Nosljiv zdravstveni sistem z uporabo IOT: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

V tem delu so senzorji zaviti

nosljiv plašč in meri uporabnikovo temperaturo, EKG, položaj, krvni tlak in BPM ter ga pošlje prek strežnika ThingSpeak. Prikazuje grafični prikaz merjenih podatkov. Pretvorbo podatkov izvaja glavni jedrni krmilnik Arduina. Ko so senzorji ukrepi, bo Arduino zagnal program in v program je vstavljen tudi ključ API ThingSpeak.

1. korak: Ponovno preizkusite komponente

1. Arduino UNO

2. LM75 (temperaturni senzor)

3. AD8232 (EKG senzor)

4. HW01 (Pulzni senzor)

5. ESP8266 (modul Wi-Fi)

6. Binarne žice

7. Kabel USB za odpravljanje napak

8. Litij -ionska baterija 4 (9v)

9. Dežni plašč

10. Bombažna škatla (25X25 cm)

11. Pištola za lepilo z 2 palicama.

2. korak: Povežite LM75 in Arduino

LM75 vključuje protokol I2C z Arduinom. Torej se temperatura zazna in se pretvori v digitalne podatke z vgrajenim 9 -bitnim delta sigma analogno -digitalnim pretvornikom. Zaradi natančnosti LM75 se uporablja za merjenje temperature uporabnika. Ločljivost senzorja je 9 bitov in ima 7 -bitni podrejeni naslov. torej se format podatkov dopolnjuje z naslovom pomožnika. Delovna frekvenca senzorja LM75 je 400KHz. LM75 vsebuje nizkoprepustni filter za povečanje zanesljivosti komunikacije v hrupnem okolju.

Arduino pin A4 in A5 vključujeta dve žični vmesniški komunikaciji, tako da bo povezan s SDA in SCL pin LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analogni vhod)

SDA ---- A4 (analogni vhod)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

3. korak: Povezava med pulznim modulom in Arduinom

Pri tem delu se uporablja pulzni senzor. Pulzni senzor je dobro oblikovan tipalo Plug and Play, s katerim lahko uporabnik v živo prebere podatke o srčnem utripu ali pulzu in jih lahko napaja, kamor koli želi.

Pulzni senzor priključite na ploščo Arduino Uno na naslednji način: + do + 5V in - na GND S tO A0. LCD priključite na ploščo Arduino Uno na naslednji način: VSS na +5V in VDD na GND in RS na 12 in RW na GND in E na D11 in D4 na D5 in D5 na D4 in D6 na D3 in D7 na D2 in A/VSS na +5V in K/VDD do GND. 10K potenciometer priključite na LCD na naslednji način: Podatki na v0 in VCC na +5V. Priključite LED na Arduino na naslednji način: LED1 (RDEČA, utripajoči pin) na D13 in LED2 (ZELENA, hitrost zbledelosti) na D8.

PULSNI senzor ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Ko se senzor dotakne kože, LED na senzorju utripa.

4. korak: Povezava med senzorjem EKG in Arduinom

Senzor za EKG AD8232 je povezan z Arduinom, elektrode pa so nameščene na levi roki, desni roki in desni nogi. Pri tem pogon desne noge deluje kot povratna informacija vezju. Obstajajo trije vhodi iz elektrod, ki merijo električno aktivnost srca in bodo označeni z LED. Za zmanjšanje hrupa se uporablja instrumentacijski ojačevalnik (ČB: 2KHz) in dva visokoprepustna filtra za zmanjšanje artefaktov gibanja in potenciala pol -celice elektrode. AD8232 je konfiguriran kot konfiguracija treh elektrod.

POVEZAVA: Elektroda leve roke je priključena +IN pin AD8232, elektroda desne roke pa je priključena na -IN pin AD8232, povratna informacija desne noge pa je priključena na pin RLDFB AD8232. Zaznavanje odklopa v tem senzorju je izmenični ali enosmerni tok. Za to se uporablja AC. LO-pin je priključen na analogni pin (11) Arduina, LO+ pin pa na analogni pin (10) Arduina, izhod iz elektrod pa na A1 pin Arduina.

EKG senzor ------ Arduino

LO- ------ Analogni zatič (11)

LO+ ------ Analogni zatič (10)

Izhod ------ A1

Elektrode, nameščene na pacientovem telesu, zaznajo majhne spremembe elektropotenciala na koži, ki nastanejo zaradi depolarizacije srčne mišice med dosegom srčnega utripa, za razliko od običajnega trojnega EKG -ja, pri katerem so elektrode nagnjene na pacientove okončine in prsni koš. Pri merjenju signala EKG se interval PR in faza intervala QR ter trajanje amplitude spreminjajo v nenormalnih pogojih. Nenormalnosti so opredeljene v programiranju Arduino.

Normalni parametri EKG Nenormalni parametri EKG

P val 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Ravni ali obrnjeni T valovi Koronarna ishemija

Kompleks QRS <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Povečan blok vej QRS Bundle

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

Interval QT 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Hiperkalcemija s kratkim intervalom QT

PR interval 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Dolga PR, široka QRS, kratka QT hiperkalemija

prikazuje nenormalnosti v signalu EKG -ja, ki bo vključen v kodiranje Arduino, in ko pride do nenormalnosti, bo poslan kot opozorilo na določene številke mobilnega telefona. Imamo ločeno datoteko knjižnice, ki je vključena v program

5. korak: Povezovanje modula Wi-Fi in Arduina

Modul Wi-Fi ESP8266 je poceni samostojni brezžični oddajnik, ki ga je mogoče uporabiti za razvoj končnih točk interneta stvari. Modul Wi-Fi ESP8266 omogoča internetno povezavo z vgrajenimi aplikacijami. Za povezavo s strežnikom/odjemalcem uporablja komunikacijski protokol TCP/UDP. Za komunikacijo z modulom Wi-Fi ESP8266 mora mikrokrmilnik uporabiti nabor ukazov AT. Mikrokrmilnik komunicira z modulom Wi-Fi ESP8266-01 prek UART z določeno hitrostjo prenosa (privzeto 115200).

OPOMBE:

1. Modul Wi-Fi ESP8266 lahko programirate z uporabo Arduino IDE, zato morate v Arduino IDE narediti nekaj sprememb. Najprej pojdite na Datoteka -> Nastavitve v Arduino IDE in v razdelku URL -ji dodatnih upraviteljev plošč. Zdaj pojdite na Orodja -> Plošča -> Upravitelj plošč in v iskalnem polju poiščite ESP8266. Skupnost ESP8266 izberite ESP8266 in kliknite Namesti.

2.. Modul ESP8266 deluje na 3.3V napajalniku in vse, kar je večje od tega, na primer 5V, bo ubilo SoC. Torej sta VCC Pin in CH_PD Pin modula ESP8266 ESP-01 priključena na napajanje 3.3V.

3. Modul Wi-Fi ima dva načina delovanja: Način programiranja in Običajni način. V načinu programiranja lahko program ali vdelano programsko opremo naložite v modul ESP8266, v običajnem načinu pa bo naložen program ali vdelana programska oprema delovala normalno.

4. Če želite omogočiti način programiranja, mora biti pin GPIO0 priključen na GND. V diagramu vezja smo stikalo SPDT priključili na pin GPIO0. S preklopom na ročico SPDT boste preklopili ESP8266 med načinom programiranja (GPIO0 je priključen na GND) in običajnim načinom (GPIO0 deluje kot pin GPIO). Prav tako bo RST (ponastavitev) imel pomembno vlogo pri omogočanju načina programiranja. RST pin je aktiven LOW pin, zato je povezan z GND s potisnim gumbom. Tako se bo modul ESP8266 ponastavil, kadar koli pritisnete gumb.

Povezava:

Zatiči RX in TX modula ESP8266 so povezani z zatiči RX in TX na plošči Arduino. Ker ESP8266 SoC ne prenaša 5V, je RX Pin Arduino povezan prek pretvornika nivojev, sestavljenega iz 1KΩ in 2.2KΩ upora.

Modul Wi-Fi ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (normalno odprto)

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

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

RX ----------------- RX Arduina (skozi pretvornik ravni)

Po priključitvi in konfiguraciji:

ESP8266 v načinu programiranja (GPIO0 je priključen na GND), povežite Arduino s sistemom. Ko je modul ESP8266 vklopljen, pritisnite gumb RST in odprite Arduino IDE. V možnostih Board (Tools -> Board) izberite ploščo “Generic ESP8266”. V IDE izberite ustrezno številko vrat. Zdaj odprite Blink Sketch in spremenite LED pin na 2. Tu 2 pomeni pin GPIO2 modula ESP8266. Preden pritisnete na nalaganje, se prepričajte, da je GPIO0 najprej povezan z GND in nato pritisnite gumb RST. Pritisnite gumb za nalaganje in koda bo trajala nekaj časa, da jo sestavite in naložite. Napredek si lahko ogledate na dnu IDE. Ko je program uspešno naložen, lahko GPIO0 odstranite iz GND. LED, priključen na GPIO2, bo utripal.

6. korak: Program

Program je namenjen povezovanju LM75, pulznega modula, EKG senzorja in modula Wi-Fi z Arduinom

7. korak: Namestitev strežnika ThingSpeak

ThingSpeak je aplikacijska platforma za. internet stvari. Je odprta platforma z analitiko MATLAB. ThingSpeak vam omogoča, da zgradite aplikacijo okoli podatkov, ki jih zbirajo senzorji. Lastnosti programa ThingSpeak vključujejo: zbiranje podatkov v realnem času, obdelavo podatkov, vizualizacije, aplikacije in vtičnike

V središču programa ThingSpeak je kanal ThingSpeak. Za shranjevanje podatkov se uporablja kanal. Vsak kanal vsebuje 8 polj za poljubno vrsto podatkov, 3 polja lokacije in 1 polje stanja. Ko imate kanal ThingSpeak, lahko objavite podatke v kanalu, naj ThingSpeak obdeluje podatke in nato vaša aplikacija pridobi podatke.

KORAKI:

1. Ustvarite račun v ThingSpeak.

2. Ustvarite nov kanal in ga poimenujte.

3. In ustvarite 3 vloge in določite njeno ime za vsako vloženo.

4. Upoštevajte ID kanala ThingSpeak.

5. Upoštevajte ključ API.

6. In to omenite v programu za prenos podatkov iz ESP8266.

7. Zdaj dobite vizualizirane podatke.

8. korak: Nastavitev zaključka (strojna oprema)

Strojna oprema našega projekta Vsebuje vse strojne komponente projekta in bo zapakirana in vstavljena v nosljiv plašč za udobno paciente. Plašč s senzorji izdelujemo mi in uporabnikom omogoča merjenje brez napak. Biološki podatki uporabnika, Podatki so shranjeni v strežniku ThingSpeak za dolgoročno analizo in spremljanje. To je projekt, ki je vključen v zdravstveni sistem

NASTAVITI:

1. Vstavite vezja v bombažno škatlo.

2. Z lepilno pištolo ga pritrdite na škatlo.

3. Priključite baterijo na VIN Arduina na pozitivni priključek baterije in GND Arduina na negativni priključek baterije

4. Nato s pomočjo pištole za lepilo pritrdite škatlo v notranjost plašča.

Ko je kodiranje brez napak vzpostavljeno, se program izvede in eden bo pripravljen videti Senorjev izhod na platformi, kot je izhodni zaslon Arduino, kasneje pa se informacije prenesejo v oblak ThingSpeak prek spleta in to bomo pripravljeni prikazati v svetu platformo. Spletni vmesnik je mogoče razviti za izvajanje več funkcionalnosti pri vizualizaciji, upravljanju in analizi podatkov, da bi uporabniku omogočil boljši vmesnik in izkušnjo. Z uporabo nastavitve predlaganega dela lahko zdravnik pregleda bolnikovo stanje 24*7, o vseh nenadnih spremembah bolnikovega stanja pa obvesti zdravnika ali reševalno osebje z obvestilom o zdravju. Še več, ker so informacije dostopne na strežniku Thingspeak, je stanje bolnika mogoče preveriti na daljavo od koder koli na planetu. Poleg tega, da preprosto pregledujemo prehodne podatke o pacientu, lahko te podatke uporabimo za hitro razumevanje in zdravljenje bolnikovega zdravja s strani ustreznih strokovnjakov.