מערכת בריאות לבישה באמצעות IOT: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

בעבודה הנוכחית, החיישנים עטופים

את המעיל הלביש והוא מודד את הטמפרטורה, האק ג, המיקום, לחץ הדם וה BPM של המשתמש ושולח אותו דרך שרת ThingSpeak. הוא מציג ייצוג גרפי של הנתונים הנמדדים. טרנספורמציה של הנתונים מתבצעת על ידי בקר הליבה הראשי של Arduino. כאשר החיישנים הם מדדים Arduino יפעיל את התוכנית וגם מפתח ה- API של ThingSpeak מוכנס לתוכנית.

שלב 1: רכיבים נלווים

1. ארדואינו UNO

2. LM75 (חיישן טמפרטורה)

3. AD8232 (חיישן א.ק.ג.)

4. HW01 (חיישן דופק)

5. ESP8266 (מודול Wi-Fi)

6. חוטים בינאריים

7. כבל USB לניפוי באגים

8. מארז סוללות ליתיום יון של 4 (9v)

9. מעיל גשם

10. קופסת כותנה (25X25 ס מ)

11. הדבק אקדח עם 2 מקלות.

שלב 2: חיבור LM75 וארדואינו

ה- LM75 כולל פרוטוקול I2C עם Arduino. אז, הטמפרטורה היא חושים והיא תומר לנתונים דיגיטליים באמצעות הממיר 9 סיביות דלתא סיגמא אנלוגי לממיר דיגיטלי. בשל דיוק LM75 הוא משמש למדידת הטמפרטורה של המשתמש. הרזולוציה של החיישן היא 9 סיביות ויש לה כתובת עבד של 7 ביט. לכן, פורמט הנתונים הוא השלמה של שניים עם כתובת עבדים. תדירות ההפעלה של חיישן LM75 היא 400KHz. LM75 מכיל מסנן מעבר נמוך להגברת אמינות התקשורת בסביבת רעש.

סיכת ה- Arduino A4 ו- A5 כרוכה בתקשורת ממשק דו -חוטית כך שהיא תחובר לסיכת SDA ו- SCL של LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (IN אנלוגי)

SDA ---- A4 (אנלוגי IN)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

שלב 3: חיבור בין מודול הדופק ל- Arduino

בעבודה זו נעשה שימוש בחיישן הדופק. חיישן דופק הוא חיישן Plug and Play מעוצב היטב שדרכו המשתמש יכול לקחת נתוני דופק חיים או דופק חי ויכול להאכיל אותם היכן שהוא רוצה.

חבר את חיישן הדופק ללוח Arduino Uno כדלקמן: + ל- + 5V ו- - ל- GND S tO A0. חבר LCD ללוח Arduino Uno כדלקמן: VSS ל- +5V ו- VDD ל- GND ו- RS ל- 12 ו- RW ל- GND ו- E ל- D11 ו- D4 ל- D5 ו- D5 ל- D4 ו- D6 ל- D3 ו- D7 ל- D2 ו- A/VSS ל- +5V ו- K/VDD ל- GND. חבר את פוטנציומטר 10K ל- LCD כדלקמן: נתונים ל- v0 ו- VCC ל- +5V. חבר נורית ל- Arduino כדלקמן: LED1 (אדום, מהבהב פין) ל- D13 ו- LED2 (ירוק, קצב דהייה) ל- D8.

חיישן דופק ------ ארדואינו

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

כאשר החיישן נוגע בעור הנורית של החיישן מהבהבת.

שלב 4: חיבור בין חיישן א.ק.ג 'לבין ארדואינו

חיישן הא.ק.ג AD8232 נמצא בממשק עם Arduino והאלקטרודות ממוקמות בזרוע שמאל, בזרוע ימין וברגל ימין. בכך כונן הרגל הימנית משמש כמשוב למעגל. יש שלוש כניסות מהאלקטרודות הוא מודד את הפעילות החשמלית של הלב וזה יצוין על ידי LED. כדי להפחית את הרעש משתמשים במגבר המכשור (BW: 2KHz) ושני מסנני מעבר גבוה משמשים להפחתת חפצי התנועה ופוטנציאל חצי התא של האלקטרודה. AD8232 מוגדר כתצורה של שלוש אלקטרודות.

חיבור: אלקטרודת הזרוע השמאלית מחוברת +סיכה IN של AD8232 והאלקטרודה של הזרוע הימנית מחוברת לסיכה -IN של AD8232 ומשוב רגל ימין מחובר לסיכה RLDFB של AD8232. זיהוי הפניות בחיישן זה הוא AC או DC. עבור זה משמש AC. סיכת LO מחוברת לסיכה האנלוגית (11) של Arduino ו- LO+ pin מחוברת לסיכה האנלוגית (10) של הארדואינו והפלט מהאלקטרודות מחובר לסיכה A1 של Arduino.

חיישן א.ק.ג ------ ארדואינו

LO- ------ סיכה אנלוגית (11)

LO+ ------ סיכה אנלוגית (10)

פלט ------ A1

האלקטרודות הממוקמות בגוף המטופל מזהות את השינויים הקטנים של פוטנציאל האלקטרו בעור הנובעים משריחת הלב של שריר הלב בזמן פעימות לב בהשוואה לאק ג משולש קונבנציונאלי בו נוטים אלקטרודות המונחות על הגפיים והחזה של המטופלים. במדידת אות הא.ק.ג מרווח ה- PR ושלב מרווח ה- QR ומשך המשרעת משתנים בתנאים חריגים. החריגות מוגדרות בתכנות Arduino.

פרמטרים רגילים של א.ק.ג.פרמטרים לא תקינים של א.ק.ג

P גל 0.06-0.11 <0.25 ------------------------------------------- --------- גלי T שטוחים או הפוכים איסכמיה כלילית

מתחם QRS <0.12 0.8-1.2 ------------------------------------------- ------- בלוק סניף צרור מוגדל ב- QRS

T Wave 0.16 <0.5 --------------------------------------------- ------------------ גדל בלוק AV AV

מרווח QT 0.36-0.44 -------------------------------------------- --------------- היפרקלצמיה מרווח QT קצר

מרווח יחסי ציבור 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ יחסי ציבור ארוכים, QRS רחבים, QT קצר היפרקלמיה

מציג את החריגות באות הא.ק.ג.זה ייכלל בקידוד הארדואינו וכאשר יתרחשו החריגות הוא יישלח כהודעת התראה למספרי הסלולר הספציפיים. יש לנו קובץ ספרייה נפרד הכלול בתוכנית

שלב 5: מודול Wi-Fi ממשק ו- Arduino

מודול ה- Wi-Fi ESP8266 הוא משדר אלחוטי עצמאי בעלות נמוכה שניתן להשתמש בו לפיתוחי IoT נקודת קצה. מודול Wi-Fi ESP8266 מאפשר קישוריות אינטרנט ליישומים מוטבעים. הוא משתמש בפרוטוקול תקשורת TCP/UDP כדי להתחבר לשרת/לקוח. כדי לתקשר עם מודול ה- Wi-Fi ESP8266, המיקרו-בקר צריך להשתמש בסט של פקודות AT. מיקרו-בקר מתקשר עם מודול Wi-Fi ESP8266-01 באמצעות UART בעל קצב שידור מסוים (ברירת מחדל 115200).

הערות:

1. ניתן לתכנת מודול Wi-Fi ESP8266 באמצעות Arduino IDE וכדי לעשות זאת עליך לבצע מספר שינויים ב- IDE של Arduino. ראשית, עבור אל קובץ -> העדפות ב- Arduino IDE ובקטע כתובות אתרים נוספות של מנהל לוחות. כעת, עבור אל כלים -> לוח -> מנהל לוחות וחפש את ESP8266 בשדה החיפוש. בחר את קהילת ESP8266 על ידי ESP8266 ולחץ על התקן.

2.. מודול ESP8266 עובד על ספק כוח 3.3V וכל דבר גדול מזה, כמו 5V למשל, יהרוג את ה- SoC. אז, סיכת VCC וסיכת CH_PD של מודול ESP8266 ESP-01 מחוברים לספק 3.3V.

3. מודול ה- Wi-Fi כולל שני מצבי פעולה: מצב תכנות ומצב רגיל. במצב תכנות, תוכל להעלות את התוכנית או הקושחה למודול ESP8266 ובמצב רגיל, התוכנית או הקושחה שהועלו יפעלו כרגיל.

4. על מנת לאפשר את מצב התכנות, יש לחבר את סיכת GPIO0 ל- GND. בתרשים המעגלים, חיברנו מתג SPDT לסיכה GPIO0. החלפת הידית של SPDT תעביר את ה- ESP8266 בין מצב תכנות (GPIO0 מחובר ל- GND) למצב רגיל (GPIO0 פועל כסיכת GPIO). כמו כן, ה- RST (איפוס) ימלא תפקיד חשוב בהפעלת מצב תכנות. סיכת RST היא סיכת LOW פעילה ומכאן שהיא מחוברת ל- GND באמצעות לחצן לחיצה. לכן, בכל פעם שלחיצה על הכפתור, מודול ESP8266 יתאפס.

חיבור:

סיכות RX ו- TX של מודול ESP8266 מחוברות לסיכות RX ו- TX בלוח ה- Arduino. מכיוון ש- ESP8266 SoC אינו יכול לסבול 5V, פין RX של Arduino מחובר באמצעות ממיר רמות המורכב מ- 1KΩ ונגד 2.2KΩ.

מודול Wi-Fi ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (פתוח בדרך כלל)

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

TX ---------------- TX של Arduino

RX ----------------- RX של Arduino (ממיר רמות)

לאחר החיבור והתצורה:

ה- ESP8266 במצב תכנות (GPIO0 מחובר ל- GND), חבר את הארדואינו למערכת. לאחר שהמודול ESP8266 מופעל, לחץ על לחצן RST ופתח את ה- IDE של Arduino. באפשרויות הלוח (כלים -> לוח), בחר בלוח "כללי ESP8266". בחר את מספר היציאה המתאים ב- IDE. כעת, פתח את סקיצת הבהוב ושנה את סיכת ה- LED ל- 2. כאן 2 פירושו פין GPIO2 של מודול ESP8266. לפני שתלחץ בהעלאה וודא ש- GPIO0 מחובר תחילה ל- GND ולאחר מכן לחץ על כפתור RST. לחץ על כפתור ההעלאה והקוד ייקח זמן לריכוז והעלאה. אתה יכול לראות את ההתקדמות בתחתית ה- IDE. לאחר העלאת התוכנית בהצלחה, תוכל להסיר את GPIO0 מ- GND. הנורית המחוברת ל- GPIO2 תהבהב.

שלב 6: תכנית

התוכנית מיועדת לממשק LM75, מודול דופק, חיישן א.ק.ג ומודול Wi-Fi ל- Arduino

שלב 7: הגדרת שרת ThingSpeak

ThingSpeak היא פלטפורמת יישומים עבור. האינטרנט של הדברים. זוהי פלטפורמה פתוחה עם ניתוח MATLAB. ThingSpeak מאפשר לך לבנות יישום סביב נתונים שנאספים על ידי חיישנים. התכונות של ThingSpeak כוללות: איסוף נתונים בזמן אמת, עיבוד נתונים, ויזואליזציות, אפליקציות ותוספים

בלב ThingSpeak נמצא ערוץ ThingSpeak. ערוץ משמש לאחסון הנתונים. כל ערוץ כולל 8 שדות לכל סוג נתונים, 3 שדות מיקום ושדה סטטוס אחד. ברגע שיש לך ערוץ ThingSpeak תוכל לפרסם נתונים לערוץ, לגרום ל- ThingSpeak לעבד את הנתונים ולאחר מכן לבקש מהאפליקציה לאחזר את הנתונים.

צעדים:

1. צור חשבון ב- ThingSpeak.

2. צור ערוץ חדש ושמו.

3. וצור 3 הוגשו וציינו את שמו לכל קובץ.

4. שים לב לזהות הערוץ של ThingSpeak.

5. שימו לב למפתח ה- API.

6. וציין זאת בתוכנית להעביר את הנתונים מה- ESP8266.

7. כעת מתקבלים נתונים מדמיינים.

שלב 8: הגדרת סיכום (חומרה)

התקנת החומרה של הפרויקט שלנו היא מכילה את כל רכיבי החומרה של הפרויקט והיא תיארז ותוכנס במעיל לביש לחולים נוחים. המעיל עם החיישנים מיוצר על ידינו והוא מספק מדידה ללא שגיאות למשתמשים. הנתונים הביולוגיים של המשתמש, המידע מאוחסן בשרת ThingSpeak לניתוח וניטור לטווח ארוך. זה מה שהפרויקט כלל במערכת הבריאות

להכין:

1. מניחים את המעגלים בתוך ארגז הכותנה.

2. שימוש באקדח דבק הופך אותו לתיקון לקופסה.

3. חבר את הסוללה ל- VIN של Arduino למסוף החיובי של הסוללה ו- GND של Arduino למסוף השלילי של הסוללה

4. ואז לתקן את הקופסה בתוך המעיל באמצעות אקדח דבק.

לאחר קביעת הקידוד ללא שגיאות, התוכנית תתבצע ותתכונן לראות את פלט סנור בפלטפורמה כמו תצוגת פלט של Arduino ובהמשך המידע מועבר לענן ThingSpeak דרך האינטרנט ושאנו מוכנים לדמיין אותו בעולם פּלַטפוֹרמָה. ניתן לפתח את ממשק האינטרנט ליישום פונקציונליות רבה יותר בהדמיה, ניהול וניתוח נתונים בכדי לספק ממשק וחוויה טובים יותר למשתמש. על ידי שימוש בהתקנת העבודה המוצעת הרופא יכול לבדוק את מצבו של המטופל 24*7 וכל שינוי פתאומי במצבו של החולה יידע את הרופא או הצוות הפראמדיק באמצעות הודעת טוסט. יתרה מכך, מכיוון שהמידע נגיש בשרת Thingspeak, ניתן לבדוק את מצבו של המטופל מרחוק מכל מקום על פני כדור הארץ. מלבד פשוט לראות את המידע המתמיד של מטופל, אנו יכולים לנצל מידע זה להבנה מהירה ולריפוי בריאותו של המטופל על ידי מומחים מתאימים.