IOT қолдану арқылы киілетін денсаулық сақтау жүйесі: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Қазіргі жұмыста сенсорлар оралған

киілетін пальто және ол пайдаланушының температурасын, ЭКГ, позициясын, қан қысымын және АҚҚ өлшейді және оны ThingSpeak сервері арқылы жібереді. Ол өлшенген мәліметтердің графикалық көрінісін көрсетеді. Деректерді түрлендіруді Arduino негізгі ядро контроллері жүзеге асырады. Сенсорлар болған кезде Arduino бағдарламаны іске қосады, сонымен қатар бағдарламаға ThingSpeak API кілті енгізіледі.

1 -қадам: компоненттер есептеледі

1. Arduino UNO

2. LM75 (температура сенсоры)

3. AD8232 (ЭКГ сенсоры)

4. HW01 (импульстік сенсор)

5. ESP8266 (Wi-Fi модулі)

6. Екілік сымдар

7. Отладкаға арналған USB кабелі

8. 4 (9v) литий -иондық батареялар жиынтығы

9. Жаңбыр пальто

10. Мақта қорап (25X25см)

11. 2 таяқшасы бар желім мылтығы.

2 -қадам: LM75 пен Arduino қосылу

LM75 Arduino -мен I2C протоколына кіреді. Осылайша, температура сезімтал және ол цифрлық түрлендіргішке арналған 9 биттік дельта сигма аналогы көмегімен цифрлық деректерге айналады. LM75 дәлдігінің арқасында ол пайдаланушының температурасын өлшеу үшін қолданылады. Сенсордың ажыратымдылығы - 9 бит және қосалқы мекен -жайы 7 биттік. Осылайша, деректер форматы қос адресті толықтырады. LM75 сенсорының жұмыс жиілігі 400 кГц. LM75 шу ортасында байланыс сенімділігін арттыру үшін төмен өту сүзгісін қамтиды.

A4 және A5 Arduino түйреуіші екі сымды интерфейсті байланыстырады, сондықтан ол LM75 SDA мен SCL түйреуішіне қосылады.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (аналогтық кіру)

SDA ---- A4 (Аналогтық IN)

VCC ---- 3.3В

GND ---- GND

3 -қадам: Импульстік модуль мен Arduino арасындағы байланыс

Бұл жұмыста импульстік сенсор қолданылады. Импульстік сенсор - бұл жақсы ойнатылған қосылу және ойнату сенсоры, оның көмегімен пайдаланушы жүрек соғу жиілігін немесе импульстің жиілігі туралы мәліметтерді қабылдай алады және оны қалаған жерде бере алады.

Импульстік сенсорды Arduino Uno тақтасына келесідей қосыңыз: + 5В дейін және - GND S tO A0. СКД Arduino Uno тақтасына келесідей қосыңыз: VSS +5V және VDD - GND және RS - 12, RW - GND және E - D11 және D4 - D5 және D5 - D4 және D6 - D3 және D7 - D2 және A/VSS +5V және K/VDD GND дейін. 10К потенциометрді СКД -ге келесідей қосыңыз: Деректер v0 және VCC +5В. Жарықдиодты Arduino -ға келесідей қосыңыз: LED1 (ҚЫЗЫЛ, жыпылықтайтын түйреуіш) D13 -ке және LED2 (ЖАСЫЛ, өшу жылдамдығы) D8 -ге.

PULSE сенсоры ------ Arduino

VSS ------ +5В

GND ------ GND

S ----- A0

Сенсор теріге тиген кезде сенсордағы жарық диоды жыпылықтайды.

4 -қадам: ЭКГ сенсоры мен Arduino арасындағы байланыс

AD8232 ЭКГ датчигі Arduino -мен байланысады және электродтар сол қолға, оң қолға және оң аяққа орналастырылады. Бұл жағдайда тізбектің кері байланысы ретінде оң жақ аяғы жетегі болады. Электродтардан жүректің электрлік белсенділігін өлшейтін үш кіріс бар және ол жарық диодты шаммен көрсетіледі. Шуды азайту үшін құрал күшейткіші (BW: 2KHz) қолданылады және қозғалыстың артефактілері мен электродтың жарты жасушалық потенциалын төмендету үшін екі жоғары өту сүзгісі қолданылады. AD8232 үш электрод конфигурациясы ретінде конфигурацияланған.

ҚОСУ: сол жақ электрод AD8232 -дің +IN істігіне, оң қолдың электроды AD8232 -IN -PIN -ге, оң аяғы кері байланысы AD8232 -нің RLDFB түйреуішіне қосылған. Бұл датчикте айнымалы немесе тұрақты ток ажыратылады. Ол үшін айнымалы ток қолданылады. LO-pin Arduino аналогтық түйреуішіне (11) қосылады, ал LO+ түйіні Arduino аналогтық түйреуішіне (10) қосылады және электродтардан шығу Arduino A1 түйреуішіне қосылады.

ЭКГ датчигі ------ Arduino

LO- ------ Аналогты түйреуіш (11)

LO+ ------ Аналогты түйреуіш (10)

Шығу ------ A1

Науқастың денесіне қойылған электродтар терінің электродтық потенциалының шамалы өзгерістерін анықтайды, олар жүрек соғу кезінде деполяризациялайды, бұл науқастың аяқтары мен кеудесіне электродтар салатын әдеттегі үш есе ЭКГ -дан айырмашылығы. ЭКГ сигналын өлшеу кезінде PR аралығы мен QR интервалының фазасы мен амплитудасының ұзақтығы қалыпты емес жағдайда өзгереді. Қателер Arduino бағдарламасында анықталған.

ЭКГ қалыпты параметрлері ЭКГ нормадан тыс параметрлері

Р толқыны 0.06-0.11 <0.25 ------------------------------------------- --------- Т жазық немесе төңкерілген Т толқындары Коронарлық ишемия

QRS кешені <0.12 0.8-1.2 ------------------------------------------- ------- QRS Bundle тармақталған блогының жоғарылауы

T толқыны 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ PR AV блогының жоғарылауы

QT интервалы 0.36-0.44 --------------------------------------------- -------------- QT аралығының қысқа гиперкальциемиясы

PR аралығы 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Ұзақ PR, QRS кең, QT қысқа гиперкалиемия

ЭКГ сигналындағы ауытқуларды көрсетеді, ол Arduino кодтауына қосылады, ал ауытқулар орын алған кезде ол ұялы байланыс нөмірлеріне ескерту ретінде жіберіледі. Бізде Бағдарламаға кіретін бөлек кітапхана файлы бар

5-қадам: Wi-Fi модулі мен Arduino интерфейсі

ESP8266 Wi-Fi модулі-бұл ақысыз IoT әзірлемелерінде қолдануға болатын, өзіндік құны төмен дербес сымсыз трансивер. ESP8266 Wi-Fi модулі ендірілген қосымшаларға интернет қосылымын қосады. Ол сервермен/клиентпен байланысу үшін TCP/UDP байланыс хаттамасын қолданады. ESP8266 Wi-Fi модулімен байланысу үшін микроконтроллер AT командаларының жиынтығын қолдануы қажет. Микроконтроллер ESP8266-01 Wi-Fi модулімен UART көмегімен Baud жиілігін анықтайды (Әдепкі 115200).

ЕСКЕРТПЕ:

1. ESP8266 Wi-Fi модулін Arduino IDE көмегімен бағдарламалауға болады, ол үшін Arduino IDE-ге бірнеше өзгерістер енгізу қажет. Алдымен Arduino IDE және Қосымша тақта менеджерінің URL мекенжайлары бөліміндегі Файл -> Параметрлер тармағына өтіңіз. Енді Tools -> Board -> Boards Manager тармағына өтіп, іздеу өрісінде ESP8266 іздеңіз. ESP8266 бойынша ESP8266 қауымдастығын таңдап, Орнату түймесін басыңыз.

2.. ESP8266 модулі 3.3В қуат көзінде жұмыс істейді және одан үлкені, мысалы 5В, SoC -ны өлтіреді. Сонымен, ESP8266 ESP-01 модулінің VCC түйрегіші мен CH_PD түйрегіші 3.3В қуат көзіне қосылған.

3. Wi-Fi модулінің екі жұмыс режимі бар: бағдарламалау режимі және қалыпты режим. Бағдарламалау режимінде сіз бағдарламаны немесе микробағдарламаны ESP8266 модуліне жүктей аласыз, ал қалыпты режимде жүктелген бағдарлама немесе микробағдарлама қалыпты жұмыс істейді.

4. Бағдарламалау режимін қосу үшін GPIO0 түйрегіші GND -ге қосылуы керек. Схема схемасында біз SPIO қосқышын GPIO0 түйреуішіне қостық. SPDT тұтқасын ауыстыру ESP8266 бағдарламалау режиміне (GPIO0 GND қосылған) және қалыпты режимге (GPIO0 GPIO түйреуіші ретінде әрекет етеді) ауысады. Сонымен қатар, RST (қалпына келтіру) бағдарламалау режимін қосуда маңызды рөл атқарады. RST түйреуі - белсенді LOW түйреуіші, сондықтан ол GND түймесіне басу түймесі арқылы қосылады. Осылайша, түйме басылған сайын, ESP8266 модулі қалпына келтіріледі.

Қосылу:

ESP8266 модулінің RX және TX түйреуіштері Arduino тақтасындағы RX және TX түйреуіштеріне қосылған. ESP8266 SoC 5В -ке шыдай алмайтындықтан, Arduino -ның RX түйреуіші 1KΩ және 2.2KΩ резистордан тұратын деңгей түрлендіргіші арқылы қосылады.

Wi-Fi модулі ------ Arduino

VCC ---------------- 3.3В

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

CH_PD ---------------- 3.3В

RST ---------------- GND (Әдетте ашық)

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

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

RX ----------------- RX Arduino (деңгейлік конвертер арқылы)

Қосылғаннан және конфигурацияланғаннан кейін:

Бағдарламалау режиміндегі ESP8266 (GPIO0 GND -ге қосылған), Arduino -ны жүйеге қосыңыз. ESP8266 модулі қосылғаннан кейін RST түймесін басып, Arduino IDE ашыңыз. Тақта опцияларында (Құралдар -> Тақта) «Жалпы ESP8266» тақтасын таңдаңыз. IDE -де сәйкес порт нөмірін таңдаңыз. Енді, Blink Sketch ашыңыз және жарықдиодты түйреуішті 2 -ге өзгертіңіз. Бұл жерде 2 - ESP8266 модулінің GPIO2 түйреуішін білдіреді. Жүктеуді бастамас бұрын алдымен GPIO0 GND -ге қосылғанын тексеріңіз, содан кейін RST түймесін басыңыз. Жүктеу түймесін басыңыз, сонда кодты құрастыруға және жүктеуге біраз уақыт кетеді. Сіз прогресті IDE төменгі жағында көре аласыз. Бағдарлама сәтті жүктелгеннен кейін, GPIO0 -ді GND -ден жоюға болады. GPIO2 қосылған светодиод жыпылықтайды.

6 -қадам: Бағдарлама

Бағдарлама LM75, импульстік модуль, ЭКГ сенсоры мен Wi-Fi модулін Arduino-мен байланыстыруға арналған

7 -қадам: ThingSpeak серверін орнату

ThingSpeak - бұл қосымшалар платформасы. заттар Интернеті. Бұл MATLAB талдауы бар ашық алаң. ThingSpeak сенсорлар жинаған мәліметтерге қосымша құруға мүмкіндік береді. ThingSpeak мүмкіндіктеріне мыналар жатады: нақты уақыттағы деректерді жинау, деректерді өңдеу, визуализация, қосымшалар мен плагиндер

ThingSpeak орталығында ThingSpeak арнасы орналасқан. Деректерді сақтау үшін арна қолданылады. Әр арнада кез келген деректер түріне арналған 8 өріс, 3 орналасу өрісі және 1 күй өрісі бар. ThingSpeak арнасы болғаннан кейін сіз деректерді арнаға жариялай аласыз, ThingSpeak деректерді өңдей алады, содан кейін сіздің қолданбаңыздан деректерді шығарып алуға болады.

ҚАДАМДАР:

1. ThingSpeak бағдарламасында тіркелгі жасаңыз.

2. Жаңа арна жасаңыз және оған ат қойыңыз.

3. Әрқайсысына 3 атауын құрыңыз және оның атын көрсетіңіз.

4. ThingSpeak арнасының идентификаторына назар аударыңыз.

5. API кілтіне назар аударыңыз.

6. ESP8266 деректерін беру үшін оны Бағдарламада көрсетіңіз.

7. Енді визуалды мәліметтер алынды.

8 -қадам: Қорытынды орнату (аппараттық құрал)

Біздің жобаның аппараттық қондырғысы жобаның барлық аппараттық компоненттерін қамтиды және пациенттерге ыңғайлы болуы үшін киілетін пальтоға салынған. Сенсорлары бар пальто бізде жасалған және ол пайдаланушыларға қатесіз өлшеуді қамтамасыз етеді. Пайдаланушының биологиялық деректері, ақпарат ұзақ мерзімді талдау мен бақылау үшін ThingSpeak серверінде сақталады. Бұл денсаулық сақтау жүйесіне қатысты жоба

ОРНАТУ:

1. Схемаларды мақта қорапшасына салыңыз.

2. Желімді пистолетті қолдану оны қорапқа бекітуге мүмкіндік береді.

3. Батареяны Arduino VIN аккумулятордың оң терминалына және Arduino GND батареясының теріс терминалына қосыңыз.

4. Содан кейін желімді пистолеттің көмегімен қорапты пальто ішіне бекітіңіз.

Қатесіз кодтау орнатылғаннан кейін бағдарлама орындалады және сенсордың шығуы Arduino шығыс дисплейі сияқты платформада көруге дайын болады, содан кейін ақпарат ThingSpeak Cloud веб -торабына жіберіледі және біз оны әлемде бейнелеуге дайын боламыз. платформа Веб -интерфейс пайдаланушыға жақсы интерфейс пен тәжірибені қамтамасыз ету үшін деректерді визуализациялауда, басқаруда және талдауда көп функционалдылықты енгізу үшін әзірленуі мүмкін. Ұсынылған жұмыстың қондырғысын қолдану арқылы дәрігер науқастың жағдайын 24*7 скрининг жасай алады және науқастың жағдайындағы кез келген күрт өзгеріс дәрігерге немесе фельдшерге персоналға хабарлау арқылы хабарланады. Сонымен қатар, ақпарат Thingspeak серверінде қол жетімді болғандықтан, науқастың жағдайын планетаның кез келген жерінен қашықтықтан тексеруге болады. Науқастың өтпелі ақпаратын көруден басқа, біз бұл ақпаратты тиісті мамандардың тез түсінуіне және науқастың денсаулығын емдеуге қолдана аламыз.