Носеща здравна система, използваща IOT: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

В настоящата работа сензорите са обвити

носеното палто и измерва температурата на потребителя, ЕКГ, позицията, кръвното налягане и BPM и го изпраща през сървъра ThingSpeak. Той показва графично представяне на измерените данни. Трансформацията на данните се извършва от основния контролер на ядрото на Arduino. Когато сензорите са мерки, Arduino ще стартира програмата, а също така ThingSpeak API ключът е вмъкнат в програмата.

Стъпка 1: Компонентите са препробвани

1. Arduino UNO

2. LM75 (температурен сензор)

3. AD8232 (ЕКГ сензор)

4. HW01 (Пулсов сензор)

5. ESP8266 (Wi-Fi модул)

6. Двоични проводници

7. USB кабел за отстраняване на грешки

8. Литиево -йонна батерия от 4 (9v)

9. Дъждовна козина

10. Памучна кутия (25X25см)

11. Пистолет за лепило с 2 пръчки.

Стъпка 2: Свързване на LM75 и Arduino

LM75 включва протокол I2C с Arduino. Така че температурата се усеща и тя ще се преобразува в цифрови данни с помощта на вградения 9 -битов делта сигма аналогово -цифров преобразувател. Поради точността на LM75 се използва за измерване на температурата на потребителя. Разделителната способност на сензора е 9 бита и той има 7 -битов подчинен адрес. така че форматът на данните се допълва с двоен адрес. Работната честота на сензора LM75 е 400KHz. LM75 съдържа нискочестотен филтър за повишаване на надеждността на комуникацията в шумна среда.

Пинът A4 и A5 на Arduino включва двужична интерфейсна комуникация, така че ще бъде свързан към SDA и SCL щифт на LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (аналогов вход)

SDA ---- A4 (аналогов вход)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Стъпка 3: Връзка между Pulse Module и Arduino

В тази работа се използва пулсовият сензор. Пулсовият сензор е добре проектиран Plug and Play сензор, чрез който потребителят може да приема данни за сърдечната честота или честотата на пулса на живо и да ги подава, където пожелае.

Свържете пулсовия сензор към платката Arduino Uno, както следва: + към + 5V и - към GND S tO A0. Свържете LCD към Arduino Uno Board, както следва: VSS към +5V и VDD към GND и RS към 12 и RW към GND и E към D11 и D4 до D5 и D5 към D4 и D6 към D3 и D7 към D2 и A/VSS към +5V и K/VDD към GND. Свържете 10K потенциометър към LCD, както следва: Данни към v0 и VCC към +5V. Свържете LED към Arduino, както следва: LED1 (ЧЕРВЕН, мигащ щифт) към D13 и LED2 (ЗЕЛЕН, скорост на избледняване) към D8.

PULSE сензор ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Когато сензорът е докоснат кожата, светодиодът на сензора мига.

Стъпка 4: Свързване между ЕКГ сензор и Arduino

ЕКГ сензорът AD8232 е свързан с Arduino и електродите са поставени в лявата ръка, дясната ръка и десния крак. При това задвижването на десния крак действа като обратна връзка към веригата. Има три входа от електродите, които измерват електрическата активност на сърцето и ще бъдат обозначени със светодиод. За намаляване на шума се използва инструменталният усилвател (BW: 2KHz), а два високочестотни филтъра се използват за намаляване на артефактите на движение и потенциала на полуелемента на електрода. AD8232 е конфигуриран като конфигурация с три електрода.

СВЪРЗВАНЕ: Електродът на лявата ръка е свързан +IN щифт на AD8232, а електродът на дясната ръка е свързан с -IN щифт на AD8232 и обратната връзка на десния крак е свързана с щифт RLDFB на AD8232. Откриването на изводи в този сензор е AC или DC. За това се използва AC. LO-щифтът е свързан към аналоговия щифт (11) на Arduino, а LO+ щифтът е свързан към аналоговия щифт (10) на Arduino и изходът от електродите е свързан към A1 щифт на Arduino.

Сензор за ЕКГ ------ Arduino

LO- ------ Аналогов щифт (11)

LO+ ------ Аналогов извод (10)

Изход ------ A1

Електродите, поставени в тялото на пациента, откриват малките промени на електропотенциала върху кожата, които възникват от деполяризацията на сърдечния мускул по време на сърдечен ритъм, за разлика от конвенционалната тройна ЕКГ, при която електродите са поставени върху крайниците и гърдите на пациентите. При измерване на ЕКГ сигнала PR интервалът и фазата на QR интервала и продължителността на амплитудата се променят при ненормални условия. Аномалиите са дефинирани в програмирането на Arduino.

Нормални параметри на ЕКГ Ненормални параметри на ЕКГ

P вълна 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Плоски или обърнати Т вълни Коронарна исхемия

QRS комплекс <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Увеличен блок клонове на QRS Bundle

T вълна 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Увеличен PR AV блок

QT интервал 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Кратък QT интервал Хиперкалциемия

PR интервал 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Дълъг PR, QRS широк, QT кратък Хиперкалиемия

показва аномалиите в ЕКГ сигнала, който е. Той ще бъде включен в кодирането на Arduino и когато възникнат аномалии, той ще бъде изпратен като предупредително съобщение до конкретните мобилни номера. Имаме отделен библиотечен файл, който е включен в програмата

Стъпка 5: Свързване на Wi-Fi модул и Arduino

ESP8266 Wi-Fi модулът е евтин самостоятелен безжичен приемо-предавател, който може да се използва за разработване на IoT на крайни точки. ESP8266 Wi-Fi модулът позволява интернет връзка към вградени приложения. Той използва TCP/UDP комуникационен протокол за свързване със сървър/клиент. За да комуникира с Wi-Fi модула ESP8266, микроконтролерът трябва да използва набор от AT команди. Микроконтролерът комуникира с ESP8266-01 Wi-Fi модул, използвайки UART с посочена скорост на предаване (по подразбиране 115200).

ЗАБЕЛЕЖКИ:

1. Wi-Fi модулът ESP8266 може да бъде програмиран с помощта на Arduino IDE и за да направите това, трябва да направите няколко промени в Arduino IDE. Първо, отидете на Файл -> Предпочитания в IDE на Arduino и в раздела Допълнителни URL адреси на мениджъра на дъски. Сега отидете на Инструменти -> Борд -> Мениджър на дъски и потърсете ESP8266 в полето за търсене. Изберете ESP8266 от общността ESP8266 и щракнете върху Инсталиране.

2.. Модулът ESP8266 работи на 3.3V захранване и всичко по -голямо от това, например 5V, ще убие SoC. И така, VCC Pin и CH_PD Pin на модула ESP8266 ESP-01 са свързани към захранване 3.3V.

3. Wi-Fi модулът има два режима на работа: Режим на програмиране и Нормален режим. В режим на програмиране можете да качите програмата или фърмуера в модула ESP8266 и в нормален режим, качената програма или фърмуер ще работят нормално.

4. За да активирате режима на програмиране, изводът GPIO0 трябва да бъде свързан към GND. В електрическата схема ние сме свързали SPDT превключвател към щифта GPIO0. Превключването на лоста на SPDT ще превключи ESP8266 между режим на програмиране (GPIO0 е свързан към GND) и нормален режим (GPIO0 действа като GPIO Pin). Също така RST (нулиране) ще играе важна роля за активиране на режима на програмиране. RST щифтът е активен LOW щифт и следователно е свързан към GND чрез бутон за натискане. Така че, всеки път, когато бутонът е натиснат, модулът ESP8266 ще се нулира.

Връзка:

PX и TX пиновете на модула ESP8266 са свързани към RX и TX щифтове на платката Arduino. Тъй като ESP8266 SoC не може да понася 5V, RX Pin на Arduino е свързан чрез преобразувател на ниво, състоящ се от 1KΩ и 2.2KΩ резистор.

Wi-Fi модул ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (нормално отворен)

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

TX ---------------- TX на Arduino

RX ----------------- RX на Arduino (чрез преобразувател на ниво)

След свързване и конфигуриране:

ESP8266 в режим на програмиране (GPIO0 е свързан към GND), свържете Arduino към системата. След като модулът ESP8266 се включи, натиснете бутона RST и отворете Arduino IDE. В опциите на борда (Инструменти -> Борд) изберете дъската „Общ ESP8266“. Изберете подходящия номер на порт в IDE. Сега отворете Blink Sketch и променете LED Pin на 2. Тук 2 означава GPIO2 щифт на модула ESP8266. Преди да натиснете качването, уверете се, че GPIO0 е свързан първо към GND и след това натиснете бутона RST. Натиснете бутона за качване и кодът ще отнеме известно време, за да се компилира и качи. Можете да видите напредъка в долната част на IDE. След като програмата бъде качена успешно, можете да премахнете GPIO0 от GND. Светодиодът, свързан към GPIO2, ще мига.

Стъпка 6: Програма

Програмата е за свързване на LM75, импулсен модул, ЕКГ сензор и Wi-Fi модул към Arduino

Стъпка 7: Настройка на сървъра на ThingSpeak

ThingSpeak е платформа за приложения за. интернет на нещата. Това е отворена платформа с анализи на MATLAB. ThingSpeak ви позволява да изграждате приложение около данни, събрани от сензори. Характеристиките на ThingSpeak включват: събиране на данни в реално време, обработка на данни, визуализации, приложения и плъгини

В основата на ThingSpeak е канал ThingSpeak. За съхранение на данни се използва канал. Всеки канал включва 8 полета за всякакъв тип данни, 3 полета за местоположение и 1 поле за състояние. След като имате канал ThingSpeak, можете да публикувате данни в канала, да накарате ThingSpeak да обработи данните и след това приложението ви да извлече данните.

СТЪПКИ:

1. Създайте акаунт в ThingSpeak.

2. Създайте нов канал и го кръстете.

3. И създайте 3 подадени и посочете името му за всяко подадено.

4. Забележете идентификатора на канала на ThingSpeak.

5. Обърнете внимание на API ключа.

6. И го споменете в Програма за предаване на данните от ESP8266.

7. Сега се получават визуализирани данни.

Стъпка 8: Настройка на заключението (хардуер)

Хардуерната настройка на нашия проект Той съдържа всички хардуерни компоненти на проекта и ще бъде опакован и вмъкнат в носимо палто за удобство на пациентите. Палтото със сензори е направено от нас и осигурява безпроблемно измерване на потребителите. Биологичните данни на потребителя, Информацията се съхранява в сървъра ThingSpeak за дългосрочен анализ и мониторинг. Това е проектът, включен в здравната система

НАСТРОЙВАМ:

1. Поставете веригите в памучната кутия.

2. С помощта на пистолет за лепило го фиксирайте към кутията.

3. Свържете батерията към VIN на Arduino към положителния извод на батерията и GND на Arduino към отрицателния извод на батерията

4. След това фиксирайте кутията във вътрешността на палтото с помощта на пистолет за лепило.

След като се създаде кодиране без грешки, програмата се изпълнява и човек ще бъде готов да види изхода на Senor на платформа като изходен дисплей на Arduino, а по -късно информацията се прехвърля в ThingSpeak Cloud чрез мрежата и ние ще бъдем готови да я визуализираме в света платформа. Уеб интерфейсът може да бъде разработен за по -голяма функционалност при визуализация, управление и анализ на данни, за да се осигури по -добър интерфейс и опит на потребителя. Използвайки настройката на предложената работа, лекарят може да прегледа състоянието на пациента 24*7 и всички резки промени в състоянието на пациента се съобщават на лекаря или на медицинския персонал чрез известие за тост. Нещо повече, тъй като информацията е достъпна в сървъра на Thingspeak, състоянието на пациента може да бъде проверено дистанционно от всяко място на планетата. Освен че просто виждаме информацията за пациента, можем да я използваме за бързо разбиране и лечение на здравето на пациента от съответните експерти.