Nosivi zdravstveni sistem koji koristi IOT: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

U ovom radu senzori su upakovani

nosivi kaput i mjeri korisnikovu temperaturu, EKG, položaj, krvni tlak i BPM i šalje ga putem ThingSpeak servera. Prikazuje grafički prikaz izmjerenih podataka. Transformaciju podataka izvodi glavni jezgreni kontroler Arduina. Kada su senzori mjere, Arduino će pokrenuti program, a ThingSpeak API ključ je umetnut u program.

Korak 1: Komponente su ponovo pokušane

1. Arduino UNO

2. LM75 (senzor temperature)

3. AD8232 (EKG senzor)

4. HW01 (Pulsni senzor)

5. ESP8266 (Wi-Fi modul)

6. Binarne žice

7. USB kabl za otklanjanje grešaka

8. Litijum -jonska baterija od 4 (9v)

9. Kabanica

10. Pamučna kutija (25X25 cm)

11. Pištolj za ljepilo sa 2 štapa.

Korak 2: Povežite LM75 i Arduino

LM75 uključuje I2C protokol sa Arduinom. Dakle, temperatura se osjeti i ona će se pretvoriti u digitalne podatke pomoću ugrađenog 9 -bitnog delta sigma analogno -digitalnog pretvarača. Zbog točnosti LM75 koristi se za mjerenje temperature korisnika. Rezolucija senzora je 9 bita i ima 7 -bitnu slave adresu. tako da se format podataka dva nadopunjuje s adresom slave. Radna frekvencija LM75 senzora je 400KHz. LM75 sadrži niskopropusni filter za povećanje pouzdanosti komunikacije u okruženju sa šumom.

Arduino pin A4 i A5 uključuje dvožičnu komunikaciju putem sučelja pa će biti spojen na SDA i SCL pin LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analogni ulaz)

SDA ---- A4 (analogni ulaz)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Korak 3: Povezivanje između impulsnog modula i Arduina

U ovom radu koristi se pulsni senzor. Pulsni senzor je dobro osmišljen Plug and Play senzor preko kojeg korisnik može mjeriti podatke o pulsu uživo ili pulsu te ih može hraniti gdje god želi.

Priključite senzor impulsa na Arduino Uno ploču na sljedeći način: + na + 5V i - na GND S tO A0. Spojite LCD na Arduino Uno ploču na sljedeći način: VSS na +5V i VDD na GND i RS na 12 i RW na GND i E na D11 i D4 na D5 i D5 na D4 i D6 na D3 i D7 na D3 i A/VSS na +5V i K/VDD na GND. Povežite 10K potenciometar na LCD na sljedeći način: Podaci na v0 i VCC na +5V. Spojite LED na Arduino na sljedeći način: LED1 (CRVENO, trepćući pin) na D13 i LED2 (ZELENO, brzina blijeđenja) na D8.

PULSNI senzor ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Kada senzor dodirne kožu, LED dioda na senzoru treperi.

Korak 4: Povezivanje između EKG senzora i Arduina

EKG senzor AD8232 povezan je s Arduinom, a elektrode su postavljene na lijevu ruku, desnu ruku i desnu nogu. U ovom slučaju pogon desne noge djeluje kao povratna veza krugu. Postoje tri ulaza sa elektroda koje mjere električnu aktivnost srca i bit će označene LED diodom. Za smanjenje šuma koristi se instrumentacijsko pojačalo (TB: 2KHz), a koriste se dva visokopropusna filtra za smanjenje artefakata pokreta i potencijala elektrode u pola ćelije. AD8232 je konfiguriran kao konfiguracija s tri elektrode.

PRIKLJUČAK: Elektroda lijeve ruke je spojena +IN pin AD8232, a elektroda desne ruke je spojena na -IN pin AD8232, a povratna informacija desne noge je spojena na RLDFB pin AD8232. Vodič za otkrivanje u ovom senzoru je izmjenični ili istosmjerni. Za to se koristi AC. LO-pin je spojen na analogni pin (11) Arduina, a LO+ pin je spojen na analogni pin (10) Arduina, a izlaz iz elektroda spojen je na A1 pin Arduina.

EKG senzor ------ Arduino

LO- ------ Analogni pin (11)

LO+ ------ Analogni pin (10)

Izlaz ------ A1

Elektrode postavljene na tijelo pacijenta otkrivaju male promjene elektropotencijala na koži koje nastaju uslijed depolarizacije srčanog mišića tijekom srčanog ritma, za razliku od konvencionalnog trostrukog EKG -a u kojem su elektrode postavljene na pacijentove udove i prsa. Prilikom mjerenja EKG signala, interval PR i faza QR intervala i amplituda variraju u abnormalnim uvjetima. Nenormalnosti su definirane u Arduino programiranju.

Normalni parametri EKG -a Nenormalni parametri EKG -a

P val 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Ravni ili obrnuti T valovi Koronarna ishemija

QRS kompleks <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Povećan blok ogranka QRS Bundle

T val 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Povećan PR AV blok

QT interval 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Kratki QT intervalni hiperkalcemija

PR Interval 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Dugi PR, QRS širok, QT kratak Hiperkalemija

prikazuje abnormalnosti u EKG signalu koje će biti uključene u Arduino kodiranje, a kada se pojave abnormalnosti bit će poslane kao poruka upozorenja na određene brojeve mobilnih telefona. Imamo zasebnu bibliotečku datoteku koja je uključena u Program

Korak 5: Povezivanje Wi-Fi modula i Arduina

ESP8266 Wi-Fi modul je jeftin samostalni bežični primopredajnik koji se može koristiti za razvoj IoT-a na krajnjim tačkama. ESP8266 Wi-Fi modul omogućava internetsko povezivanje sa ugrađenim aplikacijama. Koristi TCP/UDP komunikacijski protokol za povezivanje sa poslužiteljem/klijentom. Za komunikaciju s ESP8266 Wi-Fi modulom, mikrokontroler mora koristiti skup AT naredbi. Mikrokontroler komunicira sa ESP8266-01 Wi-Fi modulom koristeći UART sa specificiranom brzinom prijenosa (zadano 115200).

NAPOMENE:

1. ESP8266 Wi-Fi modul može se programirati pomoću Arduino IDE-a, a da biste to učinili, morate napraviti nekoliko promjena u Arduino IDE-u. Prvo idite na Datoteka -> Postavke u Arduino IDE -u i u odjeljku URL -ovi dodatnih upravitelja ploča. Sada idite na Alati -> Ploča -> Upravitelj ploča i potražite ESP8266 u polju za pretraživanje. Odaberite ESP8266 od strane zajednice ESP8266 i kliknite Instaliraj.

2.. Modul ESP8266 radi na 3.3V napajanju i sve veće od toga, na primjer 5V, ubit će SoC. Dakle, VCC pin i CH_PD pin ESP8266 ESP-01 modula povezani su na napajanje od 3.3V.

3. Wi-Fi modul ima dva načina rada: Programming Mode i Normal Mode. U načinu programiranja možete prenijeti program ili firmver u modul ESP8266, a u normalnom načinu rada učitani program ili firmver će se normalno izvoditi.

4. Da biste omogućili način programiranja, pin GPIO0 mora biti spojen na GND. U dijagramu kruga smo spojili SPDT prekidač na pin GPIO0. Prebacivanjem ručice SPDT -a, ESP8266 će se prebaciti iz moda programiranja (GPIO0 je spojen na GND) i normalnog načina (GPIO0 djeluje kao GPIO pin). Takođe, RST (Reset) će igrati važnu ulogu u omogućavanju načina programiranja. RST pin je aktivan LOW pin i stoga je povezan s GND pritiskom na tipku. Dakle, kad god pritisnete dugme, modul ESP8266 će se resetovati.

Veza:

RX i TX pinovi modula ESP8266 povezani su s RX i TX pinovima na Arduino ploči. Budući da ESP8266 SoC ne može tolerirati 5V, RX pin Arduina je povezan preko pretvarača nivoa koji se sastoji od 1KΩ i 2.2KΩ otpornika.

Wi-Fi modul ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (normalno otvoren)

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

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

RX ----------------- RX Arduina (kroz konvertor nivoa)

Nakon povezivanja i konfiguriranja:

ESP8266 u načinu programiranja (GPIO0 je spojen na GND), povežite Arduino sa sistemom. Nakon što se modul ESP8266 uključi, pritisnite gumb RST i otvorite Arduino IDE. U opcijama ploče (Alati -> ploča) odaberite ploču “Generic ESP8266”. Odaberite odgovarajući broj porta u IDE -u. Sada otvorite Blink Sketch i promijenite LED pin na 2. Ovdje 2 znači GPIO2 pin ESP8266 modula. Prije nego što pritisnete upload, provjerite je li GPIO0 prvo spojen na GND, a zatim pritisnite tipku RST. Pritisnite dugme za otpremanje i kodu će trebati neko vrijeme da se sastavi i otpremi. Napredak možete vidjeti na dnu IDE -a. Nakon što se program uspješno učita, možete ukloniti GPIO0 iz GND -a. LED spojen na GPIO2 će treptati.

Korak 6: Program

Program je za povezivanje LM75, Pulsnog modula, EKG senzora i Wi-Fi modula s Arduinom

Korak 7: Postavljanje servera ThingSpeak

ThingSpeak je aplikacijska platforma za. internet stvari. To je otvorena platforma sa MATLAB analitikom. ThingSpeak vam omogućava da napravite aplikaciju oko podataka koje prikupljaju senzori. Značajke ThingSpeaka uključuju: prikupljanje podataka u stvarnom vremenu, obradu podataka, vizualizacije, aplikacije i dodatke

U srcu ThingSpeak -a je ThingSpeak kanal. Za pohranu podataka koristi se kanal. Svaki kanal sadrži 8 polja za bilo koju vrstu podataka, 3 polja lokacije i 1 polje statusa. Nakon što imate ThingSpeak kanal, možete objaviti podatke na kanalu, neka ThingSpeak obradi podatke, a zatim vaša aplikacija preuzme podatke.

KORACI:

1. Otvorite račun u ThingSpeak -u.

2. Kreirajte novi kanal i dajte mu ime.

3. I stvorite 3 podnesena dokumenta i navedite njegovo ime za svaku podnesenu datoteku.

4. Zabilježite ID kanala ThingSpeak -a.

5. Zabilježite API ključ.

6. I navedite to u Programu za prosljeđivanje podataka sa ESP8266.

7. Sada se dobivaju vizualizirani podaci.

Korak 8: Postavljanje zaključaka (hardver)

Hardverska postavka našeg projekta Sadrži sve hardverske komponente projekta i bit će upakirana i umetnuta u nosivi kaput za ugodno pacijentima. Kaput sa senzorima izrađujemo mi i korisnicima omogućuje mjerenje bez grešaka. Biološki podaci korisnika, Podaci se pohranjuju na poslužitelju ThingSpeak radi dugoročne analize i praćenja. To je ono što je projekat uključio u zdravstveni sistem

POSTAVITI:

1. Postavite kola unutar pamučne kutije.

2. Pomoću pištolja za ljepilo pričvrstite ga na kutiju.

3. Priključite bateriju na VIN Arduina na pozitivni terminal baterije i GND Arduina na negativni terminal baterije

4. Zatim pričvrstite kutiju s unutrašnje strane premaza pomoću pištolja za ljepilo.

Nakon što se uspostavi kodiranje bez grešaka, program se izvršava i bit će spremni vidjeti Senor izlaz na platformi poput Arduino izlaznog zaslona, a kasnije se informacije prenose u ThingSpeak Cloud putem weba i bit ćemo spremni to vizualizirati u svijetu platformu. Web sučelje može se razviti za implementaciju više funkcionalnosti u vizualizaciji, upravljanju i analizi podataka kako bi se korisniku omogućilo bolje sučelje i iskustvo. Korištenjem postavki predloženog rada, doktor može pregledati stanje pacijenta 24*7 i o svim naglim promjenama u statusu pacijenta obavještava doktora ili medicinsko osoblje putem obavijesti o zdravici. Štaviše, budući da su informacije dostupne na serveru Thingspeak, stanje pacijenta se može provjeriti daljinski sa bilo kojeg mjesta na planeti. Osim što jednostavno vidimo prethodne informacije o pacijentu, te podatke možemo upotrijebiti za brzo razumijevanje i liječenje pacijentovog zdravlja od strane odgovarajućih stručnjaka.