Ứng dụng wifi trong việc giám sát một số thông số sức khỏe

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Văn Thi ỨNG DỤNG WIFI TRONG VIÊC GIÁM SÁT MỘT SỐ THÔNG SỐ SỨC KHỎE Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hà Nội – 2017 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Theo số liệu thống kê bệnh tim mạch Việt Nam, năm có 200.000 người tử vong bệnh lý liên quan đến tim mạch chiếm ¼ tổng số người tử vong năm Trung bình người trưởng thành có người có nguy mắc bệnh tim mạch Đây số đáng báo động Bệnh tim mạch nguyên nhân tử vong hàng đầu người toàn giới theo thống kê tổ chức WHO năm, người chết bệnh tim đột quỵ nhiều ung thư, lao, sốt rét HIV cộng lại Từ dẫn chứng thấy tầm quan trọng việc theo dõi thay đổi thông số nhịp tim, từ thông số ta đưa chuẩn đoán, phát sớm yêu tố nguy gây nên bệnh tim mạch Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đề tài nhắm đo đạc thông số nhịp tim cách liên tục với phương pháp đo không dây, không xâm lấn Vì không gây khó chịu cho người dùng trính theo dõi Sử dụng công nghệ wifiinternet để truyền tải liệu lên mạng, theo dõi người bệnh lúc, nơi với thiết bị truy cập mạng có kết nối mạng internet Đối tượng phương pháp nghiên cứu ❖ Đối tượng nghiên cứu • Kiến thức y sinh hoạt động tim, nguyên lý hoạt động cảm biến nhịp tim • Thuật toán sử lý tín hiệu từ cảm biến • Giao tiếp wifi giao thức mạng • Giao tiếp với hình hiển thị • Lập trình web với biểu đồ tích hợp ❖ Phương pháp nghiên cứu • Tìm hiểu nhu cầu , cấp thiết thực tế, đưa phương pháp đáp ứng • Thu thập tài liệu, tìm hiểu phương pháp đo nhịp tim phương pháp không xâm lấn • Xử lý tín hiệu đưa từ cảm biến,hiển thị hình OLED, truyền liệu lên mạng • Xây dựng web hiển thị kết Nội dung nghiên cứu Thiết kế mô hình đo nhịp tim nhiệt độ phương pháp hấp thụ quang học không xâm lấn theo dõi qua internet NỘI DUNG Chương Các phương pháp đo Có nhiều để đo nhịp tim vào nhiệt độ khác với ưu khuyết điểm riêng đặc chưng cho phương pháp, nhiên để phù hộ với nội dung khóa luận phương pháp đo nhịp tim hấp thụ quang học đo nhiệt độ phần tử bán dẫn lụa chọn nhỏ gọn dễ tích hợp, đo xác, giá dẻ gây khó chịu cho người đo Chương Thiết kế phần cứng 2.1 ESP8266EX Là dòng chip tích hợp wifi 2.4Ghz lập trình với nhiều chức module nhỏ gọn 2.2 Màn hình OLED SSD1306 OLED loại hình áp dụng công nghệ tiên tiến chất bán dẫn hữu cơ, không cần đèn nến, hiển thị sắc sảo, khả thay đổi hình ảnh nhanh chóng không để lại bóng hình Module OLED SSD1306 128x32 loại hình OLED kích thước độ phân giải nhỏ sử dụng giao tiếp I2C để điều khiển hiển thị, giao tiếp đồng hai dây Các thao tác điều khiển hình sử dụng tất câu lệnh thông qua vi sử lý Cần có cấu trúc câu lệnh định để hiển thị hình 2.3 Cảm biến nhịp tim Module cảm biến nhịp tim phát triển plushsenser.com cảm biến xây dựng nhở gọn ổn định Hoạt động dựa nguyên lý đo nhịp tim phương pháp hấp thụ quang học Khi áp mặt cảm biến vào da, nơi có mạch máu chảy( thường áp vào tai, đầu ngón tay, để dễ kẹp) đầu phát phát ánh sáng vào da Dòng ánh sáng bị khuếch tán xung quanh Do bị ép vào nên lượng máu phần cảm biến thay đổi, cụ thể lượng máu thành động mạch thay đổi mức độ hấp thu ánh sáng động mạch thay đổi Do cường độ ánh sáng di chuyển qua cường độ ánh sáng phản xạ cảm biến biến thiên đồng với nhịp tim Hình 2.8 Nguyên lý hoạt động cảm biến 2.4 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 Là cảm biến nhiệt độ với kích thước nhỏ, khoảng đo khoảng từ -55oC tới 85oC, độ phân giải lớn lên tới 12bit, sai số nhỏ Cảm biến nhiệt độ DS18B20 cho phép theo dõi nhiệt độ thể cách liên tục xác cảm biến sử dụng giao tiếp Chương Phần mềm thu thập liệu xử lý 3.1 Dữ liệu nhịp tim Dữ liệu nhịp tim cảm biến đưa vi điều khiển thông qua chân ADC Vi điều khiển xử lý lấy mẫu với độ phân giải 10bit 2ms lần Với tốc độ lấy mẫu ta có sai số không 4ms cho nhịp nhờ tính toán nhịp tim cách xác Phần mần lập trình dựa phương pháp so sánh trạng thái vượt ngưng để tính toán thời gian hai lần nhaipj tim liên tiếp sau lấy trung bình 10 10 nhịp liên tiếp để tính toán nhịp tim xác 3.2 Hiển thị OLED Hình 3.11 Cấu trúc GDDRAM SSD1306 ESP8266 gửi loạt lệnh đặt trạng thái hiển thị cho OLED Sau bit liệu nhớ hiển thị gửi cho hình OLED Được lưu vào nhớ hiển thị đồng thời hiển thị bit đồ họa lên hình Việc giao tiếp dựa chuẩn giao tiếp I2C Các bit lưu vào nhớ hiển thị phải theo thứ tự phần cứng có sẵn hình 3.3 Giao tiếp với cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ sử dụng giao tiếp dây để giao tiếp với vi điều khiển, để đọc liệu từ cảm biến vi điều khiển cần gửi số lệnh để yêu cầu đọc nhiệt độ, chuyển đổi gửi vvi điều khiển 3.4 Làm việc với web server Hình 3.20 Giao diện hiển thị nhiệt độ Khóa luận sử dụng trang thinkspeak.com để lưu liệu cảm biến Các liệu lưu dạng file json Sau lấy sử lý nhờ tệp HTML nhứng mã JavaScrip google chart 3.5 Lập trình ESP8266 Hình3.29 Mô hình hoạt động thiết bị ESP8266 có nhiệm vụ xử lý dưc liệu từ cảm biến, hiển thị lên hình OLED gưi liệu lên mạng thông qua giao thức mạng KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu ứng dụng chip wifi ESP8266 vào đo lường theo dõi nhịp tim nhiệt độ thể người thu kết sau Sử dụng số chức ESP8266 Làm chủ việc kiểm soát điều khiển hiển thị hình hệ OLED Sử dụng giao tiếp nối tiếp đồng không đồng bộ(I2C, UART giao tiếp dây) Cách lọc sử lý nhiễu phương pháp phần mềm Hiểu cách thức giao tiếp với mạng Internet Xây dụng chương trình đo vào theo dõi nhịp tim nhiệt độ thể qua mạng internet Sau thời gian tiến hành nghiên cứu thực khóa luận, nhiều khó khăn hạn chế kiến thức giúp đỡ, hỗ trợ tận tình mặt kiến thức tinh thần thầy hướng dẫn ThS Hoàng Văn Mạnh , nội dung khóa luận hoàn thành có kết thực tế Tuy nhiên dó thời gian có hạn, kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót trình làm việc Do đó, em mong nhận góp ý nhận xét đánh giá từ phía quý thầy cô để khóa luận em hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hồ Thanh Tâm, Giao tiếp TWI – I2C, http://www.hocavr.com , tr.1 Tiếng Anh [2]Neil Kolban, Kolban’s Book on ESP8266, http://www.Github.com , 2016, pp 51- 117 Website [3]www.buydisplay.com [4]www.hocavr.com [5]www.Github.com [6]www.pulsesensor.com/pages/pulse-sensor-amped-arduino-v1dot1 [7]www.quantrimang.edu.vn/he-thong/he-thong-mang-lan/giao-thuctcp-ip-lam-viec-nhu-the-nao.htm [8]www.solomon-systech.com [9]vi.wikipedia.org [10]www.ytuongnhanh.vn/chi-tiet/chuan-giao-tiep-1-wire-156.html ... quan trọng việc theo dõi thay đổi thông số nhịp tim, từ thông số ta đưa chuẩn đoán, phát sớm yêu tố nguy gây nên bệnh tim mạch Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đề tài nhắm đo đạc thông số nhịp tim... nghiên cứu ứng dụng chip wifi ESP8266 vào đo lường theo dõi nhịp tim nhiệt độ thể người thu kết sau Sử dụng số chức ESP8266 Làm chủ việc kiểm soát điều khiển hiển thị hình hệ OLED Sử dụng giao... người đo Chương Thiết kế phần cứng 2.1 ESP8266EX Là dòng chip tích hợp wifi 2.4Ghz lập trình với nhiều chức module nhỏ gọn 2.2 Màn hình OLED SSD1306 OLED loại hình áp dụng công nghệ tiên tiến chất