Bærbart sundhedssystem ved hjælp af IOT: 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

I det nuværende arbejde er sensorerne pakket ind

den bærbare pels, og den måler brugerens temperatur, EKG, position, blodtryk og BPM og sender den gennem ThingSpeak -serveren. Det viser en grafisk fremstilling af de målte data. Datatransformationen udføres af den vigtigste kernecontroller i Arduino. Når sensorerne er målinger, vil Arduino køre programmet, og også ThingSpeak API -nøgle indsættes i programmet.

Trin 1: Komponenter påkrævet

1. Arduino UNO

2. LM75 (temperatursensor)

3. AD8232 (EKG -sensor)

4. HW01 (Pulssensor)

5. ESP8266 (Wi-Fi-modul)

6. Binære tråde

7. USB -kabel til fejlfinding

8. Lithium -ion -batteripakke på 4 (9v)

9. Regnfrakke

10. Bomuldsboks (25X25cm)

11. Lim pistol med 2 pinde.

Trin 2: Tilslutning af LM75 og Arduino

LM75 involverer i I2C -protokol med Arduino. Så temperaturen er sanser, og den konverteres til digitale data ved hjælp af den indbyggede 9 bit delta sigma Analog til digital converter. På grund af LM75 -nøjagtigheden bruges den til at måle brugerens temperatur. Sensorens opløsning er 9 bit, og den har 7bit slave -adresse. så er dataformatet tos komplement med slaveadresse. Driftsfrekvensen for LM75 -sensoren er 400KHz. LM75 indeholder lavpasfilter for at øge kommunikationssikkerheden i støjmiljø.

Arduino -pin A4 og A5 involverer kommunikation i to ledere, så den vil blive forbundet til SDA og SCL -pin på LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analog IN)

SDA ---- A4 (analog IN)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Trin 3: Forbindelse mellem pulsmodul og Arduino

I dette arbejde bruges pulssensoren. Pulssensor er en veldesignet Plug and Play -sensor, hvorigennem brugeren kan tage live puls- eller pulsdata og kan fodre den, hvor den vil.

Tilslut pulssensoren til Arduino Uno Board som følger: + til + 5V og - til GND S tO A0. Tilslut LCD til Arduino Uno Board som følger: VSS til +5V og VDD til GND og RS til 12 og RW til GND og E til D11 og D4 til D5 og D5 til D4 og D6 til D3 og D7 til D2 og A/VSS til +5V og K/VDD til GND. Tilslut 10K Potentiometer til LCD som følger: Data til v0 og VCC til +5V. Tilslut LED til Arduino som følger: LED1 (RØD, blinkende pin) til D13 og LED2 (GRØN, fadehastighed) til D8.

PULSE sensor ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Når sensoren rører ved huden, blinker LED'en på sensoren.

Trin 4: Forbindelse mellem EKG -sensor og Arduino

AD8232 EKG -sensoren er forbundet med Arduino, og elektroderne er placeret ved venstre arm, højre arm og højre ben. I dette fungerer det højre bendrev som feedback til kredsløbet. Der er tre indgange fra elektroderne, det måler hjertets elektriske aktivitet, og det vil blive angivet med LED. For at reducere støj bruges instrumentforstærkeren (BW: 2KHz), og to højpasfilter bruges til at reducere bevægelsesartefakter og elektrodehalvcellepotentiale. AD8232 er konfigureret som tre elektrodekonfiguration.

TILSLUTNING: Venstre armelektrode er tilsluttet +IN pin på AD8232 og højre armelektrode er forbundet til -IN pin på AD8232, og højre benfeedback er forbundet til RLDFB pin på AD8232. Lead -off -registrering i denne sensor er AC eller DC. Til dette bruges AC. LO-pin er forbundet til den analoge pin (11) på Arduino, og LO+ pin er forbundet til den analoge pin (10) på Arduino, og Output fra elektroderne er forbundet til A1 pin på Arduino.

EKG-sensor ------ Arduino

LO- ------ Analog pin (11)

LO+ ------ Analog pin (10)

Output ------ A1

Elektroderne placeret ved patientens krop registrerer de små ændringer i elektropotentialet på huden, der opstår ved hjertemuskulaturens depolarisering under hjerterytme, i modsætning til et konventionelt tredoblet EKG, hvor tendenselektroder placeres på patientens lemmer og bryst. Ved måling af EKG -signalet varieres PR -intervallet og QR -intervalfasen og amplitudevarigheden under unormale forhold. Abnormiteterne er defineret i Arduino -programmeringen.

Normale EKG -parametre Unormale EKG -parametre

P Wave 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Flade eller omvendte T-bølger Koronar iskæmi

QRS-kompleks <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Forøget QRS Bundle grenblok

T Wave 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Forøget PR AV-blok

QT-interval 0.36-0.44 --------------------------------------------- --------------- Kort QT-interval hypercalcæmi

PR-interval 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Lang PR, QRS bred, QT kort Hyperkalæmi

viser abnormiteterne i EKG -signalet, som er Det vil blive inkluderet i Arduino -kodningen, og når abnormiteterne opstår, vil det blive sendt som en advarselsmeddelelse til de særlige mobilnumre. Vi har en separat biblioteksfil, der er inkluderet i programmet

Trin 5: Interfacing Wi-Fi-modul og Arduino

ESP8266 Wi-Fi-modul er en selvstændig trådløs transceiver til lave omkostninger, der kan bruges til slutpunkts IoT-udvikling. ESP8266 Wi-Fi-modul muliggør internetforbindelse til integrerede applikationer. Den bruger TCP/UDP -kommunikationsprotokol til at oprette forbindelse til server/klient. For at kommunikere med ESP8266 Wi-Fi-modulet skal mikrokontroller bruge et sæt AT-kommandoer. Mikrokontroller kommunikerer med ESP8266-01 Wi-Fi-modul ved hjælp af UART med specificeret baudrate (standard 115200).

BEMÆRKNINGER:

1. ESP8266 Wi-Fi-modul kan programmeres ved hjælp af Arduino IDE, og for at gøre det skal du foretage et par ændringer af Arduino IDE. Gå først til Fil -> Præferencer i Arduino IDE og i sektionen Yderligere Boards Manager URL'er. Gå nu til Værktøjer -> Board -> Boards Manager og søg efter ESP8266 i søgefeltet. Vælg ESP8266 af ESP8266 Fællesskabet, og klik på Installer.

2.. ESP8266 -modulet fungerer på 3,3V strømforsyning og alt større end det, f.eks. 5V, vil dræbe SoC. Så VCC-stiften og CH_PD-stiften på ESP8266 ESP-01-modulet er forbundet til en 3.3V-forsyning.

3. Wi-Fi-modul har to funktionsmåder: Programmeringstilstand og normal tilstand. I programmeringstilstand kan du uploade programmet eller firmwaren til ESP8266 -modulet, og i normal tilstand kører det uploadede program eller firmwaren normalt.

4. For at aktivere programmeringstilstanden, skal GPIO0 -stiften tilsluttes GND. I kredsløbsdiagrammet har vi tilsluttet en SPDT -switch til GPIO0 -stiften. Ved at skifte håndtaget til SPDT skifter ESP8266 mellem programmeringstilstand (GPIO0 er forbundet til GND) og normal tilstand (GPIO0 fungerer som en GPIO -pin). RST (Reset) vil også spille en vigtig rolle for aktivering af programmeringstilstand. RST -stiften er en aktiv LOW -pin, og derfor er den forbundet til GND via en trykknap. Så når der trykkes på knappen, nulstilles ESP8266 -modulet.

Forbindelse:

RX- og TX -benene på ESP8266 -modulet er forbundet til RX- og TX -pins på Arduino -kortet. Da ESP8266 SoC ikke kan tåle 5V, er RX -stiften af Arduino forbundet via en niveauomformer, der består af en 1KΩ og en 2.2KΩ modstand.

Wi-Fi-modul ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (normalt åben)

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

TX ---------------- TX fra Arduino

RX ----------------- RX for Arduino (Through level converter)

Efter tilslutning og konfiguration:

ESP8266 i programmeringstilstand (GPIO0 er forbundet til GND), tilslut Arduino til systemet. Når ESP8266 -modulet er tændt, skal du trykke på RST -knappen og åbne Arduino IDE. I bestyrelsesindstillingerne (Værktøjer -> Kort) skal du vælge "Generisk ESP8266" -kortet. Vælg det relevante portnummer i IDE. Nu åbner du Blink Sketch og ændrer LED -stiften til 2. Her betyder 2 GPIO2 -pin på ESP8266 -modulet. Inden du rammer upload, skal du kontrollere, at GPIO0 først er forbundet til GND, og derefter trykke på RST -knappen. Tryk på uploadknappen, og koden vil tage et stykke tid at kompilere og uploade. Du kan se fremskridt nederst i IDE. Når programmet er uploadet, kan du fjerne GPIO0 fra GND. LED'en tilsluttet GPIO2 blinker.

Trin 6: Programmer

Programmet er til at tilslutte LM75, Pulsmodul, EKG-sensor og Wi-Fi-modul til Arduino

Trin 7: Opsætning af ThingSpeak -server

ThingSpeak er en applikationsplatform til. tingenes internet. Det er en åben platform med MATLAB -analyser. ThingSpeak giver dig mulighed for at opbygge en applikation omkring data indsamlet af sensorer. Funktioner i ThingSpeak inkluderer: dataindsamling i realtid, databehandling, visualiseringer, apps og plugins

I hjertet af ThingSpeak er en ThingSpeak -kanal. En kanal bruges til at gemme dataene. Hver kanal indeholder 8 felter til enhver datatype, 3 placeringsfelter og 1 statusfelt. Når du har en ThingSpeak -kanal, kan du offentliggøre data til kanalen, få ThingSpeak til at behandle dataene og derefter få din applikation til at hente dataene.

TRIN:

1. Opret en konto i ThingSpeak.

2. Opret ny kanal og navngiv den.

3. Og opret 3 arkiverede og specificerede dets navn for hver arkiveret.

4. Bemærk ThingSpeak's kanal -id.

5. Bemærk API -nøglen.

6. Og nævn det i Program for at videregive data fra ESP8266.

7. Nu visualiseres data.

Trin 8: Konklusionsopsætning (hardware)

Hardware -opsætningen af vores projekt Det indeholder alle hardware -komponenter i projektet, og det vil blive pakket og indsat i en bærbar frakke til patienter, der er komfortable. Frakken med sensorer er lavet af os, og den giver fejlfri måling til brugerne. Brugerens biologiske data. Oplysningerne gemmes på ThingSpeak -serveren til langsigtet analyse og overvågning. Det er, hvad projektet involverede i sundhedsvæsenet

OPSÆTNING:

1. Sæt kredsløbene inde i bomuldskassen.

2. Anvendelse af limpistol gør det let at fastgøre til kassen.

3. Slut batteriet til VIN på Arduino til positiv terminal på batteri og GND på Arduino til negativ terminal på batteri

4. Fikser derefter kassen til indersiden af pelsen ved hjælp af limpistol.

Når den fejlfrie kodning er etableret, bliver programmet eksekveret, og man vil være klar til at se Senor -output på en platform som Arduino -outputdisplay og senere overføres oplysningerne til ThingSpeak Cloud via web, og at vi vil være klar til at visualisere det på verden platform. Webgrænsefladen kan udvikles til implementering af mere funktionalitet inden for datavisualisering, -styring og -analyse for at give brugeren en bedre grænseflade og oplevelse. Ved at bruge opsætningen af det foreslåede arbejde kan lægen screene patientens tilstand 24*7, og eventuelle pludselige ændringer i patientens status bliver underrettet til lægen eller det paramedicinske personale via en toast -meddelelse. Da oplysningerne er tilgængelige på Thingspeak -serveren, kan patientens tilstand fjernkontrolleres fra ethvert sted på planeten. Bortset fra simpelthen at se de tydelige oplysninger om en patient, kan vi bruge disse oplysninger til hurtig forståelse og helbrede patientens helbred af respektive eksperter.