Tragbares Gesundheitssystem mit IOT - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

In der vorliegenden Arbeit sind die Sensoren eingewickelt in

der tragbare Mantel und misst Temperatur, EKG, Position, Blutdruck und BPM des Benutzers und sendet sie über den ThingSpeak-Server. Es zeigt eine grafische Darstellung der gemessenen Daten an. Die Datentransformation wird vom Hauptkerncontroller von Arduino durchgeführt. Wenn die Sensoren gemessen werden, führt Arduino das Programm aus und auch der ThingSpeak-API-Schlüssel wird in das Programm eingefügt.

Schritt 1: Benötigte Komponenten

1. Arduino UNO

2. LM75 (Temperatursensor)

3. AD8232 (EKG-Sensor)

4. HW01 (Impulssensor)

5. ESP8266 (Wi-Fi-Modul)

6. Binärdrähte

7. USB-Kabel zum Debuggen

8. Lithium-Ionen-Akku mit 4 (9 V)

9. Regenmantel

10. Baumwollbox (25X25cm)

11. Klebepistole mit 2 Sticks.

Schritt 2: LM75 und Arduino verbinden

Der LM75 verwendet das I2C-Protokoll mit Arduino. Die Temperatur wird also erfasst und mit dem eingebauten 9-Bit-Delta-Sigma-Analog-Digital-Wandler in digitale Daten umgewandelt. Aufgrund der Genauigkeit des LM75 wird es verwendet, um die Temperatur des Benutzers zu messen. Der Sensor hat eine Auflösung von 9 Bit und eine 7-Bit-Slave-Adresse. das Datenformat ist also das Zweierkomplement mit der Slave-Adresse. Die Betriebsfrequenz des LM75-Sensors beträgt 400KHz. Der LM75 enthält einen Tiefpassfilter, um die Kommunikationszuverlässigkeit in geräuschvollen Umgebungen zu erhöhen.

Der Arduino-Pin A4 und A5 beinhaltet eine Zweidraht-Schnittstellenkommunikation, so dass er mit dem SDA- und SCL-Pin von LM75 verbunden wird.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (Analog IN)

SDA ---- A4 (Analog IN)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Schritt 3: Verbindung zwischen Pulsmodul und Arduino

In dieser Arbeit wird der Pulssensor verwendet. Der Pulssensor ist ein gut gestalteter Plug-and-Play-Sensor, über den der Benutzer Live-Herzfrequenz- oder Pulsfrequenzdaten aufnehmen und sie überall füttern kann.

Verbinden Sie den Pulssensor wie folgt mit dem Arduino Uno Board: + bis +5V und - an GND S an A0. Schließen Sie das LCD wie folgt an das Arduino Uno Board an: VSS an +5V und VDD an GND und RS an 12 und RW an GND und E an D11 und D4 an D5 und D5 an D4 und D6 an D3 und D7 an D2 und A/VSS an +5V und K/VDD an GND. Schließen Sie das 10K-Potentiometer wie folgt an das LCD an: Daten an v0 und VCC an +5V. Verbinden Sie die LED wie folgt mit Arduino: LED1 (ROT, Blink-Pin) mit D13 und LED2 (GRÜN, Fade Rate) mit D8.

IMPULS-Sensor ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Wenn der Sensor die Haut berührt, blinkt die LED am Sensor.

Schritt 4: Verbindung zwischen EKG-Sensor und Arduino

Der EKG-Sensor AD8232 ist mit Arduino verbunden und die Elektroden werden am linken Arm, rechten Arm und rechten Bein platziert. Dabei dient der rechte Beinantrieb als Feedback zur Schaltung. Es gibt drei Eingänge von den Elektroden, es misst die elektrische Aktivität des Herzens und wird durch LED angezeigt. Um das Rauschen zu reduzieren, wird der Instrumentenverstärker (BW: 2KHz) verwendet und zwei Hochpassfilter werden verwendet, um die Bewegungsartefakte und das Elektroden-Halbzellenpotential zu reduzieren. AD8232 ist als Drei-Elektroden-Konfiguration konfiguriert.

ANSCHLUSS: Die linke Armelektrode ist mit dem +IN-Pin von AD8232 verbunden und die rechte Armelektrode ist mit dem -IN-Pin von AD8232 verbunden und die rechte Beinrückkopplung ist mit dem RLDFB-Pin von AD8232 verbunden. Die Erkennung von Ableitungen in diesem Sensor ist AC oder DC. Dafür wird Wechselstrom verwendet. Der LO-Pin ist mit dem Analog-Pin (11) von Arduino verbunden und der LO+-Pin ist mit dem Analog-Pin (10) des Arduino verbunden und der Ausgang der Elektroden ist mit dem A1-Pin von Arduino verbunden.

EKG-Sensor ------ Arduino

LO- ------ Analoger Pin(11)

LO+ ------ Analoger Pin(10)

Ausgang ------ A1

Die am Körper des Patienten platzierten Elektroden erfassen die kleinen Änderungen des Elektropotentials auf der Haut, die durch die Depolarisation des Herzmuskels während des Erreichens des Herzschlags entstehen, anders als bei einem herkömmlichen Dreifach-EKG, bei dem Elektroden an den Gliedmaßen und der Brust des Patienten angebracht werden. Bei der Messung des EKG-Signals werden die PR-Intervall- und QR-Intervall-Phase und -Amplitudendauer unter anormalen Bedingungen variiert. Die Auffälligkeiten sind in der Arduino-Programmierung definiert.

Normale EKG-Parameter Anormale EKG-Parameter

P-Welle 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------------------ --------- Flache oder invertierte T-Wellen Koronare Ischämie

QRS-Komplex <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------------------ ------- Erhöhter QRS-Bundle-Zweigblock

T-Welle 0,16 <0,5 ---------------------------------------------- ------------------ Erhöhter PR AV-Block

QT-Intervall 0,36-0,44 --------------------------------------------------------- -------------- Kurzes QT-Intervall Hyperkalzämie

PR-Intervall 0,12-0,20 --------------------------------------------------------- ------ Lange PR, QRS breit, QT kurz Hyperkaliämie

zeigt die Anomalien im EKG-Signal an, die in die Arduino-Codierung aufgenommen werden und wenn die Anomalien auftreten, wird sie als Warnmeldung an die jeweiligen Mobiltelefonnummern gesendet. Wir haben eine separate Bibliotheksdatei, die im Programm enthalten ist

Schritt 5: Verbinden von Wi-Fi-Modul und Arduino

Das ESP8266 Wi-Fi-Modul ist ein kostengünstiger eigenständiger drahtloser Transceiver, der für Endpunkt-IoT-Entwicklungen verwendet werden kann. Das ESP8266 Wi-Fi-Modul ermöglicht die Internetverbindung zu eingebetteten Anwendungen. Es verwendet das TCP/UDP-Kommunikationsprotokoll, um eine Verbindung mit dem Server/Client herzustellen. Um mit dem ESP8266 Wi-Fi-Modul zu kommunizieren, muss der Mikrocontroller einen Satz von AT-Befehlen verwenden. Der Mikrocontroller kommuniziert mit dem ESP8266-01 Wi-Fi-Modul unter Verwendung von UART mit der angegebenen Baudrate (Standard 115200).

ANMERKUNGEN:

1. Das ESP8266 Wi-Fi-Modul kann mit der Arduino IDE programmiert werden. Dazu müssen Sie einige Änderungen an der Arduino IDE vornehmen. Gehen Sie zuerst zu Datei -> Einstellungen in der Arduino IDE und im Abschnitt URLs des zusätzlichen Boards-Managers. Gehen Sie nun zu Tools –> Board –> Boards Manager und suchen Sie im Suchfeld nach ESP8266. Wählen Sie den ESP8266 von ESP8266 Community aus und klicken Sie auf Installieren.

2.. Das ESP8266-Modul arbeitet mit einer 3,3-V-Stromversorgung und alles, was darüber hinausgeht, wie beispielsweise 5 V, zerstört den SoC. Der VCC-Pin und der CH_PD-Pin des ESP8266 ESP-01-Moduls sind also mit einer 3,3-V-Versorgung verbunden.

3. Das Wi-Fi-Modul verfügt über zwei Betriebsmodi: Programmiermodus und Normalmodus. Im Programmiermodus können Sie das Programm oder die Firmware auf das ESP8266-Modul hochladen und im Normalmodus wird das hochgeladene Programm oder die Firmware normal ausgeführt.

4. Um den Programmiermodus zu aktivieren, muss der GPIO0-Pin mit GND verbunden werden. Im Schaltplan haben wir einen SPDT-Schalter an den GPIO0-Pin angeschlossen. Das Umschalten des SPDT-Hebels schaltet den ESP8266 zwischen dem Programmiermodus (GPIO0 ist mit GND verbunden) und dem normalen Modus (GPIO0 fungiert als GPIO-Pin) um. Außerdem spielt RST (Reset) eine wichtige Rolle bei der Aktivierung des Programmiermodus. Der RST-Pin ist ein aktiver LOW-Pin und daher über einen Taster mit GND verbunden. Jedes Mal, wenn die Taste gedrückt wird, wird das ESP8266-Modul zurückgesetzt.

Verbindung:

Die RX- und TX-Pins des ESP8266-Moduls sind mit den RX- und TX-Pins auf der Arduino-Platine verbunden. Da der ESP8266-SoC keine 5 V tolerieren kann, wird der RX-Pin von Arduino über einen Pegelwandler verbunden, der aus einem 1KΩ- und einem 2,2KΩ-Widerstand besteht.

WLAN-Modul ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (normalerweise geöffnet)

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

TX ---------------- TX von Arduino

RX ----------------- RX von Arduino (Through Level Converter)

Nach dem Anschließen und Konfigurieren:

Der ESP8266 im Programmiermodus (GPIO0 ist mit GND verbunden), verbinden den Arduino mit dem System. Sobald das ESP8266-Modul eingeschaltet ist, drücken Sie die RST-Taste und öffnen Sie die Arduino IDE. Wählen Sie in den Board-Optionen (Tools –> Board) das Board „Generic ESP8266“aus. Wählen Sie die entsprechende Portnummer in der IDE aus. Öffnen Sie nun die Blink-Skizze und ändern Sie den LED-Pin auf 2. Hier bedeutet 2 den GPIO2-Pin des ESP8266-Moduls. Stellen Sie vor dem Hochladen sicher, dass GPIO0 zuerst mit GND verbunden ist und drücken Sie dann die RST-Taste. Klicken Sie auf die Schaltfläche Hochladen und der Code wird eine Weile brauchen, um zu kompilieren und hochzuladen. Sie können den Fortschritt unten in der IDE sehen. Sobald das Programm erfolgreich hochgeladen wurde, können Sie den GPIO0 von GND entfernen. Die an GPIO2 angeschlossene LED blinkt.

Schritt 6: Programm

Das Programm dient zur Anbindung von LM75, Pulsmodul, EKG-Sensor und Wi-Fi-Modul an Arduino

Schritt 7: ThingSpeak Server-Setup

ThingSpeak ist eine Anwendungsplattform für. das Internet der Dinge. Es ist eine offene Plattform mit MATLAB Analytics. Mit ThingSpeak können Sie eine Anwendung rund um die von Sensoren gesammelten Daten erstellen. Zu den Funktionen von ThingSpeak gehören: Echtzeit-Datenerfassung, Datenverarbeitung, Visualisierungen, Apps und Plugins

Das Herzstück von ThingSpeak ist ein ThingSpeak-Kanal. Ein Kanal wird verwendet, um die Daten zu speichern. Jeder Kanal enthält 8 Felder für jeden Datentyp, 3 Standortfelder und 1 Statusfeld. Sobald Sie einen ThingSpeak-Kanal haben, können Sie Daten auf dem Kanal veröffentlichen, ThingSpeak die Daten verarbeiten lassen und dann Ihre Anwendung die Daten abrufen lassen.

SCHRITTE:

1. Erstellen Sie ein Konto in ThingSpeak.

2. Erstellen Sie einen neuen Kanal und benennen Sie ihn.

3. Und erstellen Sie 3 Felder und geben Sie seinen Namen für jedes Feld an.

4. Notieren Sie sich die Kanal-ID von ThingSpeak.

5. Notieren Sie sich den API-Schlüssel.

6. Und erwähnen Sie es im Programm, um die Daten vom ESP8266 zu übergeben.

7. Jetzt werden visualisierte Daten erhalten.

Schritt 8: Abschluss-Setup (Hardware)

Das Hardware-Setup unseres Projekts Es enthält alle Hardware-Komponenten des Projekts und wird verpackt und in einen tragbaren Mantel für den Patienten bequem eingefügt. Der Mantel mit Sensoren wird von uns hergestellt und bietet den Benutzern eine fehlerfreie Messung. Die biologischen Daten des Benutzers. Die Informationen werden auf dem ThingSpeak-Server zur langfristigen Analyse und Überwachung gespeichert. Darum geht es bei dem Projekt im Gesundheitssystem

ERSTELLEN:

1. Platzieren Sie die Schaltkreise in der Baumwollbox.

2. Verwenden Sie eine Klebepistole, damit sie an der Box befestigt werden kann.

3. Verbinden Sie die Batterie mit der VIN von Arduino mit dem Pluspol der Batterie und GND von Arduino mit dem Minuspol der Batterie

4. Dann befestigen Sie die Box mit einer Klebepistole an der Innenseite des Mantels.

Sobald die fehlerfreie Codierung eingerichtet ist, wird das Programm ausgeführt und man ist bereit, die Senor-Ausgabe auf einer Plattform wie dem Arduino-Ausgabedisplay zu sehen und später werden die Informationen über das Web an die ThingSpeak Cloud übertragen und wir werden sie auf der Welt visualisieren Plattform. Die Webschnittstelle kann für die Implementierung von mehr Funktionalität in der Datenvisualisierung, -verwaltung und -analyse entwickelt werden, um dem Benutzer eine bessere Schnittstelle und Erfahrung zu bieten. Durch die Verwendung des Setups der vorgeschlagenen Arbeit kann der Arzt den Zustand des Patienten rund um die Uhr überprüfen und alle abrupten Änderungen des Patientenstatus werden dem Arzt oder dem paramedizinischen Personal durch eine Toastbenachrichtigung mitgeteilt. Da die Informationen über den Thingspeak-Server zugänglich sind, kann der Zustand des Patienten von überall auf der Welt aus der Ferne überprüft werden. Abgesehen davon, dass wir nur die durchlässigen Informationen eines Patienten sehen, können wir diese Informationen zum schnellen Verständnis und zur Heilung der Gesundheit des Patienten durch entsprechende Experten verwenden.