60 Trang 11 TÓM TẮT Trong bài luận văn này, nhóm thực hiện đã “Thiết kế và thi công hệ thống theo dõi bệnh nhân và quản lý phòng bệnh qua Webserver”, hệ thống giám sát số liệu trong thờ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT MÁY TÍNH THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG THEO DÕI BỆNH NHÂN VÀ QUẢN LÝ PHÕNG BỆNH QUA WEBSERVER GVHD: ThS NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: TRƯƠNG TẤN PHƯỚC LÊ THÀNH ĐẠT SKL009673 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG THEO DÕI BỆNH NHÂN VÀ QUẢN LÝ PHÕNG BỆNH QUA WEBSERVER GVHD: ThS NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: TRƢƠNG TẤN PHƢỚC 12119146 LÊ THÀNH ĐẠT 14141562 TP Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2022 CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 12 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên MSSV Trƣơng Tấn Phƣớc 12119146 Lê Thành Đạt 14141562 Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Ngô Lâm Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống theo dõi bệnh nhân quản lý phòng bệnh qua Webserver Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Giáo trình kỹ thuật số - Sách Arduino lập trình IOT - Giáo trình thực tập vi xử lý - Lập trình điều khiển xa với ESP32 Arduino Sản phẩm: Hệ thống theo dõi bệnh nhân quản lý phòng bệnh qua webserver TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Nguyễn Ngơ Lâm i CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 12 năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên sinh viên MSSV Trƣơng Tấn Phƣớc 12119146 Lê Thành Đạt 14141562 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật máy tính – Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử viễn thông Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống theo dõi bệnh nhân quản lý phòng bệnh qua Webserver Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……………… (Bằng chữ: ) Giảng viên hƣớng dẫn Nguyễn Ngô Lâm i ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự Do – Hạnh phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2022 BẢN GIẢI TRÌNH CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CNKT MÁY TÍNH Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống theo dõi bệnh nhân quản lý phòng bệnh thong qua Web Server Tên sinh viên: Lê Thành Đạt MSSV: 14141562 Tên sinh viên: Trƣơng Tấn Phƣớc MSSV: 12119146 GVHD: Th.S Nguyễn Ngô Lâm Hội đồng bảo vệ HĐ 1, phòng A3-403, ngày 03 tháng 01 năm 2023 Giải trình chỉnh sửa báo cáo đồ án tốt nghiệp: TT Nội dung góp ý Hội đồng Kết chỉnh sửa, bổ sung Ghi Chỉnh sửa lỗi tả, lỗi Đã kiểm tra sữa chữa lỗi dính chữ tả, lỗi dính chữ Chỉnh sửa lƣu đồ giải thuật Đã chỉnh sửa lƣu đồ giải thuật sai sót hình 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 Phân tích tính tốn lại phần tính tốn chi tiết Đã bổ sung, đánh giá, chỉnh sửa phần tính tốn chi tiết lựa chọn linh kiện Thực trích dẫn tài liệu Đã trích dẫn cập nhật thêm tham khảo Xác nhận trƣởng ngành (Ký họ tên) nguồn tài liệu tham khảo Xác nhận GVHD (Ký họ tên) Nhóm thực báo cáo (Ký họ tên) Nguyễn Ngô Lâm Trƣơng Tấn Phƣớc Lê Thành Đạt ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 12 năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên MSSV Trƣơng Tấn Phƣớc 12119146 Lê Thành Đạt 14141562 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật máy tính – Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử viễn thông Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống theo dõi bệnh nhân quản lý phòng bệnh qua Webserver Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……………… (Bằng chữ: ) Giảng viên phản biện iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án tốt nghiệp chúng em đƣợc giúp đỡ hỗ trợ đến từ thầy cơ, quan tâm từ gia đình bạn bè đồng hành Lời nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn thầy Nguyễn Ngô Lâm hƣớng dẫn chúng em thực đề tài Từ bắt đầu đề tài bƣớc chọn lọc, chúng em đƣợc thầy góp ý nhiều để chọn đƣợc đề tài phù hợp, thực chúng em đƣợc thầy hỗ trợ nhiều để vƣợt qua khó khăn khoảng thời gian nghiên cứu thực đồ án Nhóm thực đồ án muốn gửi tới thầy cô giảng viên trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM đặc biệt thầy cô khoa đào tạo Chất Lƣợng Cao lời cảm ơn sâu sắc tận tâm truyền đạt kiến thức sở chuyên ngành để chúng em ứng dụng nghiên cứu thực đề tài Trong q trình thực đồ án cịn nhiều thiếu sót nên nhóm mong nhận đƣợc nhiều sƣ góp ý từ thầy để cải thiện hệ thống nhiều có tính ứng dụng cao thực tế TP Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 12 năm 2022 iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC TÓM TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG 11 CÁC TỪ VIẾT TẮT 12 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 14 1.1 Giới thiệu 14 1.2 Mục tiêu đề tài 14 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu 14 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 14 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 15 1.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 15 1.4 Bố cục đề tài 15 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Tổng quan nhịp tim, nồng độ Oxy máu thân nhiệt ngƣời 17 2.1.1 Nhịp tim 17 2.1.2 Nồng độ Oxy máu 17 2.1.3 Thân nhiệt thể ngƣời 17 2.1.4 Kết luận 18 2.2 Linh kiện đƣợc sử dụng 18 2.2.1 ESP32 Node MCU 18 2.2.2 Module cảm biến nhịp tim nồng độ oxy máu MAX30102 [7] 21 2.2.3 Module cảm biến nhiệt độ thể MLX90614 26 2.2.4 TFT7735 1.8inch 33 2.3 Chuẩn giao tiếp SPI 34 2.3.1 Giới thiệu 34 2.3.2 Cách hoạt động I2C 35 2.4 Ngơn ngữ lập trình thƣ viện sử dụng 36 v 2.4.1 Ngơn ngữ lập trình Php 36 2.4.2 Ngơn ngữ lập trình Java 36 2.4.3 Giao thức HTTP truyền tải liệu client server 37 2.4.4 Firebase, Firebase realtime database Firebase Authentication 38 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 40 3.1 Giới thiệu 40 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 40 3.1.2 Sơ đồ khối 40 3.1.3 Hoạt động hệ thống 41 3.2 Thiết kế hệ thống phần cứng 42 3.2.1 Khối đo nhịp tim nồng độ oxy máu 42 3.2.2 Khối đo thân nhiệt 44 3.2.3 Khối nút nhấn 45 3.2.4 Khối buzzer 47 3.2.5 Khối hiển thị hình TFT 48 3.2.6 Khối xử lý trung tâm 49 3.2.7 Khối nguồn 52 CHƢƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 53 4.1 Giới thiệu 53 4.2 Lắp ráp kiểm tra 53 4.3 Đóng gói thi cơng mơ hình 55 4.4 Lập trình hệ thống 56 4.4.1 Lƣu đồ giải thuật phần cứng 56 4.4.2 Lƣu đồ giải thuật phần mềm web server 60 4.4.3 Giới thiệu phần mềm lập trình ứng dụng di động Android Studio 63 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ 65 5.1 Kết 65 5.1.1 Mơ hình chạy thực tế 65 5.1.2 Giao diện App Android 67 5.2 Kết so sánh 69 5.2.1 So sánh thông số nhịp tim SpO2 mạch qua lần đo khác 69 vi 5.2.2 Link video hoạt động hệ thống: https://www.youtube.com/watch?v=G-izIQbuZF8 71 CHƢƠNG 6: ĐÁNH GIÁ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 72 6.1 Đánh giá 72 6.1.1 Ƣu điểm 72 6.1.2 Nhƣợc điểm 72 6.2 Hƣớng phát triển 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 vii phát triển ứng dụng, sau bấm nút chạy ứng dụng đƣợc cài vào điện thoại thật 64 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ 5.1 Kết 5.1.1 Mơ hình chạy thực tế Khi cấp nguồn hệ thống chƣa thực đo có giao diện nhƣ sau: hình có hiển thị ngày hành hàng đầu hình, giá trị ngƣỡng nhiệt độ hiển thị phía dƣới bên phải hình, đèn cảm biến nhịp tim nồng độ oxy sáng đỏ Hình 5.1: Giao diện hệ thống đƣợc cấp nguồn Giao diện cảm biến nhịp tim nồng độ oxy hoạt động: giá trị nhịp tim hiển thị hàng thứ hai nồng độ oxy SpO2 hiển thị hàng thứ ba hình TFT Màn hình hiển thị hình trái tim bên phải hình đo nhịp tim nồng độ oxy 65 Hình 2: Giao diện cảm biến nhịp tim nồng độ oxy hoạt động Giao diện liệu nhiệt độ, nhịp tim SpO2 đƣợc cập nhật lên firebase: Hình 5.3: Phần cứng gửi liệu đo lên firebase Khi phần cứng đo đƣợc thông số nhiệt độ ngƣỡng đặt, phần cứng phát tín hiệu âm để cảnh báo, tƣơng tự đo đƣợc thơng số nhịp tim q ngƣỡng 100bpm phát cảnh báo 66 5.1.2 Giao diện App Android Giao diện đăng nhập vào ứng dụng: Hình 5.4: Giao diện đăng nhập ứng dụng di động Hình 5.5: Giao diện quản lý bệnh nhân 67 Hình 5.6: Giao diện thay đổi nhiệt độ SpO2 Hình 5.7: Kết liệu đƣợc gửi từ phần cứng 68 Kết việc tải lên thơng tin tình trạng bệnh nhân từ phần cứng bao gồm thông tin nhƣ: mã bệnh nhân sử dụng, thông tin SpO2, nhiệt độ, nhịp tim đƣợc lƣu sở liệu firebase realtime database Giao diện Web ServerGiao diện web server: Hình 5.8: Giao diện web server tổng hợp liệu Giao diện mà nhóm thiết kế đƣợc mơ tả hình 5.14, giao diện tổng hợp tất thông tin thu thập đƣợc từ phần cứng hệ thống phần ứng dụng di động 5.2 Kết so sánh 5.2.1 So sánh thông số nhịp tim SpO2 mạch qua lần đo khác Kết thu đƣợc nhƣ bảng sau: đặt ngón tay lên cảm biến đo, hạn chế xê dịch ngón tay q trình đo Giá trị sau đƣợc đo liên tục khoảng thời gian liên tục, mẫu cách 10 giây sức khỏe trạng thái bình thƣờng 69 Bảng 5.1:Bảng so sánh giá trị nhịp tim SpO2 mơ hình thiết kế Mơ hình thiết kế Lần đo Nhịp tim SpO2 (nhịp/phút) (%) 84 97 66 97 70 97 81 96 77 97 61 97 70 96 65 97 67 97 10 73 97 Sau 10 lần đo trung bình ta thấy nhịp tim mức 70 nhịp/phút SpO2 mức 97 %, nhiên mức dao động thiết bị đo cầm tay mơ hình thiết kế 70 Bảng 5.2: Bảng so sánh giá nhiệt độ mơ hình thiết kế Lần đo Mơ hình thiết kế (°C) 35 35 36 36 36 Sau lần đo đƣợc từ mơ hình trung bình nhiệt độ thể 36°C xấp xỉ với giá trị đo đƣợc thiết bị nhiệt kế điện tử, có sai số Việc sai số có ngun nhân từ vị trí đo, thiết bị nhiệt kế đo vị trí dƣới lƣỡi, cịn mơ hình thiết bị đo tay nên có sai số khó tránh khỏi 5.2.2 Link video hoạt động hệ thống: https://www.youtube.com/watch?v=GizIQbuZF8 71 CHƢƠNG 6: ĐÁNH GIÁ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Đánh giá Sau thời gian thực nhóm thiết kế hoàn thành “ hệ thống theo dõi bệnh nhân quản lý phòng bệnh qua Webserver” thơng qua web server nhóm thiết kế Hệ thống thử nghiệm gồm phần cứng để thu thập thông số giúp phát bệnh nhƣ thân nhiệt, nhịp tim, nồng độ Oxy máu, hệ thống sử dụng thêm ứng dụng di động để ngƣời bệnh sử dụng khai báo thông tin cá nhân Hệ thống giám sát qua web server, web server tổng hợp tất thông tin thu thập đƣợc từ phần cứng hệ thống phần ứng dụng di động 6.1.1 Ưu điểm Phần cứng hệ thống hoạt động tƣơng đối ổn định, thu thập đƣợc thông số sức khỏe bản, phần cứng tƣơng tác với web server thông qua firebase realtimedatabase Phần ứng dụng di động hoạt động ổn định gửi liệu lên sở liệu nhanh chóng, từ sở liệu thơng tin đƣợc hiển thị qua webserver sau nhấn nút cập nhật web server tự động làm để lấy đƣợc thông số cập nhật từ phần cứng hệ thống Phần web server hoạt động với giao diện đơn giản để sử dụng, chức đƣợc xử lý nhanh chóng 6.1.2 Nhược điểm Chƣa đảm bảo đƣợc tiện lợi cho thiết bị thiết bị cần nằm vùng wifi đƣợc thiết lập nguồn DC cố định Nên bị ngắt kết nối internet phần cứng ko hoạt động đƣợc Muốn kết nối với thiết bị phát wifi khác cần nạp lại chƣơng trình Thiết bị ngắt nguồn cúp điện khơng tiếp tục hoạt động khơng có nguồn dự phịng Xuất tình trạng đo nhịp đập giả gõ vào cảm biến Giá trị thân nhiệt xảy sai số tùy thuộc vào vị trí đo nhiệt độ phịng Do đó, thiết bị chƣa 72 đạt đƣợc ổn định xác cao Mã thiết bị phần cứng cố định nên muốn thay đổi mã để thực đo thơng số cho nhiều ngƣời phải nạp lại chƣơng trình Hệ thống web server lƣu lại giá trị thông số đƣợc đo, thông số đo lâu trƣớc khơng hiển thị giới hạn hệ thống Giao diện Web Server chƣa trực quan sinh động, gây khó khan cho ngƣời theo dõi Chƣa chứng thực đƣợc độ xác kết đo hệ thống 6.2 Hƣớng phát triển Ngoài chức hệ thống mà nhóm thiết kế, hệ thống cịn nhiều thiếu sót Với mong muốn hệ thống phát triển tốt đƣợc đƣa ứng dụng thực tế rộng rãi, nhóm liệt kê số hƣớng phát triển có cho đề tài Mặc dù cịn nhiều hạn chế nhƣng đề tài ứng dụng vào thực tế cho bệnh nhân Hệ thống phần cứng đƣợc hỗ trợ module mạnh mẽ hơn, nhỏ gọn (không dây) tự động kết nối wifi thiết bị hoạt động ổn định, xác tích hợp nhiều chức Khắc phục hạn chế hệ thống lƣu lại đƣợc liệu đƣợc cập nhật Bổ sung tính vẽ đồ thị nhịp tim ngƣời bệnh Bổ sung chức giám sát camera qua ứng dụng di động 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] O I Khalaf, "hindawi," 16 11 2021 [Online] Available: https://www.hindawi.com/journals/cmmm/2021/8591036/ [2] M MacGill, "medicalnewstoday," 19 01 2021 [Online] Available: https://www.medicalnewstoday.com/articles/235710 [3] T Hoai, "qdnd.vn," 23 11 2021 [Online] Available: https://www.qdnd.vn/yte/suc-khoe-tu-van/hoi-dap-covid-19-chi-so-spo2-co-y-nghia-nhu-the-nao-voi- benhnhan-covid-19-678335 [4] B v VinMec, "VinMec Intenational Hospital," [Online] Available: https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/suc-khoe-tongquat/huong-dan-theo-doi-nhiet-doco/#:~:text=Ph%E1%BA%A1m%20vi%20b%C3%ACnh%20th%C6%B0%E 1%BB%9Dng%20cho,%2D%200%2C6%C2%B0C [5] E Systems, "Components101," 01 06 2015 [Online] Available: https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/ESP8266NodeMCU-Datasheet.pdf [6] RobotDyn, "NODEMCU ESP8266+CH340G" [Online] Available: https://robotdyn.com/pub/media/0G-00005449==WIFI-NodeM-ESP8266CH340G/DOCS/Schematic==0G-00005449==WIFI-NodeM-ESP8266CH340G.pdf [7] M Integrated, "Maxim Integrated," 09 2014 [Online] Available: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX30102.pdf [8] "Interfacing MAX30100 Pulse Oximeter and Heart Rate Sensor with Arduino" [Online] Available: https://lastminuteengineers.com/max30100-pulse-oximeterheart-rate- sensor-arduino-tutorial/#example-2-reading-red-ir [9] Melexis, "Components101," MELEXIS Microelectronic Integrated Systém, 14 09 2006 [Online] Available: https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/MLX906 14Datasheet.pdf [10] "handsontec," Handson Technology, [Online] Available: https://drive.google.com/file/d/16HNq6Dl0Iff16aOIEeInhyg5I8c4Q1ab/view [11] R Electronics, "rajguruelectronics," Rajguru Electronics (I) Pvt Ltd, [Online] Available: 74 https://www.rajguruelectronics.com/Product/1145/OLED%204%20Pin%2012 8x64%20Display%20module%200.96%20inch%20blue%20color.pdf [12] T Point, "tutorialspoint," [Online] Available: https://www.tutorialspoint.com/javascript/index.htm [13] T P Dinh, "viblo.asia," 05 08 2018 [Online] Available: https://viblo.asia/p/android-java-kotlin-1VgZvw3plAw [14] M contributors, "MDN Web Docs," 21 07 2022 [Online] Available: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Overview [15] I Omisola, "makeuseof," 05 12 2021 [Online] Available: https://www.makeuseof.com/what-is-google-firebase-why-use-it/ [16] ShJos, "geeksforgeeks," 28 06 2019 [Online] Available: https://www.geeksforgeeks.org/firebase-realtime-database-with-operations-inandroid-with-examples/ 75 PHỤ LỤC Hƣớng dẫn sử dụng Đầu tiên để bắt đầu thực theo dõi thông số sức khỏe cần Đăng nhập vào app để thực khai báo thông tin Để hệ thống hoạt động, ta cần phải cấp nguồn 5-12V cho hệ thống Khi hệ thống phát âm để báo hệ thống hoạt động, hình hiển thị cảm biến nhịp tim 76 nồng độ oxy sáng đèn đỏ nhƣ hình bên dƣới Đặt tay tên cảm biến hạn chế xê dịch trình đo (khoảng 30 giây) Khi lấy thông số đèn led nhấp nháy Đối với đo nhiệt độ, hƣớng cảm biến đến đối tƣợng cần đo nơi thu nhiệt độ gần (nhƣ trán, thái dƣơng) với khoảng cách 28cm Khi nhiệt độ SpO2 vƣợt ngƣỡng thiết bị phát cảnh báo âm Hƣớng dẫn thêm cho ngƣời giám sát: Các thông số với thông tin cá nhân bệnh nhân đƣợc tổng hợp lên để theo dõi Code hệ thống phần cứng: https://drive.google.com/drive/folders/1h1aTOHZWch2HKs9g4 cZJPigsuB-WMNHH 77 S K L 0