Nešiojamoji sveikatos priežiūros sistema naudojant IOT: 8 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Šiame darbe jutikliai yra apvynioti

nešiojamas kailis ir jis matuoja vartotojo temperatūrą, EKG, padėtį, kraujospūdį ir BPM ir siunčia jį per „ThingSpeak“serverį. Tai rodo grafinį matuojamų duomenų vaizdą. Duomenų transformaciją atlieka pagrindinis „Arduino“valdiklis. Kai jutikliai bus išmatuoti, „Arduino“paleis programą, o „ThingSpeak“API raktas bus įterptas į programą.

1 žingsnis: komponentai iš naujo

1. Arduino UNO

2. LM75 (temperatūros jutiklis)

3. AD8232 (EKG jutiklis)

4. HW01 (pulso jutiklis)

5. ESP8266 („Wi-Fi“modulis)

6. Dvejetainiai laidai

7. USB kabelis derinimui

8. Ličio jonų akumuliatorius 4 (9v)

9. Lietpaltis

10. Medvilninė dėžutė (25X25cm)

11. Klijų pistoletas su 2 lazdelėmis.

2 veiksmas: prijunkite LM75 ir „Arduino“

LM75 apima I2C protokolą su „Arduino“. Taigi, temperatūra yra juslė ir ji bus paversta skaitmeniniais duomenimis naudojant integruotą 9 bitų delta sigma analoginį į skaitmeninį keitiklį. Dėl LM75 tikslumo jis naudojamas vartotojo temperatūrai matuoti. Jutiklio skiriamoji geba yra 9 bitai ir jis turi 7 bitų slave adresą. Taigi, duomenų formatas yra dviejų papildymas su vergo adresu. LM75 jutiklio veikimo dažnis yra 400KHz. LM75 turi žemo dažnio filtrą, kuris padidina ryšio patikimumą triukšmo aplinkoje.

„Arduino“kaiščiai A4 ir A5 apima dviejų laidų sąsajos ryšį, todėl jie bus prijungti prie LM75 SDA ir SCL kaiščio.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analoginis įėjimas)

SDA ---- A4 (analoginis įėjimas)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

3 veiksmas: ryšys tarp pulso modulio ir „Arduino“

Šiame darbe naudojamas pulso jutiklis. Pulso jutiklis yra gerai suprojektuotas „Plug and Play“jutiklis, per kurį vartotojas gali gauti tiesioginio širdies ritmo ar pulso dažnio duomenis ir tiekti juos kur tik nori.

Prijunkite pulso jutiklį prie „Arduino Uno“plokštės taip: + iki + 5 V ir - prie GND S tO A0. Prijunkite skystųjų kristalų ekraną prie „Arduino Uno“plokštės taip: VSS prie +5V ir VDD prie GND ir RS prie 12, o RW prie GND ir E iki D11 ir D4 prie D5 ir D5 prie D4 ir D6 iki D3 ir D7 prie D2 ir A/VSS prie +5V ir K/VDD iki GND. Prijunkite 10K potenciometrą prie LCD taip: Duomenys prie v0, o VCC - prie +5V. Prijunkite šviesos diodą prie „Arduino“taip: LED1 (RAUDONA, mirksi kaištis) prie D13 ir LED2 (ŽALIA, išblukimo dažnis) prie D8.

PULSE jutiklis ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Kai jutiklis paliečia odą, jutiklio šviesos diodas mirksi.

4 veiksmas: ryšys tarp EKG jutiklio ir „Arduino“

AD8232 EKG jutiklis yra sujungtas su „Arduino“, o elektrodai yra prie kairės rankos, dešinės rankos ir dešinės kojos. Šiuo atveju dešinės kojos pavara veikia kaip grįžtamasis ryšys su grandine. Yra trys įėjimai iš elektrodų, kuriais matuojamas širdies elektrinis aktyvumas, ir tai bus rodoma šviesos diodais. Triukšmui mažinti naudojamas prietaisų stiprintuvas (BW: 2KHz) ir du aukšto dažnio filtrai, skirti sumažinti judesio artefaktus ir elektrodų pusės elementų potencialą. AD8232 sukonfigūruota kaip trijų elektrodų konfigūracija.

SUSIJUNGIMAS: Kairės rankos elektrodas yra prijungtas +IN kontaktas prie AD8232, o dešinės rankos elektrodas yra prijungtas prie -82 AD8232 kaiščio, o dešinės kojos grįžtamasis ryšys yra prijungtas prie AD8232 RLDFB kaiščio. Šio jutiklio išvesties aptikimas yra kintamosios arba nuolatinės srovės. Tam naudojama kintamoji srovė. LO kištukas yra prijungtas prie „Arduino“analoginio kaiščio (11), o LO+ kaištis yra prijungtas prie „Arduino“analoginio kaiščio (10), o išvestis iš elektrodų yra prijungta prie „Arduino“A1 kaiščio.

EKG jutiklis ------ Arduino

LO- ------ Analoginis kaištis (11)

LO+ ------ Analoginis kaištis (10)

Išėjimas ------ A1

Prie paciento kūno esantys elektrodai aptinka nedidelius odos elektrinio potencialo pokyčius, atsirandančius dėl širdies raumens depoliarizacijos, kai pasiekiamas širdies plakimas, skirtingai nuo įprastos trigubos EKG, kurioje elektrodai dedami ant paciento galūnių ir krūtinės. Matuojant EKG signalą, PR intervalas ir QR intervalo fazė ir amplitudės trukmė kinta esant nenormalioms sąlygoms. Nenormalumai yra apibrėžti „Arduino“programavime.

Normalūs EKG parametrai Nenormalūs EKG parametrai

P banga 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Plokščios arba apverstos T bangos Koronarinė išemija

QRS kompleksas <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Padidėjęs QRS paketo šakos blokas

T banga 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Padidėjęs PR AV blokas

QT intervalas 0,36–0,44 --------------------------------------------- --------------- Trumpas QT intervalo hiperkalcemija

PR intervalas 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ Ilgas PR, platus QRS, trumpas QT hiperkalemija

rodo EKG signalo anomalijas, kurios yra Jis bus įtrauktas į „Arduino“kodavimą, o atsiradus anomalijoms, jis bus išsiųstas kaip įspėjimo pranešimas į tam tikrus mobiliojo telefono numerius. Mes turime atskirą bibliotekos failą, kuris yra įtrauktas į programą

5 veiksmas: „Wi-Fi“modulio ir „Arduino“sąsaja

ESP8266 „Wi-Fi“modulis yra nebrangus atskiras belaidis siųstuvas-imtuvas, kurį galima naudoti galutinio taško IoT plėtrai. ESP8266 „Wi-Fi“modulis leidžia prijungti internetą prie įterptųjų programų. Jis naudoja TCP/UDP ryšio protokolą prisijungti prie serverio/kliento. Norint bendrauti su ESP8266 „Wi-Fi“moduliu, mikrovaldikliui reikia naudoti AT komandų rinkinį. Mikrokontroleris palaiko ryšį su „Wi-Fi“moduliu ESP8266-01, naudodamas UART, nurodytą perdavimo dažnį (numatytasis 115200).

PASTABOS:

1. ESP8266 „Wi-Fi“modulį galima užprogramuoti naudojant „Arduino IDE“ir tam reikia atlikti keletą „Arduino IDE“pakeitimų. Pirmiausia eikite į Failas -> Nuostatos „Arduino IDE“ir skiltyje „Papildomų lentų tvarkyklės URL“. Dabar eikite į Įrankiai -> Lenta -> Lentų tvarkytuvė ir paieškos lauke ieškokite ESP8266. Pasirinkite ESP8266 by ESP8266 Community ir spustelėkite Install.

2.. ESP8266 modulis veikia su 3,3 V maitinimo šaltiniu, o kas nors didesnis, pavyzdžiui, 5 V, sunaikins SoC. Taigi, ESP8266 ESP-01 modulio VCC kaištis ir CH_PD kaištis yra prijungti prie 3.3 V maitinimo šaltinio.

3. „Wi-Fi“modulis turi du veikimo režimus: programavimo režimą ir įprastą režimą. Programavimo režimu galite įkelti programą ar programinę -aparatinę įrangą į ESP8266 modulį, o įprastu režimu įkelta programa arba programinė įranga veiks įprastai.

4. Kad įjungtumėte programavimo režimą, GPIO0 kaištis turi būti prijungtas prie GND. Grandinės schemoje mes prijungėme SPDT jungiklį prie GPIO0 kaiščio. Perjungus SPDT svirtį, ESP8266 bus perjungtas tarp programavimo režimo (GPIO0 prijungtas prie GND) ir įprasto režimo (GPIO0 veikia kaip GPIO kaištis). Be to, RST (Reset) atliks svarbų vaidmenį įgalinant programavimo režimą. RST kaištis yra aktyvus LOW kaištis, todėl jis yra prijungtas prie GND per mygtuką. Taigi, kiekvieną kartą paspaudus mygtuką, ESP8266 modulis bus atstatytas.

Ryšys:

ESP8266 modulio RX ir TX kaiščiai yra prijungti prie „Arduino“plokštės RX ir TX kaiščių. Kadangi ESP8266 SoC negali toleruoti 5 V, „Arduino“RX kaištis yra prijungtas per lygio keitiklį, kurį sudaro 1 KΩ ir 2,2 KΩ rezistorius.

„Wi-Fi“modulis ------ „Arduino“

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

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

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

RST ---------------- GND (paprastai atidarytas)

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

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

RX ----------------- Arduino RX (per lygio keitiklį)

Po prijungimo ir konfigūravimo:

ESP8266 programavimo režimu (GPIO0 prijungtas prie GND), prijunkite „Arduino“prie sistemos. Įjungę ESP8266 modulį, paspauskite RST mygtuką ir atidarykite „Arduino IDE“. Lentos parinktyse (Įrankiai -> Valdyba) pasirinkite „Generic ESP8266“plokštę. IDE pasirinkite tinkamą prievado numerį. Dabar atidarykite mirksėjimo eskizą ir pakeiskite LED kaištį į 2. Čia 2 reiškia ESP8266 modulio GPIO2 kaištį. Prieš spustelėdami įkėlimą įsitikinkite, kad GPIO0 yra prijungtas prie GND, tada paspauskite RST mygtuką. Paspauskite įkėlimo mygtuką ir kodo surinkimas bei įkėlimas užtruks šiek tiek laiko. Pažangą galite pamatyti IDE apačioje. Sėkmingai įkėlus programą, galite pašalinti GPIO0 iš GND. Prie GPIO2 prijungtas šviesos diodas mirksės.

6 žingsnis: programa

Programa skirta LM75, pulso modulio, EKG jutiklio ir „Wi-Fi“modulio sąsajai su „Arduino“

7 veiksmas: „ThingSpeak“serverio sąranka

„ThingSpeak“yra programų platforma, skirta. daiktų internetas. Tai atvira platforma su MATLAB analitika. „ThingSpeak“leidžia sukurti programą, pagrįstą jutiklių surinktais duomenimis. „ThingSpeak“funkcijos apima: duomenų rinkimą realiuoju laiku, duomenų apdorojimą, vizualizacijas, programas ir papildinius

„ThingSpeak“centre yra „ThingSpeak“kanalas. Duomenims saugoti naudojamas kanalas. Kiekvienas kanalas apima 8 laukus bet kokio tipo duomenims, 3 vietos laukus ir 1 būsenos lauką. Turėdami „ThingSpeak“kanalą, galite paskelbti kanalo duomenis, leisti „ThingSpeak“apdoroti duomenis, o tada jūsų programai nuskaityti duomenis.

ŽINGSNIAI:

1. Sukurkite paskyrą „ThingSpeak“.

2. Sukurkite naują kanalą ir pavadinkite jį.

3. Ir sukurkite 3 paduotus ir nurodykite kiekvieno pavadinimo pavadinimą.

4. Atkreipkite dėmesį į „ThingSpeak“kanalo ID.

5. Atkreipkite dėmesį į API raktą.

6. Ir paminėkite tai programoje, kad perduotumėte duomenis iš ESP8266.

7. Dabar gaunami vizualizuoti duomenys.

8 veiksmas: išvados sąranka (aparatinė įranga)

Mūsų projekto aparatinės įrangos sąranka Jame yra visi techniniai projekto komponentai, jis bus supakuotas ir įdėtas į nešiojamą paltą, kad pacientams būtų patogu. Kailis su jutikliais yra mūsų sukurtas ir suteikia vartotojams matavimo be klaidų. Vartotojo biologiniai duomenys, informacija saugoma „ThingSpeak“serveryje ilgalaikei analizei ir stebėjimui. Būtent šis projektas buvo susijęs su sveikatos priežiūros sistema

NUSTATYMAS:

1. Įdėkite grandines į medvilnės dėžutę.

2. Naudodami klijų pistoletą, pritvirtinkite prie dėžutės.

3. Prijunkite akumuliatorių prie „Arduino“VIN prie teigiamo akumuliatoriaus gnybto ir „Arduino“GND prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto

4. Tada pritvirtinkite dėžutę prie kailio viduje, naudodami klijų pistoletą.

Kai bus nustatytas kodavimas be klaidų, programa bus vykdoma ir bus pasirengęs matyti „Senor“išvestį tokioje platformoje kaip „Arduino“išvesties ekranas, o vėliau informacija bus perkelta į „ThingSpeak Cloud“per internetą ir mes būsime pasirengę ją vizualizuoti pasaulyje platforma. Žiniatinklio sąsaja gali būti sukurta siekiant įdiegti daugiau duomenų vizualizavimo, valdymo ir analizės funkcijų, kad vartotojui būtų suteikta geresnė sąsaja ir patirtis. Naudodamas siūlomo darbo sąranką, gydytojas gali ištirti paciento būklę 24*7, o apie bet kokius staigius paciento būklės pokyčius pranešama gydytojui ar paramedicinos personalui. Be to, kadangi informacija pasiekiama „Thingspeak“serveryje, paciento būklę galima patikrinti nuotoliniu būdu iš bet kurios planetos vietos. Mes ne tik matome seną informaciją apie pacientą, bet ir galime panaudoti šią informaciją, kad atitinkami ekspertai suprastų supratimą ir išgydytų paciento sveikatą.