CHƯƠNG III:XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG Y TẾ SỬ DỤNG BLE
3.2. Phân tích thiết kế hệ thống truyền thông y tế sử dụng BLE
3.2.5. Đánh giá hoạt động của hệ thống
Các mạch phần cứng được chụp trong hình 3.14 – 3.16.
Hình ảnh kết quả phần mềm trên điện thoại Android được chụp trong hình 3.17.
Hình ảnh hiển thị thời gian thực các thông số thu thập được trên web được chụp trong hình 3.18.
Hình 3.14. Hình ảnh thực tế toàn mạch
Hình 3.15. Hình ảnh thực tế mạch xử lý trung tâm lớp TOP
Hình 3.16. Hình ảnh thực tế mạch xử lý trung tâm lớp BOTTOM
Hình 3. 17. Hình ảnh kết quả chạy phần mềm trên điện thoại Android
Hình 3.18. Hình ảnh hiển thị thời gian thực các thông số thu thập được trên web
a. Đánh giá độ chính xác của các cảm biến đo lường y sinh
Mặc dù hệ thống tập trung vào đánh giá hiệu quả, độ chính xác của modul BLE, các kết quả đánh giá đó chỉ có ý nghĩa khi các cảm biến sử dụng trong hệ thống cũng là chính xác và tin cậy. Vì thế, trong phần này sẽ đánh giá độ tin cậy của các cảm biến đo lường y sinh được sử dụng trong hệ thống.
Bảng 3.2. Thông số nhịp tim đo được qua cảm biến và hiển thị trực tiếp bằng cách kết nối trực tiếp máy tính với vi điều khiển
Người à (bpm) σ2
1 82,05 0,527
2 68, 15 0, 288
3 78, 25 0, 276
4 81, 8 0,57
Với mỗi người đo thực hiện 20 lần đoliên tục với người khỏe mạnh, không có vấn đề sức khỏe nên phương sai << 1 phù hợp với thực tế các thông số nhiệt độ, nhịp tim của người bình thường là ổn định trong điều kiện sức khỏe bình thường nên hệ thống ổn định, tin cậy.
Bảng 3.3. Thông số nhiệt độ đo được qua cảm biến và hiển thị trực tiếp bằng cách kết nối trực tiếp máy tính với vi điều khiển
Người à (độ C) σ2
1 36,7 0,374
2 37, 15 0, 316
3 37, 25 0, 401
4 36, 8 0,282
Với mỗi người đo thực hiện 20 lần đoliên tục với người khỏe mạnh, không có vấn đề sức khỏe nên phương sai << 1 phù hợp với thực tế các thông số nhiệt độ, nhịp tim của người bình thường là ổn định trong điều kiện sức khỏe bình thường nên hệ thống ổn định, tin cậy.
c. Đánh giá hiệu quả của hệ thống truyền thông BLE
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá về độ chính xác của BLE với 10 lần đo mỗi chế độ Chế độ Độ sai lệch giữa hai giá trị đo tại điện thoại
truyền qua BLE và đo trực tiếp
10
1
1 ( )
10i i i
x y
Active 0
Sniff 0
Park 0
Qua quan sát giá trị hiển thị trên máy tính kết nối trực tiếp với Arduino và trên màn hình điện thoại di động kết nối BLE trong bảng 3.4, các giá trị đo được hoàn toàn trùng khớp nên có thể kết luận hệ thống truyền thông BLE hoàn toàn chính xác và tin cậy với tất cả các chế độ năng lượng.
Bảng 3.5. Kết quả đánh giá về độ trễ của 2 chế độ Sniff và Parkvới chu kỳ nghỉ 1s (thông qua đo thời gian thực tại vi điều khiển và điện thoại)
Chế độ Độ trễ
Active 2 ms
Sniff 2 ms
Park 4 ms
Qua quan sát thời gian truyền dữ liệu từ thiết bị master (nút cảm biến) tới slave (điện thoại di động) ứng với chu kỳ gửi dữ liệu 1 s với 2 chế độ Sniff và Park trong bảng 3.6, chúng ta thấy thời gian trễ của Sniff là nhỏ hơn Park và tương đương chế độ Active. Điều này là phù hợp với lý thuyết do trong chế độ Park quá trình tái khởi tạo địa chỉ, tham số để tham gia lại vào piconet của các slave làm tăng thời gian trễ.
Để đánh giá độ tiêu hao năng lượng trong 2 chế độ Sniff và Park, chúng ta sẽ đo cường độ dòng I đối với từng chế độ, sử dụng máy đo Oxylo như trong hình 3.19. Đối với mức điện áp cố định V, công suất tiêu thụ P sẽ được tính P = IxV.
Hình 3.19. Máy đo oxylo đo cường độ dòng
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá về mức tiêu hao năng lượng của 2 chế độ Sniff và Park với V = 3.3 V
Chế độ I trung bình (mA) P trung bình (mW)
Active 20 66
Sniff 5.5 18.5
Park 5.7 18.8
Kết quả tron bảng 3.6 cho thấy cả 2 chế độ Park và Sniff trong BLE đảm bảo tiết kiệm năng lượng khoảng 3 lần so với chế độ Active trong Bluetooch cổ điển. Mặc dù theo lý thuyết chế độ Park tiết kiệm năng lượng hơn chế độ Sniff, mức độ tiết kiệm thực tế là không đáng kể trong hệ thống thực nghiệm này. Lí do là chu kỳ nghỉ được đặt cố định 1 s là khá nhỏ dẫn tới sự khác biệt giữa 2 chế độ là không lớn. Nếu chu kỳ nghỉ được đặt lớn hơn chế độ Park sẽ tiết kiệm năng lượng nhiều hơn, tuy nhiên hệ thống giám sát thông số y tế đòi hỏi việc cập nhật dữ liệu liên tục nên cần đặt chu kỳ gửi dữ liệu đủ nhỏ.
Các kết quả đánh giá cho thấy chế độ Sniff của BLE là phù hợp nhất với hệ thống cân bằng các tiêu chí độ trễ, mức tiết kiệm năng lượng, độ ổn định và tin cậy.