai, sensora gaismas diode mirgo.

4. darbība: savienojums starp EKG sensoru un Arduino

AD8232 EKG sensors ir savienots ar Arduino, un elektrodi ir novietoti pie kreisās rokas, labās rokas un labās kājas. Šajā gadījumā labās kājas piedziņa darbojas kā atgriezeniskā saite uz ķēdi. Ir trīs ieejas no elektrodiem, ar kuriem tā mēra sirds elektrisko aktivitāti, un to norāda LED. Lai samazinātu troksni, tiek izmantots instrumentu pastiprinātājs (BW: 2KHz) un divi augstas caurlaidības filtri, lai samazinātu kustības artefaktus un elektrodu pusšūnu potenciālu. AD8232 ir konfigurēts kā trīs elektrodu konfigurācija.

SAVIENOJUMS: kreisās rokas elektrods ir pievienots +IN kontakts AD8232 un labās rokas elektrods ir pievienots AD8232 -IN tapai, un labās kājas atgriezeniskā saite ir pievienota AD8232 RLDFB tapai. Izvada noteikšana šajā sensorā ir maiņstrāva vai līdzstrāva. Šim nolūkam tiek izmantota maiņstrāva. LO-tapa ir savienota ar Arduino analogo tapu (11), un LO+ tapa ir pievienota Arduino analogajai tapai (10), un izeja no elektrodiem ir savienota ar Arduino A1 tapu.

EKG sensors ------ Arduino

LO- ------ Analogā tapa (11)

LO+ ------ Analogā tapa (10)

Izeja ------ A1

Elektrodi, kas novietoti pie pacienta ķermeņa, nosaka nelielas elektriskās potenciāla izmaiņas uz ādas, kas rodas no sirds muskuļa depolarizācijas sirdsdarbības laikā, atšķirībā no parastās trīskāršās EKG, kurā elektrodi tiek novietoti uz pacienta ekstremitātēm un krūtīm. Mērot EKG signālu, PR intervāla un QR intervāla fāzes un amplitūdas ilgums tiek mainīts neparastos apstākļos. Anomālijas ir noteiktas Arduino programmēšanā.

Normāli EKG parametri Nenormāli EKG parametri

P vilnis 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Plakani vai apgriezti T viļņi Koronārā išēmija

QRS komplekss <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Palielināts QRS saišķa atzarojuma bloks

T vilnis 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Palielināts PR AV bloks

QT intervāls 0,36–0,44 --------------------------------------------- --------------- Īss QT intervāla hiperkalciēmija

PR intervāls 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ garš PR, plašs QRS, īss QT hiperkaliēmija

parāda EKG signāla novirzes, kas ir Tas tiks iekļauts Arduino kodējumā, un, kad rodas novirzes, tas tiks nosūtīts kā brīdinājuma ziņojums uz konkrētajiem mobilo tālruņu numuriem. Mums ir atsevišķs bibliotēkas fails, kas ir iekļauts programmā

5. darbība: saskarne ar Wi-Fi moduli un Arduino

ESP8266 Wi-Fi modulis ir zemu izmaksu atsevišķs bezvadu uztvērējs, ko var izmantot gala punkta IoT izstrādei. ESP8266 Wi-Fi modulis nodrošina interneta savienojumu ar iegultajām lietojumprogrammām. Lai izveidotu savienojumu ar serveri/klientu, tas izmanto TCP/UDP sakaru protokolu. Lai sazinātos ar ESP8266 Wi-Fi moduli, mikrokontrolleram ir jāizmanto AT komandu kopa. Mikrokontrolleris sazinās ar ESP8266-01 Wi-Fi moduli, izmantojot UART, kam ir noteikts pārsūtīšanas ātrums (noklusējums 115200).

PIEZĪMES:

1. ESP8266 Wi-Fi moduli var ieprogrammēt, izmantojot Arduino IDE, un, lai to izdarītu, jums ir jāveic dažas izmaiņas Arduino IDE. Vispirms Arduino IDE un sadaļā Papildu dēļu pārvaldnieka vietrāži URL dodieties uz Fails -> Preferences. Tagad dodieties uz Rīki -> Padome -> Dēļu pārvaldnieks un meklēšanas laukā meklējiet ESP8266. Izvēlieties ESP8266 by ESP8266 Community un noklikšķiniet uz Instalēt.

2.. ESP8266 modulis darbojas ar 3,3 V barošanas avotu, un viss, kas ir lielāks par to, piemēram, 5 V, nogalinās SoC. Tātad ESP8266 ESP-01 moduļa VCC tapa un CH_PD tapa ir pievienota 3.3 V barošanas avotam.

3. Wi-Fi modulim ir divi darbības režīmi: programmēšanas režīms un parastais režīms. Programmēšanas režīmā programmu vai programmaparatūru var augšupielādēt ESP8266 modulī, un normālā režīmā augšupielādētā programma vai programmaparatūra darbosies normāli.

4. Lai iespējotu programmēšanas režīmu, GPIO0 tapai jābūt savienotai ar GND. Shēmas shēmā mēs esam pievienojuši SPDT slēdzi GPIO0 tapai. Pārslēdzot SPDT sviru, ESP8266 pārslēgsies starp programmēšanas režīmu (GPIO0 ir pievienots GND) un parasto režīmu (GPIO0 darbojas kā GPIO tapa). Arī RST (Reset) būs svarīga loma programmēšanas režīma iespējošanā. RST tapa ir aktīva LOW tapa, un tāpēc tā ir savienota ar GND, izmantojot spiedpogu. Tātad, ikreiz, kad tiek nospiesta poga, ESP8266 modulis tiks atiestatīts.

Savienojums:

ESP8266 moduļa RX un TX tapas ir savienotas ar RX un TX tapām uz Arduino plates. Tā kā ESP8266 SoC nevar izturēt 5 V, Arduino RX tapa ir savienota caur līmeņa pārveidotāju, kas sastāv no 1KΩ un 2,2KΩ rezistora.

Wi-Fi modulis ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (parasti atvērts)

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

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

RX ----------------- Arduino RX (caur līmeņa pārveidotāju)

Pēc savienošanas un konfigurēšanas:

ESP8266 programmēšanas režīmā (GPIO0 ir pievienots GND), pievienojiet Arduino sistēmai. Kad ESP8266 modulis ir ieslēgts, nospiediet pogu RST un atveriet Arduino IDE. Plāksnes opcijās (Rīki -> Padome) atlasiet “Generic ESP8266” paneli. IDE izvēlieties atbilstošo porta numuru. Tagad atveriet mirgošanas skici un nomainiet LED tapu uz 2. Šeit 2 nozīmē ESP8266 moduļa GPIO2 tapu. Pirms sākat augšupielādi, vispirms pārliecinieties, vai GPIO0 ir pievienots GND, un pēc tam nospiediet pogu RST. Nospiediet augšupielādes pogu, un koda apkopošana un augšupielāde prasīs kādu laiku. Jūs varat redzēt progresu IDE apakšā. Kad programma ir veiksmīgi augšupielādēta, varat noņemt GPIO0 no GND. Ar GPIO2 savienotā gaismas diode mirgos.

6. solis: programma

Programma ir paredzēta LM75, pulsa moduļa, EKG sensora un Wi-Fi moduļa savienošanai ar Arduino

7. darbība: ThingSpeak servera iestatīšana

ThingSpeak ir lietojumprogrammu platforma. lietu internets. Tā ir atvērta platforma ar MATLAB analītiku. ThingSpeak ļauj veidot lietojumprogrammu, pamatojoties uz sensoru savāktajiem datiem. ThingSpeak funkcijas ietver: datu vākšanu reāllaikā, datu apstrādi, vizualizācijas, lietotnes un spraudņus

ThingSpeak centrā ir ThingSpeak kanāls. Datu glabāšanai tiek izmantots kanāls. Katrā kanālā ir 8 lauki jebkura veida datiem, 3 atrašanās vietas lauki un 1 statusa lauks. Kad esat izveidojis ThingSpeak kanālu, varat publicēt datus kanālā, likt ThingSpeak apstrādāt datus un pēc tam lietotnei izgūt datus.

SOLI:

1. Izveidojiet kontu ThingSpeak.

2. Izveidojiet jaunu kanālu un nosauciet to.

3. Un izveidojiet 3 iesniegtos un katram iesniegtajam norādiet tā nosaukumu.

4. Ievērojiet ThingSpeak kanāla ID.

5. Ņemiet vērā API atslēgu.

6. Un pieminiet to programmā, lai nodotu datus no ESP8266.

7. Tagad tiek iegūti vizualizācijas dati.

8. darbība. Secinājumu iestatīšana (aparatūra)

Mūsu projekta aparatūras iestatīšana Tajā ir visas projekta aparatūras sastāvdaļas, un tas būs iepakots un ievietots valkājamā mētelī, lai pacientiem būtu ērti. Mētelis ar sensoriem ir mūsu izgatavots, un tas lietotājiem nodrošina mērījumus bez kļūdām. Lietotāja bioloģiskie dati, informācija tiek saglabāta ThingSpeak serverī ilgtermiņa analīzei un uzraudzībai. Tas ir tas, ko projekts iesaistīja veselības aprūpes sistēmā

UZSTĀDĪT:

1. Ievietojiet ķēdes kokvilnas kastē.

2. Izmantojot līmes pistoli, padariet to piestiprināmu pie kastes.

3. Pievienojiet akumulatoru Arduino VIN līdz akumulatora pozitīvajam spailim un Arduino GND akumulatora negatīvajam spailim

4. Pēc tam piestipriniet kastīti mēteļa iekšpusē, izmantojot līmes pistoli.

Kad ir izveidota kodēšana bez kļūdām, programma tiek izpildīta un cilvēks būs gatavs redzēt Senor izvadi uz tādas platformas kā Arduino izvades displejs, un vēlāk informācija tiks pārsūtīta uz ThingSpeak Cloud, izmantojot tīmekli, un mēs būsim gatavi to vizualizēt pasaulē platforma. Tīmekļa saskarni var izstrādāt, lai īstenotu lielāku funkcionalitāti datu vizualizācijā, pārvaldībā un analīzē, lai lietotājam nodrošinātu labāku saskarni un pieredzi. Izmantojot piedāvātā darba iestatījumus, ārsts var pārbaudīt pacienta stāvokli 24*7, un par jebkādām pēkšņām pacienta stāvokļa izmaiņām tiek paziņots ārstam vai medicīnas personālam, nosūtot tostu. Turklāt, tā kā informācija ir pieejama Thingspeak serverī, pacienta stāvokli var pārbaudīt attālināti no jebkuras vietas uz planētas. Papildus tam, ka mēs vienkārši redzam pacienta informāciju, mēs varam izmantot šo informāciju, lai attiecīgie eksperti veikli izprastu un ārstētu pacienta veselību.