IOT ашиглан зүүх боломжтой эрүүл мэндийн систем: 8 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Одоогийн ажилд мэдрэгчийг ороосон байна

өмсдөг цув бөгөөд энэ нь хэрэглэгчийн температур, ЭКГ, байрлал, цусны даралт, АД -ыг хэмжиж ThingSpeak серверээр дамжуулдаг. Энэ нь хэмжсэн өгөгдлийн график дүрслэлийг харуулдаг. Мэдээллийн хувиргалтыг Arduino -ийн үндсэн үндсэн хянагч гүйцэтгэдэг. Мэдрэгчийг хэмжих үед Arduino програмыг ажиллуулах бөгөөд ThingSpeak API түлхүүрийг програмд оруулсан болно.

Алхам 1: бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тооцоолох

1. Arduino UNO

2. LM75 (Температур мэдрэгч)

3. AD8232 (ЭКГ мэдрэгч)

4. HW01 (Пульс мэдрэгч)

5. ESP8266 (Wi-Fi модуль)

6. Хоёртын утас

7. Дебаг хийх зориулалттай USB кабель

8. 4 (9v) лити -ион батерейны багц

9. Борооны цув

10. Хөвөн хайрцаг (25X25см)

11. 2 савхтай цавуу буу.

Алхам 2: LM75 ба Arduino -ийг холбох

LM75 нь Arduino -той I2C протоколыг агуулдаг. Тиймээс температур нь мэдрэмтгий бөгөөд үүнийг 9 битийн дельта сигма аналог ашиглан дижитал хөрвүүлэгч ашиглан тоон өгөгдөл болгон хөрвүүлэх болно. LM75 нарийвчлалтай тул хэрэглэгчийн температурыг хэмжихэд ашигладаг. Мэдрэгчийн нягтрал нь 9 бит бөгөөд 7 битийн боол хаягтай. Тиймээс өгөгдлийн формат нь боолын хаягтай хоёр нэмэлт юм. LM75 мэдрэгчийн ажиллах давтамж нь 400 кГц юм. LM75 нь дуу чимээ багатай орчинд харилцаа холбооны найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх зорилгоор бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр агуулдаг.

Arduino зүү A4 ба A5 нь хоёр утастай интерфэйстэй бөгөөд LM75 -ийн SDA ба SCL зүүтэй холбогддог.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (Аналог IN)

SDA ---- A4 (Аналог IN)

VCC-3.3V

GND ---- GND

Алхам 3: Пульс модуль ба Arduino хоёрын хоорондох холболт

Энэ ажилд импульсийн мэдрэгчийг ашигладаг. Пульс мэдрэгч нь сайн зохион бүтээгдсэн Plug and Play мэдрэгч бөгөөд хэрэглэгчийн тусламжтайгаар зүрхний цохилт, импульсийн цохилтын өгөгдлийг шууд дамжуулж, хүссэн газраа тэжээж болно.

Импульсийн мэдрэгчийг Arduino Uno Board -т дараах байдлаар холбоно уу: + 5V ба - GND S tO A0 хүртэл. LCD -ийг Arduino Uno Board -т дараах байдлаар холбоно уу: VSS -ээс +5V ба VDD -аас GND, RS -аас 12 хүртэл, RW -аас GND ба E -ээс D11 ба D4 -аас D5 ба D5 -аас D4 ба D6 -аас D3 ба D7 -аас D2 ба A/VSS +5V ба K/VDD -ээс GND хүртэл. 10K потенциометрийг дараах байдлаар LCD -д холбоно уу: Мэдээллийг v0, VCC -ээс +5В хүртэл. LED -ийг Arduino -д дараах байдлаар холбоно уу: LED1 (RED, анивчих Pin) -ийг D13 руу, LED2 -ийг (НОГООН, бүдгэрэх ханш) D8 руу холбоно уу.

PULSE мэдрэгч ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Мэдрэгч арьсанд хүрэхэд мэдрэгч дээрх LED анивчдаг.

Алхам 4: ЭКГ мэдрэгч ба Arduino хоорондын холболт

AD8232 ЭКГ мэдрэгч нь Arduino -той холбогддог бөгөөд электродыг зүүн гар, баруун гар, баруун хөл дээр байрлуулдаг. Энэ тохиолдолд баруун хөлийн хөтөч нь хэлхээнд хариу өгөх үүргийг гүйцэтгэдэг. Зүрхний цахилгаан үйл ажиллагааг хэмждэг электродуудаас гурван оролт байдаг бөгөөд үүнийг LED -ээр зааж өгөх болно. Дуу чимээг багасгахын тулд багажийн өсгөгч (BW: 2KHz) ашигладаг бөгөөд хөдөлгөөнт олдвор ба электродын хагас эсийн потенциалыг багасгахын тулд хоёр өндөр дамжуулагч шүүлтүүрийг ашигладаг. AD8232 нь гурван электродын тохиргоогоор хийгдсэн байдаг.

ХОЛБОГДОХ: Зүүн гарын электродыг AD8232 -ийн +IN зүү, баруун гарны электродыг AD8232 -ийн -IN зүүтэй холбож, баруун хөлний эргэлтийг AD8232 -ийн RLDFB зүүтэй холбосон болно. Энэ мэдрэгчийн илрүүлэлт нь AC эсвэл DC юм. Үүний тулд AC ашигладаг. LO-pin нь Arduino-ийн аналог зүү (11) -тэй, LO+ зүү нь Arduino-ийн аналог зүү (10) -тай холбогдсон бөгөөд электродуудаас гаралт нь Arduino-ийн A1 зүүтэй холбогдсон байна.

ЭКГ мэдрэгч ------ Arduino

LO- ------ Аналог зүү (11)

LO+ ------ Аналог зүү (10)

Гаралт ------ A1

Өвчтөний биед байрлуулсан электродууд нь зүрхний цохилт өгөх үед зүрхний булчингийн деполяризациас үүдэлтэй арьсан дээрх электро потенциалын өчүүхэн өөрчлөлтийг илрүүлдэг. ЭКГ дохиог хэмжихдээ хэвийн бус нөхцөлд PR интервал ба QR интервалын үе ба далайцын үргэлжлэх хугацаа харилцан адилгүй байдаг. Хэвийн бус байдлыг Arduino програмчлалд тодорхойлсон болно.

ЭКГ -ын хэвийн үзүүлэлтүүд ЭКГ -ын хэвийн бус үзүүлэлтүүд

P долгион 0.06-0.11 <0.25 ------------------------------------------- --------- Хавтгай буюу урвуу Т долгион Титэм ишеми

QRS комплекс <0.12 0.8-1.2 ------------------------------------------- ------- QRS Bundle салбар блок нэмэгдсэн

T Wave 0.16 <0.5 --------------------------------------------- ------------------ PR AV блок нэмэгдсэн

QT интервал 0.36-0.44 --------------------------------------------- --------------- QT интервалын богино гиперкальциеми

PR интервал 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Урт PR, QRS өргөн, QT богино гиперкалиеми

ЭКГ дохионы хэвийн бус байдлыг харуулдаг бөгөөд үүнийг Arduino кодчилолд оруулах бөгөөд хэвийн бус байдал гарсан тохиолдолд тухайн гар утасны дугаар руу анхааруулах мессеж болгон илгээх болно. Бидэнд тусдаа номын сангийн файл байгаа бөгөөд үүнийг програмд оруулсан болно

Алхам 5: Wi-Fi модуль ба Arduino-той холбогдох

ESP8266 Wi-Fi модуль нь IoT-ийн эцсийн боловсруулалтанд ашиглаж болох хямд өртөгтэй бие даасан утасгүй дамжуулагч юм. ESP8266 Wi-Fi модуль нь суулгагдсан програмуудад интернет холболт хийх боломжийг олгодог. Энэ нь сервер/үйлчлүүлэгчтэй холбогдохын тулд TCP/UDP холбооны протоколыг ашигладаг. ESP8266 Wi-Fi модультай холбогдохын тулд микроконтроллер нь AT командыг ашиглах шаардлагатай. Микроконтроллер нь ESP8266-01 Wi-Fi модультай UART ашиглан Baud-ийн хурдыг зааж өгдөг (Өгөгдмөл 115200).

ТАЙЛБАР:

1. ESP8266 Wi-Fi модулийг Arduino IDE ашиглан програмчилж болох бөгөөд ингэхийн тулд та Arduino IDE-д цөөн хэдэн өөрчлөлт оруулах хэрэгтэй. Нэгдүгээрт, Arduino IDE ба Нэмэлт самбар менежерийн URL -ийн хэсэг дэх Файл -> Тохиргоо руу очно уу. Одоо Tools -> Board -> Board Board Manager руу ороод хайлтын талбараас ESP8266 -ийг хайж олоорой. ESP8266 хамтлагийн ESP8266 -ийг сонгоод суулгах дээр дарна уу.

2.. ESP8266 модуль нь 3.3V цахилгаан хангамж дээр ажилладаг бөгөөд үүнээс илүү том зүйл, жишээлбэл 5V гэх мэт нь SoC -ийг устгах болно. Тиймээс ESP8266 ESP-01 модулийн VCC зүү ба CH_PD зүү нь 3.3V тэжээлд холбогдсон байна.

3. Wi-Fi модуль нь програмчлалын горим ба ердийн горим гэсэн хоёр горимтой. Програмчлалын горимд та програм эсвэл програмыг ESP8266 модульд байршуулах боломжтой бөгөөд ердийн горимд байршуулсан програм эсвэл програм хангамж хэвийн ажиллах болно.

4. Програмчлалын горимыг идэвхжүүлэхийн тулд GPIO0 зүүг GND -тэй холбох ёстой. Хэлхээний диаграммд бид SPDT унтраалгыг GPIO0 зүү рүү холбосон. SPDT хөшүүргийг сольсноор ESP8266 програмчлалын горим (GPIO0 нь GND -д холбогдсон) болон хэвийн горим (GPIO0 нь GPIO зүүгээр ажилладаг) хооронд шилжих болно. Мөн RST (Reset) нь програмчлалын горимыг идэвхжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. RST зүү нь LOW идэвхтэй зүү бөгөөд GND товчлуураар холбогддог. Тиймээс товчлуур дарагдах бүрт ESP8266 модуль дахин тохируулагдах болно.

Холболт:

ESP8266 модулийн RX ба TX зүү нь Arduino самбар дээрх RX ба TX зүүтэй холбогддог. ESP8266 SoC нь 5V -ийг тэсвэрлэх чадваргүй тул Arduino -ийн RX зүү нь 1KΩ ба 2.2KΩ резистороос бүрдэх түвшний хөрвүүлэгчээр холбогддог.

Wi-Fi модуль ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (Ер нь нээлттэй)

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

TX ---------------- Arduino-ийн TX

RX ----------------- Arduino-ийн RX (Түвшин хөрвүүлэгчээр дамжуулан)

Холбож, тохируулсны дараа:

Програмчлалын горим дахь ESP8266 (GPIO0 нь GND -д холбогдсон) бөгөөд Arduino -г системд холбоно. ESP8266 модулийг асаасны дараа RST товчийг дарж Arduino IDE -ийг нээнэ үү. Удирдах зөвлөлийн сонголтуудаас (Хэрэгсэл -> Самбар) "Ерөнхий ESP8266" самбарыг сонгоно уу. IDE дээр тохирох портын дугаарыг сонгоно уу. Одоо, Blink Sketch -ийг нээж, LED зүүг 2 болгон өөрчил. Энд 2 гэдэг нь ESP8266 модулийн GPIO2 зүү гэсэн үг юм. Байршуулахаас өмнө GPIO0 нь GND -тэй холбогдсон эсэхийг шалгаад RST товчийг дарна уу. Байршуулах товчлуур дээр дарахад кодыг хөрвүүлэх, байршуулахад хэсэг хугацаа шаардагдана. IDE -ийн доод хэсэгт та ахиц дэвшлийг харж болно. Хөтөлбөрийг амжилттай байршуулсны дараа та GPIO0 -ийг GND -ээс устгаж болно. GPIO2 -т холбогдсон LED анивчих болно.

Алхам 6: Хөтөлбөр

Энэхүү програм нь LM75, Pulse модуль, ЭКГ мэдрэгч, Wi-Fi модулийг Arduino руу холбоход зориулагдсан болно

Алхам 7: ThingSpeak серверийн тохиргоо

ThingSpeak бол програмын платформ юм. зүйлсийн интернет. Энэ бол MATLAB анализтай нээлттэй платформ юм. ThingSpeak нь мэдрэгчийн цуглуулсан өгөгдлийн эргэн тойронд програм бүтээх боломжийг олгодог. ThingSpeak-ийн онцлог шинж чанарууд нь: бодит цагийн мэдээлэл цуглуулах, мэдээлэл боловсруулах, дүрслэл, апп, залгаас

ThingSpeak -ийн гол цөм нь ThingSpeak суваг юм. Мэдээллийг хадгалахад суваг ашигладаг. Суваг бүр нь ямар ч төрлийн өгөгдөлд зориулсан 8 талбар, байршлын 3 талбар, статусын 1 талбарыг агуулдаг. ThingSpeak сувагтай болсны дараа та өгөгдлийг суваг дээр нийтэлж, ThingSpeak -д өгөгдлийг боловсруулж, дараа нь аппликешндээ өгөгдлийг авах боломжтой болно.

АЛХАМ:

1. ThingSpeak дээр данс үүсгэх.

2. Шинэ суваг үүсгээд түүнийгээ нэрлэ.

3. Тэгээд 3 файл үүсгэж, бүртгүүлсэн болгонд нэрийг нь зааж өгөөрэй.

4. ThingSpeak сувгийн ID -г анхаарна уу.

5. API түлхүүрийг анхаарна уу.

6. ESP8266 -аас өгөгдөл дамжуулахын тулд үүнийг Програмд дурдах хэрэгтэй.

7. Одоо өгөгдлийг дүрслэн харуулах болно.

Алхам 8: Дүгнэлтийн тохиргоо (Тоног төхөөрөмж)

Манай төслийн техник хангамжийн тохиргоо нь төслийн бүх тоног төхөөрөмжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг бөгөөд өвчтөний тав тухтай байдлыг хангах үүднээс өмсөх зориулалттай цуваар хийж, оруулна. Мэдрэгчтэй пальтог бидний гараар хийсэн бөгөөд хэрэглэгчдэд алдаагүй хэмжилт хийх боломжийг олгодог. Хэрэглэгчийн биологийн өгөгдөл, мэдээлэл нь ThingSpeak серверт хадгалагдаж, урт хугацааны дүн шинжилгээ хийж, хяналт тавьдаг. Энэ бол эрүүл мэндийн тогтолцоонд хамрагдсан төсөл юм

ТОХИРУУЛАХ:

1. Хөвөн хайрцаг доторх хэлхээг байрлуул.

2. Цавуу буу ашиглан хайрцагт бэхлэх боломжтой болгодог.

3. Зайг Arduino -ийн VIN -тэй холбож, батерейны эерэг терминал руу холбоно уу.

4. Дараа нь цавуу буу ашиглан хайрцгийг цувны дотор талд бэхлээрэй.

Алдаагүй кодчилол хийсний дараа програм хэрэгжиж, Senor гаралтыг Arduino гаралтын дэлгэц гэх мэт платформ дээр харах боломжтой бөгөөд дараа нь мэдээллийг ThingSpeak Cloud руу вэбээр дамжуулж, бид үүнийг дэлхий дээр дүрслэхэд бэлэн болно. платформ. Вэб интерфэйсийг илүү сайн интерфэйс, туршлагатай болгохын тулд өгөгдлийг дүрслэх, удирдах, дүн шинжилгээ хийх илүү олон функцийг хэрэгжүүлэх зорилгоор боловсруулж болно. Санал болгож буй ажлын тохиргоог ашигласнаар эмч өвчтөний биеийн байдлыг 24*7 хэмжих боломжтой бөгөөд өвчтөний байдал дахь огцом өөрчлөлтийг эмч эсвэл эмнэлгийн ажилтнуудад хундага өргөж мэдэгдэх замаар мэдэгддэг. Үүнээс гадна Thingspeak сервер дээр мэдээлэл авах боломжтой байдаг тул өвчтөний биеийн байдлыг дэлхийн аль ч газраас алсаас шалгаж болно. Өвчтөний өнгөрсөн үеийн мэдээллийг олж харахаас гадна бид энэ мэдээллийг хурдан ойлгох, өвчтөний эрүүл мэндийг эмчлэх зорилгоор холбогдох мэргэжилтнүүдийн тусламжтайгаар ашиглаж болно.