Φορετό σύστημα υγειονομικής περίθαλψης με χρήση IOT: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Στην παρούσα εργασία, οι αισθητήρες είναι τυλιγμένοι

το φορετό παλτό και μετρά τη θερμοκρασία του χρήστη, το ΗΚΓ, τη θέση, την αρτηριακή πίεση και το BPM και το στέλνει μέσω του διακομιστή ThingSpeak. Εμφανίζει μια γραφική αναπαράσταση των μετρημένων δεδομένων. Ο μετασχηματισμός δεδομένων πραγματοποιείται από τον κύριο κεντρικό ελεγκτή του Arduino. Όταν οι αισθητήρες είναι μέτρα, το Arduino θα εκτελέσει το πρόγραμμα και επίσης το κλειδί ThingSpeak API εισάγεται στο πρόγραμμα.

Βήμα 1: Επανεξετάστηκαν εξαρτήματα

1. Arduino UNO

2. LM75 (αισθητήρας θερμοκρασίας)

3. AD8232 (Αισθητήρας ΗΚΓ)

4. HW01 (αισθητήρας παλμών)

5. ESP8266 (μονάδα Wi-Fi)

6. Δυαδικά σύρματα

7. Καλώδιο USB για εντοπισμό σφαλμάτων

8. Μπαταρία ιόντων λιθίου 4 (9v)

9. Παλτό βροχής

10. Βαμβακερό κουτί (25Χ25εκ)

11. Κόλλα πιστόλι με 2 μπαστούνια.

Βήμα 2: Σύνδεση LM75 και Arduino

Το LM75 περιλαμβάνει πρωτόκολλο I2C με το Arduino. Έτσι, η θερμοκρασία είναι αισθητήριες και θα μετατραπεί σε ψηφιακά δεδομένα χρησιμοποιώντας τον ενσωματωμένο δέλτα σίγμα δέκα ψηφίων Αναλογικό σε ψηφιακό μετατροπέα. Λόγω της ακρίβειας LM75 χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του χρήστη. Η ανάλυση του αισθητήρα είναι 9 bits και έχει διεύθυνση slabit 7bit. Έτσι, η μορφή δεδομένων συμπληρώνει δύο με τη διεύθυνση σκλάβου. Η συχνότητα λειτουργίας του αισθητήρα LM75 είναι 400KHz. Το LM75 περιέχει φίλτρο χαμηλής διέλευσης για να αυξήσει την αξιοπιστία επικοινωνίας σε περιβάλλον θορύβου.

Ο πείρος Arduino A4 και A5 περιλαμβάνει επικοινωνία με δύο καλώδια, έτσι θα συνδεθεί με τον πείρο SDA και SCL του LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (Analog IN)

SDA ---- A4 (Analog IN)

VCC ---- 3,3V

GND ---- GND

Βήμα 3: Σύνδεση μεταξύ Pulse Module και Arduino

Σε αυτήν την εργασία χρησιμοποιείται ο αισθητήρας παλμών. Ο αισθητήρας παλμών είναι ένας καλά σχεδιασμένος αισθητήρας Plug and Play μέσω του οποίου ο χρήστης μπορεί να πάρει ζωντανά δεδομένα καρδιακών παλμών ή παλμών και να τα τροφοδοτήσει όπου θέλει.

Συνδέστε τον αισθητήρα παλμού στην πλακέτα Arduino Uno ως εξής: + σε + 5V και - στο GND S tO A0. Συνδέστε την οθόνη LCD στον πίνακα Arduino Uno ως εξής: VSS σε +5V και VDD σε GND και RS σε 12 και RW σε GND και E σε D11 και D4 σε D5 και D5 σε D4 και D6 σε D3 και D7 σε D2 και A/VSS σε +5V και K/VDD σε GND. Συνδέστε το ποτενσιόμετρο 10K στην οθόνη LCD ως εξής: Δεδομένα σε v0 και VCC σε +5V. Συνδέστε το LED στο Arduino ως εξής: LED1 (ΚΟΚΚΙΝΟ, αναβοσβήνει με καρφίτσα) σε D13 και LED2 (ΠΡΑΣΙΝΟ, ρυθμός εξασθένισης) σε D8.

Αισθητήρας παλμών ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Όταν ο αισθητήρας αγγίζει το δέρμα, η λυχνία LED του αισθητήρα αναβοσβήνει.

Βήμα 4: Σύνδεση μεταξύ αισθητήρα ΗΚΓ και Arduino

Ο αισθητήρας ΗΚΓ AD8232 διασυνδέεται με το Arduino και τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται στον αριστερό βραχίονα, το δεξί χέρι και το δεξί πόδι. Σε αυτό η κίνηση του δεξιού ποδιού λειτουργεί ως ανάδραση στο κύκλωμα. Υπάρχουν τρεις είσοδοι από τα ηλεκτρόδια που μετρά την ηλεκτρική δραστηριότητα της καρδιάς και θα υποδεικνύεται με LED. Για να μειωθεί ο θόρυβος, χρησιμοποιείται ο ενισχυτής οργάνων (BW: 2KHz) και δύο φίλτρα υψηλής διέλευσης για τη μείωση των τεχνουργημάτων κίνησης και το ηλεκτρόδιο των μισών κυτταρικών δυνατοτήτων. Το AD8232 έχει διαμορφωθεί ως διαμόρφωση τριών ηλεκτροδίων.

ΣΥΝΔΕΣΗ: Το ηλεκτρόδιο του αριστερού βραχίονα είναι συνδεδεμένο με τον πείρο IN του AD8232 και το ηλεκτρόδιο του δεξιού βραχίονα με τον πείρο -IN του AD8232 και την ανατροφοδότηση του δεξιού ποδιού με τον πείρο RLDFB του AD8232. Η ανίχνευση διακοπών σε αυτόν τον αισθητήρα είναι AC ή DC. Για αυτό χρησιμοποιείται AC. Το LO-pin συνδέεται με τον Analog pin (11) του Arduino και ο LO+ pin συνδέεται με τον Analog pin (10) του Arduino και η έξοδος από τα ηλεκτρόδια συνδέεται με τον A1 pin του Arduino.

Αισθητήρας ΗΚΓ ------ Arduino

LO- ------ Αναλογική καρφίτσα (11)

LO+ ------ Αναλογική καρφίτσα (10)

Έξοδος ------ A1

Τα ηλεκτρόδια που τοποθετούνται στο σώμα του ασθενούς ανιχνεύουν τις μικρές αλλαγές του δυναμικού του Ηλεκτρικού στο δέρμα που προκύπτουν από την εκπόλωση του καρδιακού μυός κατά την επίτευξη του καρδιακού παλμού σε αντίθεση με ένα συμβατικό τριπλό ΗΚΓ στο οποίο τείνουν τα ηλεκτρόδια να τοποθετούνται στα άκρα και το στήθος των ασθενών. Κατά τη μέτρηση του σήματος ΗΚΓ το διάστημα PR και η φάση του διαστήματος QR και η διάρκεια του πλάτους ποικίλλουν σε ανώμαλες συνθήκες. Οι ανωμαλίες καθορίζονται στον προγραμματισμό Arduino.

Κανονικές παράμετροι ΗΚΓ Μη φυσιολογικές παράμετροι ΗΚΓ

P Κύμα 0,06-0,11 <0,25 ---------------------------------------------- --------- Επίπεδα ή ανεστραμμένα κύματα Τ Στεφανιαία ισχαιμία

QRS Complex <0,12 0,8-1,2 ---------------------------------------------- ------- Αύξηση μπλοκ υποκαταστήματος δέσμης QRS

T Wave 0,16 <0,5 ------------------------------------------------- ------------------ Αύξηση αποκλεισμού PR AV

QT Interval 0.36-0.44 ------------------------------------------------- --------------- Μικρή υπερασβεστιαιμία διαστήματος QT

Διάστημα PR 0,12-0,20 ------------------------------------------------- ------ Μακρύ PR, QRS ευρεία, QT σύντομη Υπερκαλιαιμία

δείχνει τις ανωμαλίες στο σήμα ΗΚΓ που είναι Θα συμπεριληφθεί στην κωδικοποίηση Arduino και όταν εμφανιστούν οι ανωμαλίες θα σταλεί ως μήνυμα ειδοποίησης στους συγκεκριμένους αριθμούς κινητού. Έχουμε ξεχωριστό αρχείο βιβλιοθήκης που περιλαμβάνεται στο Πρόγραμμα

Βήμα 5: Διασύνδεση μονάδας Wi-Fi και Arduino

Η μονάδα Wi-Fi ESP8266 είναι ένας ανεξάρτητος ασύρματος πομποδέκτης χαμηλού κόστους που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εξελίξεις IoT τελικού σημείου. Η μονάδα ESP8266 Wi-Fi επιτρέπει τη σύνδεση στο Διαδίκτυο σε ενσωματωμένες εφαρμογές. Χρησιμοποιεί πρωτόκολλο επικοινωνίας TCP/UDP για σύνδεση με διακομιστή/πελάτη. Για να επικοινωνήσει με τη μονάδα Wi-Fi ESP8266, ο μικροελεγκτής πρέπει να χρησιμοποιήσει ένα σύνολο εντολών AT. Ο μικροελεγκτής επικοινωνεί με τη μονάδα Wi-Fi ESP8266-01 χρησιμοποιώντας το UART με καθορισμένο ρυθμό Baud (Προεπιλογή 115200).

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ:

1. Το ESP8266 Wi-Fi Module μπορεί να προγραμματιστεί χρησιμοποιώντας το Arduino IDE και για να το κάνετε αυτό πρέπει να κάνετε μερικές αλλαγές στο Arduino IDE. Πρώτα, μεταβείτε στο Αρχείο -> Προτιμήσεις στο Arduino IDE και στην ενότητα διευθύνσεων διευθύνσεων πρόσθετων πινάκων. Τώρα, μεταβείτε στο Εργαλεία -> Πίνακας -> Διαχειριστής πινάκων και αναζητήστε το ESP8266 στο πεδίο αναζήτησης. Επιλέξτε την κοινότητα ESP8266 by ESP8266 και κάντε κλικ στην Εγκατάσταση.

2.. Η μονάδα ESP8266 λειτουργεί με τροφοδοτικό 3.3V και οτιδήποτε μεγαλύτερο από αυτό, όπως 5V για παράδειγμα, θα σκοτώσει το SoC. Έτσι, το VCC Pin και το CH_PD Pin του ESP8266 ESP-01 Module είναι συνδεδεμένα σε τροφοδοσία 3.3V.

3. Η μονάδα Wi-Fi διαθέτει δύο τρόπους λειτουργίας: Λειτουργία προγραμματισμού και Κανονική λειτουργία. Στη Λειτουργία Προγραμματισμού, μπορείτε να ανεβάσετε το πρόγραμμα ή το υλικολογισμικό στην Ενότητα ESP8266 και στην Κανονική λειτουργία, το πρόγραμμα ή το υλικολογισμικό που μεταφορτώθηκε θα εκτελείται κανονικά.

4. Για να ενεργοποιήσετε τη λειτουργία προγραμματισμού, ο ακροδέκτης GPIO0 πρέπει να είναι συνδεδεμένος στο GND. Στο διάγραμμα κυκλώματος, έχουμε συνδέσει έναν διακόπτη SPDT στον ακροδέκτη GPIO0. Εναλλαγή του μοχλού του SPDT θα αλλάξει το ESP8266 μεταξύ λειτουργίας προγραμματισμού (το GPIO0 είναι συνδεδεμένο στο GND) και κανονικής λειτουργίας (το GPIO0 λειτουργεί ως καρφίτσα GPIO). Επίσης, το RST (Reset) θα παίξει σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση της λειτουργίας προγραμματισμού. Ο πείρος RST είναι ένας ενεργός πείρος LOW και ως εκ τούτου, συνδέεται με το GND μέσω ενός κουμπιού ώθησης. Έτσι, κάθε φορά που πατάτε το κουμπί, η μονάδα ESP8266 θα επαναρυθμιστεί.

Σύνδεση:

Οι ακίδες RX και TX της μονάδας ESP8266 συνδέονται με ακίδες RX και TX στην πλακέτα Arduino. Δεδομένου ότι το ESP8266 SoC δεν μπορεί να ανεχθεί 5V, το RX Pin του Arduino συνδέεται μέσω ενός μετατροπέα στάθμης που αποτελείται από 1KΩ και 2.2KΩ Resistor.

Ενότητα Wi-Fi ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (Κανονικά ανοιχτό)

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

TX ---------------- TX του Arduino

RX ----------------- RX του Arduino (μέσω μετατροπέα επιπέδου)

Μετά τη σύνδεση και τη διαμόρφωση:

Το ESP8266 σε λειτουργία προγραμματισμού (το GPIO0 είναι συνδεδεμένο στο GND), συνδέστε το Arduino στο σύστημα. Μόλις ενεργοποιηθεί η μονάδα ESP8266, πατήστε το κουμπί RST και ανοίξτε το Arduino IDE. Στις επιλογές του Πίνακα (Εργαλεία -> Πίνακας), επιλέξτε τον πίνακα "Generic ESP8266". Επιλέξτε τον κατάλληλο αριθμό θύρας στο IDE. Τώρα, ανοίξτε το Blink Sketch και αλλάξτε το LED Pin σε 2. Εδώ, το 2 σημαίνει GPIO2 pin της μονάδας ESP8266. Πριν ξεκινήσετε τη μεταφόρτωση, βεβαιωθείτε ότι το GPIO0 είναι πρώτα συνδεδεμένο στο GND και, στη συνέχεια, πατήστε το κουμπί RST. Πατήστε το κουμπί μεταφόρτωσης και ο κώδικας θα χρειαστεί λίγο χρόνο για τη μεταγλώττιση και τη μεταφόρτωση. Μπορείτε να δείτε την πρόοδο στο κάτω μέρος του IDE. Μόλις μεταφορτωθεί επιτυχώς το πρόγραμμα, μπορείτε να αφαιρέσετε το GPIO0 από το GND. Το LED που είναι συνδεδεμένο στο GPIO2 θα αναβοσβήνει.

Βήμα 6: Πρόγραμμα

Το πρόγραμμα είναι για διασύνδεση LM75, μονάδα παλμού, αισθητήρα ΗΚΓ και μονάδα Wi-Fi στο Arduino

Βήμα 7: Ρύθμιση διακομιστή ThingSpeak

Το ThingSpeak είναι μια πλατφόρμα εφαρμογών για. το Διαδίκτυο των Πραγμάτων. Είναι μια ανοιχτή πλατφόρμα με αναλύσεις MATLAB. Το ThingSpeak σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε μια εφαρμογή γύρω από δεδομένα που συλλέγονται από αισθητήρες. Τα χαρακτηριστικά του ThingSpeak περιλαμβάνουν: συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, επεξεργασία δεδομένων, απεικονίσεις, εφαρμογές και πρόσθετα

Στην καρδιά του ThingSpeak βρίσκεται ένα κανάλι ThingSpeak. Ένα κανάλι χρησιμοποιείται για την αποθήκευση των δεδομένων. Κάθε κανάλι περιλαμβάνει 8 πεδία για οποιοδήποτε τύπο δεδομένων, 3 πεδία τοποθεσίας και 1 πεδίο κατάστασης. Μόλις διαθέσετε ένα κανάλι ThingSpeak, μπορείτε να δημοσιεύσετε δεδομένα στο κανάλι, να ζητήσετε από το ThingSpeak να επεξεργαστεί τα δεδομένα και, στη συνέχεια, να ζητήσετε από την εφαρμογή σας να ανακτήσει τα δεδομένα.

ΒΗΜΑΤΑ:

1. Δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο ThingSpeak.

2. Δημιουργήστε νέο κανάλι και ονομάστε το.

3. Και δημιουργήστε 3 καταχωρημένα και καθορίστε το όνομά του για κάθε αρχείο.

4. Σημειώστε το αναγνωριστικό καναλιού του ThingSpeak.

5. Σημειώστε το κλειδί API.

6. Και να το αναφέρετε στο Πρόγραμμα για να διαβιβάσετε τα δεδομένα από το ESP8266.

7. Τώρα λαμβάνονται δεδομένα οπτικοποίησης.

Βήμα 8: Ρύθμιση συμπερασμάτων (υλικό)

Η εγκατάσταση υλικού του έργου μας Περιέχει όλα τα στοιχεία υλικού του έργου και θα συσκευαστεί και θα τοποθετηθεί σε ένα φορετό παλτό για άνετους ασθενείς. Το παλτό με αισθητήρες κατασκευάζεται από εμάς και παρέχει μέτρηση χωρίς σφάλματα στους χρήστες. Τα βιολογικά δεδομένα του χρήστη, Οι πληροφορίες αποθηκεύονται στον διακομιστή ThingSpeak για μακροχρόνια ανάλυση και παρακολούθηση. Αυτό περιλαμβάνει το έργο στο σύστημα υγειονομικής περίθαλψης

ΡΥΘΜΙΣΗ:

1. Τοποθετήστε τα κυκλώματα μέσα στο βαμβακερό κουτί.

2. Η χρήση πιστόλι κόλλας μπορεί να στερεωθεί στο κουτί.

3. Συνδέστε την μπαταρία στο VIN του Arduino στο θετικό τερματικό της μπαταρίας και το GND του Arduino στο αρνητικό τερματικό της μπαταρίας

4. Στη συνέχεια, στερεώστε το κουτί στο εσωτερικό του παλτού χρησιμοποιώντας πιστόλι κόλλας.

Μόλις καθοριστεί η κωδικοποίηση χωρίς σφάλματα, το πρόγραμμα εκτελείται και κάποιος θα είναι έτοιμος να δει την έξοδο Senor σε μια πλατφόρμα όπως η οθόνη εξόδου Arduino και αργότερα οι πληροφορίες μεταφέρονται στο ThingSpeak Cloud μέσω διαδικτύου και ότι θα είμαστε έτοιμοι να το απεικονίσουμε στον κόσμο πλατφόρμα. Η διεπαφή ιστού μπορεί να αναπτυχθεί για υλοποίηση περισσότερης λειτουργικότητας στην απεικόνιση, τη διαχείριση και την ανάλυση δεδομένων, ώστε να παρέχει καλύτερη διεπαφή και εμπειρία στον χρήστη. Χρησιμοποιώντας τη ρύθμιση της προτεινόμενης εργασίας, ο γιατρός μπορεί να ελέγξει την κατάσταση του ασθενούς 24*7 και τυχόν απότομες αλλαγές στην κατάσταση του ασθενούς κοινοποιούνται στον ιατρό ή το ιατρικό προσωπικό μέσω ειδοποίησης τοστ. Επιπλέον, καθώς οι πληροφορίες είναι προσβάσιμες στον διακομιστή Thingspeak, η κατάσταση του ασθενούς μπορεί να ελεγχθεί εξ αποστάσεως από οπουδήποτε στον πλανήτη. Εκτός από την απλή προβολή των προγενέστερων πληροφοριών ενός ασθενούς, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις πληροφορίες για γρήγορη κατανόηση και θεραπεία της υγείας του ασθενούς από αντίστοιχους ειδικούς.