Носимая система здравоохранения с использованием IOT: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

В настоящей работе датчики завернуты в

пальто, которое можно носить, и он измеряет температуру пользователя, ЭКГ, положение, артериальное давление и BPM и отправляет их через сервер ThingSpeak. Он отображает графическое представление измеренных данных. Преобразование данных выполняется основным контроллером ядра Arduino. Когда датчики будут измерены, Arduino запустит программу, а также ключ API ThingSpeak будет вставлен в программу.

Шаг 1. Компоненты повторно загружены

1. Arduino UNO

2. LM75 (датчик температуры)

3. AD8232 (датчик ЭКГ)

4. HW01 (датчик пульса)

5. ESP8266 (модуль Wi-Fi)

6. Двоичные провода

7. USB-кабель для отладки

8. Литий-ионный аккумулятор из 4 шт. (9 В)

9. Дождевик.

10. Хлопковая коробка (25x25 см).

11. Клеевой пистолет с двумя палочками.

Шаг 2: Подключение LM75 и Arduino

LM75 задействован в протоколе I2C с Arduino. Таким образом, температура измеряется и преобразуется в цифровые данные с помощью встроенного 9-битного дельта-сигма аналого-цифрового преобразователя. Благодаря точности LM75 он используется для измерения температуры пользователя. Разрешение датчика составляет 9 бит, и он имеет 7-битный адрес ведомого устройства. Итак, формат данных - это два дополнения с адресом подчиненного устройства. Рабочая частота датчика LM75 составляет 400 кГц. LM75 содержит фильтр нижних частот для повышения надежности связи в шумной среде.

Выводы Arduino A4 и A5 используются для двухпроводной интерфейсной связи, поэтому они будут подключены к выводам SDA и SCL LM75.

LM75 ------ АРДУИНО

SCL ---- A5 (аналоговый вход)

SDA ---- A4 (аналоговый вход)

VCC ---- 3,3 В

GND ---- GND

Шаг 3: соединение между импульсным модулем и Arduino

В этой работе используется датчик пульса. Датчик пульса - это хорошо продуманный датчик Plug and Play, с помощью которого пользователь может получать данные о частоте пульса или пульсе в реальном времени и подавать их куда угодно.

Подключите датчик импульсов к плате Arduino Uno следующим образом: + к + 5V и - к GND S к A0. Подключите ЖК-дисплей к плате Arduino Uno следующим образом: VSS к + 5V и VDD к GND и RS к 12 и RW к GND и E к D11 и D4 к D5 и D5 к D4 и D6 к D3 и D7 к D2 и A / VSS к + 5V и K / VDD на GND. Подключите потенциометр 10K к ЖК-дисплею следующим образом: данные к v0 и VCC к + 5V. Подключите светодиод к Arduino следующим образом: LED1 (красный, мигающий контакт) к D13 и LED2 (зеленый, скорость затухания) к D8.

Датчик ИМПУЛЬСА ------ Arduino

ВСС ------ + 5В

GND ------ GND

S ----- A0

Когда датчик касается кожи, светодиод на датчике мигает.

Шаг 4: Подключение между датчиком ЭКГ и Arduino

Датчик ЭКГ AD8232 связан с Arduino, а электроды размещаются на левой руке, правой руке и правой ноге. При этом привод правой ноги действует как обратная связь с контуром. Есть три входа от электродов, он измеряет электрическую активность сердца и будет обозначен светодиодом. Для уменьшения шума используется инструментальный усилитель (BW: 2 кГц) и два фильтра верхних частот используются для уменьшения артефактов движения и потенциала половины электрода. AD8232 имеет трехэлектродную конфигурацию.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ: электрод левой руки подключен к контакту + IN AD8232, а электрод правой руки подключен к контакту -IN AD8232, а обратная связь правой ноги подключена к контакту RLDFB AD8232. Обнаружение выводов в этом датчике переменного или постоянного тока. Для этого используется кондиционер. Вывод LO подключается к аналоговому выводу (11) Arduino, а вывод LO + подключается к аналоговому выводу (10) Arduino, а выход электродов подключается к выводу A1 Arduino.

Датчик ЭКГ ------ Arduino

LO- ------ Аналоговый контакт (11)

LO + ------ Аналоговый вывод (10)

Выход ------ A1

Электроды, размещенные на теле пациента, обнаруживают небольшие изменения электрического потенциала на коже, которые возникают из-за деполяризации сердечной мышцы во время сильного сердечного сокращения, в отличие от традиционной тройной ЭКГ, в которой электроды обычно размещаются на конечностях и груди пациента. При измерении сигнала ЭКГ интервал PR и интервал QR, фаза и длительность амплитуды варьируются в ненормальных условиях. Аномалии определены в программировании Arduino.

Нормальные параметры ЭКГ Неправильные параметры ЭКГ

Зубец P 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Плоские или перевернутые зубцы T Коронарная ишемия

Комплекс QRS <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Увеличенный блок ветвления QRS Bundle

Зубец T 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Повышенный PR AV-блока

QT Интервал 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Гиперкальциемия с коротким интервалом QT

Интервал PR 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ Длинный PR, широкий QRS, короткий QT Гиперкалиемия

показывает отклонения в сигнале ЭКГ, который будет включен в кодировку Arduino, и при возникновении отклонений он будет отправлен в виде предупреждающего сообщения на определенные мобильные номера. У нас есть отдельный файл библиотеки, который включен в программу

Шаг 5: взаимодействие модуля Wi-Fi и Arduino

Модуль Wi-Fi ESP8266 - это недорогой автономный беспроводной приемопередатчик, который можно использовать для разработки IoT в конечных точках. Модуль Wi-Fi ESP8266 обеспечивает подключение к Интернету встроенных приложений. Он использует протокол связи TCP / UDP для соединения с сервером / клиентом. Для связи с модулем Wi-Fi ESP8266 микроконтроллер должен использовать набор AT-команд. Микроконтроллер взаимодействует с модулем Wi-Fi ESP8266-01 через UART с указанной скоростью передачи (по умолчанию 115200).

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. Модуль Wi-Fi ESP8266 можно запрограммировать с помощью Arduino IDE, и для этого вам необходимо внести несколько изменений в Arduino IDE. Сначала перейдите в меню «Файл» -> «Настройки» в среде разработки Arduino и в разделе URL-адресов диспетчера дополнительных плат. Теперь перейдите в Инструменты -> Плата -> Менеджер плат и найдите ESP8266 в поле поиска. Выберите ESP8266 от сообщества ESP8266 и нажмите «Установить».

2.. Модуль ESP8266 работает от источника питания 3,3 В, и что-либо большее, например 5 В, убьет SoC. Итак, выводы VCC и CH_PD модуля ESP8266 ESP-01 подключены к источнику питания 3,3 В.

3. Модуль Wi-Fi имеет два режима работы: режим программирования и нормальный режим. В режиме программирования вы можете загрузить программу или прошивку в модуль ESP8266, а в нормальном режиме загруженная программа или прошивка будут работать нормально.

4. Чтобы включить режим программирования, вывод GPIO0 должен быть подключен к GND. На принципиальной схеме мы подключили переключатель SPDT к выводу GPIO0. Переключение рычага SPDT переключит ESP8266 между режимом программирования (GPIO0 подключен к GND) и нормальным режимом (GPIO0 действует как контакт GPIO). Кроме того, RST (сброс) будет играть важную роль в включении режима программирования. Вывод RST является активным выводом LOW и, следовательно, он подключен к GND через кнопку. Таким образом, всякий раз, когда нажимается кнопка, модуль ESP8266 сбрасывается.

Связь:

Контакты RX и TX модуля ESP8266 подключены к контактам RX и TX на плате Arduino. Поскольку ESP8266 SoC не может выдерживать 5 В, вывод RX Arduino подключается через преобразователь уровня, состоящий из резистора 1 кОм и резистора 2,2 кОм.

Модуль Wi-Fi ------ Arduino

VCC ---------------- 3,3 В

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

CH_PD ---------------- 3,3 В

RST ---------------- GND (нормально открытый)

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

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

RX ----------------- RX Arduino (сквозной преобразователь уровня)

После подключения и настройки:

ESP8266 в режиме программирования (GPIO0 подключен к GND), подключите Arduino к системе. После включения модуля ESP8266 нажмите кнопку RST и откройте Arduino IDE. В параметрах платы (Инструменты -> Плата) выберите плату «Generic ESP8266». Выберите соответствующий номер порта в среде IDE. Теперь откройте Blink Sketch и измените вывод светодиода на 2. Здесь 2 означает вывод GPIO2 модуля ESP8266. Прежде чем начать загрузку, убедитесь, что GPIO0 подключен к GND, а затем нажмите кнопку RST. Нажмите кнопку загрузки, и код будет скомпилирован и загружен через некоторое время. Вы можете увидеть прогресс в нижней части IDE. После успешной загрузки программы вы можете удалить GPIO0 из GND. Светодиод, подключенный к GPIO2, будет мигать.

Шаг 6: программа

Программа предназначена для подключения LM75, импульсного модуля, датчика ЭКГ и модуля Wi-Fi к Arduino.

Шаг 7: Настройка сервера ThingSpeak

ThingSpeak - это платформа приложений для. Интернет вещей. Это открытая платформа с аналитикой MATLAB. ThingSpeak позволяет создать приложение на основе данных, собранных датчиками. Возможности ThingSpeak включают: сбор данных в реальном времени, обработку данных, визуализацию, приложения и плагины.

В основе ThingSpeak лежит канал ThingSpeak. Канал используется для хранения данных. Каждый канал включает 8 полей для любого типа данных, 3 поля местоположения и 1 поле статуса. После того, как у вас есть канал ThingSpeak, вы можете публиковать данные в канале, заставить ThingSpeak обработать данные, а затем заставить ваше приложение извлекать данные.

ШАГИ:

1. Создайте учетную запись в ThingSpeak.

2. Создайте новый канал и назовите его.

3. И создать 3 поля и указать свое название для каждого поля.

4. Обратите внимание на идентификатор канала ThingSpeak.

5. Обратите внимание на ключ API.

6. И укажите это в программе для передачи данных от ESP8266.

7. Теперь визуализируйте данные, полученные.

Шаг 8: Заключение Настройка (оборудование)

Аппаратная установка нашего проекта. Она содержит все аппаратные компоненты проекта, и она будет упакована и помещена в пригодную для носки куртку для удобства пациентов. Покрытие с датчиками производится нами и обеспечивает пользователям безошибочные измерения. Биологические данные пользователя. Информация хранится на сервере ThingSpeak для долгосрочного анализа и мониторинга. Это то, что проект задействует в системе здравоохранения.

НАСТРАИВАТЬ:

1. Поместите схемы в ватную коробку.

2. С помощью клеевого пистолета закрепите его на коробке.

3. Подключите батарею к VIN Arduino к положительной клемме батареи и GND Arduino к отрицательной клемме батареи.

4. Затем закрепите коробку внутри пальто с помощью клеевого пистолета.

Как только безошибочное кодирование установлено, программа запускается, и каждый будет готов увидеть вывод Senor на платформе, такой как дисплей вывода Arduino, а затем информация передается в ThingSpeak Cloud через Интернет, и мы будем готовы визуализировать ее в мире. Платформа. Веб-интерфейс может быть разработан для реализации дополнительных функций в области визуализации, управления и анализа данных, чтобы обеспечить лучший интерфейс и удобство для пользователя. Используя настройку предлагаемой работы, Доктор может контролировать состояние пациента 24 * 7, и о любых резких изменениях в состоянии пациента сообщается Доктору или Парамедицинскому персоналу посредством всплывающего уведомления. Более того, поскольку информация доступна на сервере Thingspeak, состояние пациента можно проверить удаленно из любой точки планеты. Помимо простого просмотра исходной информации о пациенте, мы можем использовать эту информацию для быстрого понимания и лечения пациента соответствующими экспертами.