báo cáo phát triển ứng dụng iot đề tài ứng dụng iot trong hỗ trợ chăm sóc sức khỏe của trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONGKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO

TÊN HỌC PHẦN: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG IoTĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IOT TRONG HỖ TRỢ

CHĂM SÓCSỨC KHỎE CỦA TRẺ NHỎ DƯỚI 12 THÁNG TUỔI

Giáo viên hướng dẫn: TS GVC Nguyễn Tài TuyênSinh viên thực hiện:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONGKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Số BằngChữ1

CÁN BỘ CHẤM THI 1 CÁN BỘ CHẤM THI 2

Quảng Ninh, Ngày 29 tháng 10 năm 2023

1 Thực trạng chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi 9

2 Ứng dụng công nghệ 4.0 (IoT) trong chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi 9

3 Arduino 10

C THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11

1 Đầu vào (cảm biến) 11

1.1 Module ESP32 CAM 11

1.2 Cảm biến âm thanh 11

2 Cảm biến rung 12

3 Đầu ra (cơ cấu chấp hành) 13

4 Khối xử lý, điều khiển 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

Danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu liên quan đến đề tài 18

Em cũng xin chân thành cảm ơn các bạn trong nhóm đã cùng nhau nỗ lực đểhoàn thành đồ án Sự phối hợp nhịp nhàng và tinh thần đoàn kết của các bạn đãgiúp chúng em hoàn thành đồ án đúng tiến độ và đạt chất lượng tốt

Cuối cùng, Em xin chúc thầy giáo, TS GVC Nguyễn Tài Tuyên luôn mạnhkhỏe, hạnh phúc và tiếp tục giảng dạy tốt hơn nữa

SINH VIÊN

Họ và Tên sinh viên

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮTTừ viết tắt, thuật ngữÝ nghĩa

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Lớp KHMT_K06B Page 4

LỜI MỞ ĐẦU

ATrong thời đại hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ IoT (Internet ofThings) đã thu hút sự quan tâm và chú ý đặc biệt từ nhiều lĩnh vực, và trong đó, lĩnh vựcy tế và sức khỏe đang trở thành một trong những nguồn cảm hứng lớn nhất Công nghệIoT đã mở ra một loạt cơ hội và tiềm năng không giới hạn để cải thiện chất lượng cuộcsống của con người, đặc biệt là trong việc quản lý và cải thiện sức khỏe của mọi người.

Một ứng dụng tiêu biểu của công nghệ IoT là việc kết nối các thiết bị để theo dõi vàquản lý tình trạng sức khỏe Trong ngữ cảnh này, dự án mục tiêu của chúng ta là xâydựng một hệ thống IoT đặc biệt để giám sát và cảnh báo về tình trạng sức khỏe của trẻ emdưới 12 tuổi Đây là một ứng dụng rất quan trọng và có tiềm năng mang lại nhiều lợi íchquan trọng cho xã hội và gia đình.

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮTTừ viết tắt, thuật ngữÝ nghĩa

DANH MỤC BẢNG

A GIỚI THIỆU

Internet of Things (IoT) - Mạng lưới của các thiết bị kết nối

Internet of Things, viết tắt là IoT, là một xu hướng công nghệ đang thay đổi cuộcsống và cách chúng ta tương tác với thế giới xung quanh Đơn giản, IoT là một mạng lướicủa các thiết bị vật lý (như cảm biến, máy tính nhúng và các thiết bị thông minh) đượckết nối với internet, cho phép chúng tương tác và trao đổi dữ liệu.

Ở IoT, các thiết bị này có khả năng thu thập thông tin từ môi trường xung quanh,truyền dữ liệu đó qua internet và thậm chí thực hiện các hành động tự động dựa trên dữliệu đó Ví dụ cụ thể có thể là cảm biến nhiệt độ trong ngôi nhà thông minh có thể điềukhiển hệ thống làm mát tự động khi nhiệt độ tăng.

IoT có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm y tế (theo dõi sức khỏebệnh nhân), chăm sóc tài sản (theo dõi vị trí và điều kiện của hàng hóa), công nghiệp (tựđộng hóa quá trình sản xuất), và nhiều lĩnh vực khác Điều này đang mở ra một tương laiđầy tiềm năng với sự kết nối thông minh và dự đoán trong cuộc sống hàng ngày.

IoT đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp công nghệthông tin và đang thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng và dịch vụ mới, từ nhà thôngminh cho đến các ứng dụng trong lĩnh vực y tế, năng lượng, và nhiều lĩnh vực khác.

B CƠ SỞ LÝ THUYẾT1.Thực trạng chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi

Thực trạng chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi đòi hỏi sự quan tâm đặc biệt từ phíangười chăm sóc, gia đình, và cộng đồng Dưới đây là một số khía cạnh quan trọng liênquan đến thực trạng chăm sóc trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi:

Y tế cơ bản: Trẻ em dưới 12 tháng tuổi cần chăm sóc y tế định kỳ để đảm bảo pháttriển khỏe mạnh Điều này bao gồm tiêm phòng, kiểm tra sức khỏe và chăm sóc sức khỏetư vấn Tuy nhiên, tiếp cận đến dịch vụ y tế có thể bị hạn chế ở một số vùng miền và quốcgia.

Chăm sóc cơ bản: Trẻ em cần được chăm sóc về vệ sinh cá nhân, thay đổi tã, và tạođiều kiện an toàn để chơi và ngủ Điều này đòi hỏi sự quan tâm và kiên nhẫn từ ngườichăm sóc.

Phát triển và giáo dục: Trẻ em dưới 12 tháng tuổi cần được tạo điều kiện để pháttriển vận động và tư duy Tương tác xã hội và tiếp xúc với ngôn ngữ cũng quan trọng chophát triển tư duy và ngôn ngữ.

An toàn: An toàn cho trẻ là một ưu tiên hàng đầu Điều này bao gồm việc đảm bảotrẻ không tiếp xúc với các nguy cơ như sản phẩm độc hại, nước, hoặc vật thể nhỏ có thểgây nguy hiểm.

Hỗ trợ gia đình: Gia đình cần được hỗ trợ và giáo dục về cách chăm sóc trẻ đúngcách và cách đối phó với các vấn đề sức khỏe và phát triển.

1 Ứng dụng công nghệ 4.0 (IoT) trong chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi

Ứng dụng công nghệ 4.0, đặc biệt là Internet of Things (IoT), trong chăm sóc trẻdưới 12 tháng tuổi đã mang lại nhiều cơ hội để cải thiện sự quan tâm và theo dõi sứckhỏe của trẻ một cách hiệu quả hơn Dưới đây là một số ứng dụng quan trọng của côngnghệ IoT trong lĩnh vực này:

Theo dõi nhiệt độ và độ ẩm: Các thiết bị IoT có thể được tích hợp vào nôi hoặc môitrường của trẻ để theo dõi nhiệt độ và độ ẩm Điều này giúp đảm bảo rằng trẻ luôn ởtrong môi trường thoải mái và an toàn.

Giám sát độ rung: Cảm biến rung có thể được sử dụng để phát hiện các cử chỉ vàhoạt động của trẻ Điều này có thể hữu ích trong việc theo dõi giấc ngủ của trẻ, các hoạtđộng thể chất, và thậm chí cả việc phát hiện các tình trạng không bình thường.

Giám sát tiếng ồn: Cảm biến âm thanh có thể phát hiện tiếng khóc của trẻ hoặc tiếngồn không mong muốn khác, và thông báo cho người chăm sóc qua các thiết bị di độnghoặc máy tính.

Cử chỉ hành động: Các thiết bị IoT có thể theo dõi cử chỉ và hoạt động của trẻ nhỏ,bao gồm việc theo dõi vị trí, tư thế, và các cử chỉ tay chân Điều này có thể hữu ích trongviệc đảm bảo an toàn cho trẻ và theo dõi sự phát triển của họ.

Gửi dữ liệu lên Cloud và thông báo: Dữ liệu từ các cảm biến IoT có thể được gửilên máy chủ Cloud để lưu trữ và phân tích Người chăm sóc có thể theo dõi dữ liệu này từxa thông qua các ứng dụng di động và nhận thông báo cảnh báo nếu có vấn đề cần xử lý.

Phân tích dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT có thể được phân tích để tạo rathông tin hữu ích về sức khỏe và phát triển của trẻ Điều này có thể hỗ trợ việc đưa raquyết định chăm sóc tốt hơn.

2 Arduino

Arduino là một nền tảng phát triển phần cứng và phần mềm mã nguồn mở rất phổbiến trong lĩnh vực lập trình nhúng và điều khiển các thiết bị điện tử Được ra mắt vàonăm 2005, Arduino đã trở thành một công cụ quan trọng cho các lập trình viên, hobbystsvà những người đam mê điện tử để tạo ra các dự án sáng tạo.

Arduino bao gồm hai phần chính:

Bo mạch Arduino (Arduino Board): Đây là một bo mạch phần cứng chứa vi xử lý(microcontroller), các cổng kết nối (như cổng USB, cổng I/O), và các phần tử điện tửkhác Các phiên bản khác nhau của Arduino có hình dáng và tính năng riêng biệt để phụcvụ cho các mục đích sử dụng khác nhau Một số ví dụ phổ biến là Arduino Uno, ArduinoMega, và Arduino Nano.

Môi trường lập trình Arduino (Arduino IDE): Đây là một phần mềm mã nguồn mởdành riêng cho việc lập trình và tải chương trình vào bo mạch Arduino Arduino IDE sửdụng một phiên bản đơn giản của ngôn ngữ lập trình C/C++ để viết mã cho các ứng dụngnhúng Nó cũng cung cấp thư viện và hỗ trợ cho việc giao tiếp với các cảm biến và thiếtbị khác.

Arduino thường được sử dụng trong các dự án điện tử tự thực hiện, từ việc làm cácdự án nghệ thuật sáng tạo đến việc xây dựng các thiết bị tự động hóa gia đình hoặc các hệthống nhúng phức tạp hơn Nó có cộng đồng lớn và phong phú, với nhiều tài liệu, ví dụ,và thư viện mã nguồn mở để giúp lập trình viên dễ dàng tiếp cận và sáng tạo.

Arduino đã giúp đẩy mạnh phát triển IoT (Internet of Things) bằng cách kết hợp vớicác module và cảm biến khác nhau để tạo ra các ứng dụng kết nối và điều khiển từ xa.

C THIẾT KẾ HỆ THỐNG1.Đầu vào (cảm biến)

2.1 Module ESP32 CAM

Module ESP32 CAM là một thành phần quan trọng trong thế giới của Internet ofThings (IoT) Đây là một vi điều khiển nhúng có khả năng kết nối Wi-Fi và Bluetooth,được sản xuất bởi Espressif Systems Dưới đây là một số thông tin cơ bản về moduleESP32 CAM:

ESP32 CAM là một vi điều khiển nhúng mạnh mẽ với hai nhân xử lý (dual-core) vànhiều cổng giao tiếp, bao gồm Wi-Fi và Bluetooth.

Module ESP32 CAM thường được tích hợp trên một mạch in nhỏ gọn, bao gồm cácchân kết nối để dễ dàng tích hợp vào các ứng dụng IoT.

ESP32 CAM có khả năng kết nối với mạng Wi-Fi, cho phép nó truyền và nhận dữliệu qua internet.

Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ Bluetooth Classic và Bluetooth Low Energy (BLE), chophép kết nối với các thiết bị Bluetooth khác.

Với hai nhân xử lý (dual-core) và tốc độ xử lý cao, ESP32 CAM có khả năng xử lýcác tác vụ phức tạp trong các ứng dụng IoT.

Module này có nhiều chân GPIO (General-Purpose Input/Output) cho phép bạn kếtnối với các cảm biến, mô-đun, và thiết bị ngoại vi khác.

Nó hỗ trợ các giao tiếp như I2C, SPI, UART, và nhiều giao tiếp khác.

Có nhiều môi trường phát triển phổ biến như Arduino IDE, PlatformIO, vàEspressif's ESP-IDF cho phép bạn viết mã cho ESP32 CAM.

Thư viện và ví dụ mã nguồn phong phú giúp dễ dàng bắt đầu với việc phát triển ứngdụng IoT.

Module ESP32 CAM đã trở thành một trong những lựa chọn phổ biến cho các dự ánIoT nhờ vào khả năng kết nối đa dạng, hiệu năng cao và sự hỗ trợ rộng rãi từ cộng đồngphát triển Nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng IoT như thiết bị kiểm soát, cảm biếnthông minh, và các hệ thống theo dõi và kiểm soát từ xa.

2.2 Cảm biến âm thanh

Cảm biến âm thanh (sound sensor) là một thiết bị hoặc linh kiện điện tử được sửdụng để phát hiện và ghi nhận các tín hiệu âm thanh trong môi trường xung quanh Cảmbiến âm thanh hoạt động bằng cách chuyển đổi sóng âm thanh thành tín hiệu điện để cóthể xử lý và phân tích bởi các thiết bị hoặc hệ thống khác nhau Dưới đây là một số ứngdụng quan trọng của cảm biến âm thanh:

Giám sát tiếng ồn: Cảm biến âm thanh có thể được sử dụng để đo lường mức độtiếng ồn trong môi trường như công trình xây dựng, nhà máy, hoặc trong các khu dân cư.Điều này giúp đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường và an toàn lao động.

Điều khiển thiết bị: Cảm biến âm thanh có thể được sử dụng để kiểm soát hoạt độngcủa các thiết bị, ví dụ như bật/tắt đèn, âm thanh gia đình, hoặc thiết bị giải trí, thông qualệnh bằng giọng nói hoặc tiếng ồn môi trường.

Bảo mật và giám sát: Cảm biến âm thanh có thể giúp trong các ứng dụng bảo mật vàgiám sát, như phát hiện tiếng đập, tiếng vỡ kính, hoặc tiếng báo động trong nhà.

Y tế: Trong lĩnh vực y tế, cảm biến âm thanh có thể được sử dụng để theo dõi tiếngthở, tiếng trái tim, hoặc tiếng rì rào khi ngủ để đánh giá tình trạng sức khỏe của bệnhnhân.

Công nghiệp âm nhạc: Trong sản xuất âm nhạc, cảm biến âm thanh được sử dụng đểthu âm, xử lý và tái tạo âm thanh chất lượng cao.

Tương tác người-máy: Cảm biến âm thanh có thể được tích hợp vào các thiết bịđiện tử để tạo ra các giao diện người-máy sử dụng giọng nói hoặc tương tác âm thanh.

Tích hợp vào hệ thống IoT: Cảm biến âm thanh có thể được sử dụng trong các hệthống Internet of Things (IoT) để thu thập dữ liệu âm thanh từ môi trường xung quanh vàgửi nó lên Cloud để phân tích và sử dụng trong các ứng dụng thông minh.

3 Cảm biến rung

Cảm biến rung (vibration sensor) là một loại cảm biến được thiết kế để phát hiện vàđo lường các chuyển động rung động hoặc dao động trong môi trường Cảm biến runghoạt động bằng cách chuyển đổi sự thay đổi trong cường độ và tần số của dao động thànhtín hiệu điện để có thể xử lý và sử dụng trong các ứng dụng khác nhau Dưới đây là mộtsố ứng dụng quan trọng của cảm biến rung:

Phát hiện cử chỉ và hoạt động: Cảm biến rung có thể được sử dụng để theo dõi vàphát hiện các cử chỉ hoặc hoạt động của người hoặc vật trong các ứng dụng như thiết bịđeo cổ tay thông minh hoặc bộ đếm bước chân.

Giám sát máy móc và thiết bị: Trong ngành công nghiệp, cảm biến rung được sửdụng để giám sát trạng thái hoạt động của máy móc và thiết bị Nó có thể phát hiện sự cốhoặc dao động bất thường trong máy móc, giúp dự đoán và ngăn ngừa sự cố trước khichúng xảy ra.

An ninh và bảo mật: Cảm biến rung có thể được sử dụng trong các hệ thống bảomật để phát hiện sự xâm nhập hoặc cố gắng phá hủy cửa sổ, cửa ra vào, hoặc tường rào.

Y tế và theo dõi sức khỏe: Trong lĩnh vực y tế, cảm biến rung có thể được tích hợpvào các thiết bị theo dõi sức khỏe để đo lường các thay đổi trong nhịp tim, hoặc theo dõihoạt động và giấc ngủ của người dùng.

Tích hợp vào hệ thống IoT: Cảm biến rung có thể được sử dụng trong các hệ thốngInternet of Things (IoT) để thu thập dữ liệu về dao động và rung động từ môi trườngxung quanh và gửi nó lên Cloud để phân tích và sử dụng trong các ứng dụng thông minh.

4 Đầu ra (cơ cấu chấp hành)

Tôi hiểu bạn muốn sửa đoạn văn mẫu dựa trên ứng dụng IoT trong việc hỗ trợ chămsóc sức khỏe của trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi Dưới đây là phiên bản đã chỉnh sửa:

"Hệ thống IoT được triển khai để cung cấp hỗ trợ chăm sóc sức khỏe cho trẻ nhỏdưới 12 tháng tuổi, đặc biệt trong nôi Hệ thống này kết hợp các cảm biến và thiết bịthông minh để theo dõi và đảm bảo sự an toàn và sức khỏe của trẻ Các tính năng chínhcủa hệ thống bao gồm:

Theo dõi nhiệt độ và độ ẩm: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm được tích hợp trong nôi đểđảm bảo môi trường xung quanh trẻ luôn ổn định và thoải mái.

Giám sát độ rung: Cảm biến rung được sử dụng để phát hiện các chuyển động hoặcdao động trong nôi, giúp người chăm sóc biết khi trẻ tỉnh dậy hoặc có hoạt động bấtthường.

Giám sát tiếng ồn: Cảm biến âm thanh theo dõi tiếng ồn trong môi trường xungquanh trẻ Khi có tiếng khóc hoặc tiếng ồn không mong muốn, hệ thống sẽ gửi thông báotới thiết bị cầm tay của người chăm sóc.

Theo dõi cử chỉ hành động: Hệ thống có khả năng theo dõi cử chỉ và hoạt động củatrẻ, bao gồm cử chỉ tay chân và tư thế Điều này giúp người chăm sóc nắm bắt thông tinvề tình trạng của trẻ.

Dữ liệu từ các cảm biến này được tự động gửi lên hệ thống Cloud, nơi nó được lưutrữ và phân tích Hệ thống cũng có khả năng gửi thông báo tức thời về thiết bị cầm taycủa người chăm sóc, cho họ biết về tình trạng sức khỏe và tình trạng của trẻ ngay lập tức.

Tích hợp công nghệ IoT vào chăm sóc sức khỏe của trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi giúptăng cường sự quan tâm và an toàn cho trẻ, đồng thời cung cấp thông tin quan trọng chongười chăm sóc để họ có thể hành động kịp thời và hiệu quả.

5 Khối xử lý, điều khiển

Trong dự án này chúng tôi sử dụng các Module :

Module ESP32 CAM

Cảm biến âm thanh

Cảm biến rung

Động cơ

Led

Còi báo

6 Ghép nối thử nghiệm

6.1 Sơ đồ ghép nối6.2 Xây dựng trương trình

6.3 Biên dịch và nạp chương trình Module phần cứng6.4 Thử nghiệm hệ thống

6.5 Hiệu chuẩn (hiệu chỉnh) đưa vào sử dụng7 Kết luận

Kết quả của đề tài "Hệ thống Theo dõi và Báo động cho Người Cao Tuổi sử dụngCông nghệ IoT" là một hệ thống hoàn chỉnh và hiệu quả để giám sát và chăm sóc ngườicao tuổi một cách tốt hơn Đây là một số điểm chính về kết quả đạt được:

Giải pháp IoT Tích hợp: Chúng ta đã xây dựng một giải pháp IoT tích hợp sử

dụng các linh kiện như Module ESP32 CAM, cảm biến nhịp tim, cảm biến đo nồng độoxy và huyết áp, cảm biến thăng bằng, cảm biến âm thanh và còi báo Điều này đã tạo ramột hệ thống hoàn chỉnh để giám sát các yếu tố quan trọng liên quan đến sức khỏe củangười cao tuổi.

Cảnh báo và Báo động Tự động: Hệ thống có khả năng tự động cảnh báo khi phát

hiện bất kỳ sự cố nào như ngã, sự thay đổi đột ngột trong chỉ số sức khỏe, hoặc tiếng kêucứu của người cao tuổi Điều này giúp cung cấp sự can thiệp kịp thời và đảm bảo an toàncho họ.

Gửi Dữ liệu Lên Cloud: Dữ liệu về sức khỏe của người cao tuổi được tự động gửi

lên hệ thống Cloud thông qua kết nối Internet Điều này cho phép bác sĩ và nhân viên y tếtheo dõi tình trạng sức khỏe từ xa và đưa ra các quyết định chính xác về điều trị và chămsóc.

Thông báo cho Người Thân và Nhân Viên Y Tế: Hệ thống có khả năng gửi thông

báo tức thì đến người thân của người cao tuổi cũng như đến nhân viên y tế hoặc điềudưỡng Điều này giúp tạo sự yên tâm cho người thân và cung cấp sự hỗ trợ kịp thời khicần thiết.

8 Hướng phát triển

Hệ thống hiện tại vẫn còn nhiều hạn chế cần phải phát triển thêm và ứng dụng côngnghệ AI vào hệ thống, đồng thời kết nối với các dịch vụ y tế chính quy Tận dụng sứcmạnh của trí tuệ nhân tạo để cải thiện khả năng xử lý dữ liệu và đưa ra các dự đoán thôngminh Điều này có thể giúp tối ưu hóa quy trình làm việc và tăng cường hiệu quả của hệthống Đồng thời tăng tích hợp với các dịch vụ y tế chính quy để cung cấp thông tin y tếchính xác và thuận tiện cho người dùng Điều này giúp cung cấp dịch vụ y tế toàn diệnhơn và tạo ra trải nghiệm tích hợp cho người dùng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO