В этом проекте мы узнаем, как создать систему мониторинга ЭКГ на основе технологии Интернета вещей (IoT) с использованием датчика ЭКГ AD8232 и NodeMCU ESP8266. Мы будем отслеживать форму волны/график ЭКГ, сгенерированный датчиком AD8232, онлайн, используя платформу IoT под названием Ubidots.
Обзор проекта
Заболевания сердца становятся большой проблемой за последние несколько десятилетий, и многие люди умирают из-за определенных проблем со здоровьем. Поэтому к заболеваниям сердца нельзя относиться легкомысленно. Поэтому должна быть технология, которая может регулярно контролировать частоту сердечных сокращений и поведение сердца пациента. Анализируя или контролируя сигнал ЭКГ на начальной стадии, можно предотвратить различные заболевания сердца.
Вот почему я представляю вам этот замечательный проект IoT. В этом проекте я покажу вам как можно соединить датчик ЭКГ AD8232 с платой NodeMCU ESP8266 и контролировать форму волны ЭКГ на экране последовательного плоттера. Аналогичным образом вы можете отправлять форму волны ЭКГ через платформу IoT Cloud и контролировать сигнал онлайн из любой точки мира с помощью ПК или просто с помощью смартфона. Нет необходимости оставаться в больнице, чтобы контролировать сердечную активность/поведение, просто потому что вы можете контролировать это онлайн из любой точки мира. Таким образом, можно сказать, что это прогресс в системе мониторинга здоровья пациентов .
Платформа IoT, которую я собираюсь здесь использовать — это Ubidots. Ubidots — это платформа IoT, которая позволяет новаторам и отраслям промышленности создавать прототипы и масштабировать проекты IoT до производства. Используйте платформу Ubidots для отправки данных в облако с любого устройства с доступом в Интернет. Затем вы можете настроить действия и оповещения на основе ваших данных в реальном времени и раскрыть ценность ваших данных с помощью визуальных инструментов.
Необходимые компоненты
- NodeMCU ESP8266 (купить на AliExpress).
- Датчик ЭКГ AD8232 (купить на AliExpress).
- Кабель передачи данных Micro-USB.
- Макетная плата.
- Соединительные провода.
Реклама: ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН: 7703380158
Датчик ЭКГ AD8232
Этот датчик представляет собой экономичную плату, используемую для измерения электрической активности сердца. Эта электрическая активность может быть отображена в виде ЭКГ (электрокардиограммы) и выведена в виде аналогового показания. Измерения ЭКГ могут быть чрезвычайно зашумлены, поэтому одноканальный монитор сердечного ритма AD8232 действует как операционный усилитель, помогая легко получить четкий сигнал от интервалов PR и QT.
AD8232 — это интегрированный блок обработки сигнала для ЭКГ и других приложений измерения биопотенциала. Он предназначен для извлечения, усиления и фильтрации небольших сигналов биопотенциала в условиях шума, например, создаваемого движением или удаленным размещением электродов.
Модуль AD8232 выводит девять соединений из ИС (интегральной схемы), к которым можно припаять штырьки, провода или другие разъемы. SDN, LO+, LO-, OUTPUT, 3.3V, GND предоставляют необходимые контакты для работы этого монитора с Arduino или другой платой разработки. На этой плате также предусмотрены штырьки RA (правая рука), LA (левая рука) и RL (правая нога) для подключения и использования ваших собственных датчиков. Кроме того, имеется светодиодный индикатор, который будет пульсировать в ритме сердцебиения .
Примечание: данное изделие НЕ является медицинским устройством и не предназначено для использования в качестве такового или в качестве вспомогательного средства для диагностики или лечения каких-либо заболеваний.
Схема проекта
Схема подключения датчика ЭКГ AD8232 к NodeMCU ESP8266 представлена на следующем рисунке.
На плате коммутации AD8232 имеется 6 контактов, контакт SDN не подключен. Подключите контакт Output (ВЫХОД) датчика к аналоговому контакту A0 Nodemcu. Подключите LO+ и LO- датчика к D5 и D6 NodeMCU соответственно. Подайте на комплект AD8232 напряжение 3,3 В VCC и подключите его GND к GND NodeMCU.
Размещение электродов ЭКГ
Рекомендуется защелкнуть сенсорные подушечки на проводах перед тем, как прикладывать их к телу. Чем ближе к сердцу находятся подушечки, тем точнее измерение. Кабели имеют цветовую маркировку, помогающую определить правильное размещение.
Красный: RA (правая рука)
Желтый: LA (левая рука)
Зеленый: RL (правая нога)
Я подключил ESP8266 с AD8232 к грудной клетке пациента, или вы можете просто поместить его на свою грудь, как показано на рисунке ниже.
Исходный код программы для последовательного плоттера
Вот исходный код для визуализации формы сигнала графика ЭКГ на последовательном плоттере. Просто скопируйте код и загрузите его на плату NodeMCU ESP8266.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |
void setup() { // initialize the serial communication: Serial.begin(9600); pinMode(14, INPUT); // Setup for leads off detection LO + pinMode(12, INPUT); // Setup for leads off detection LO - } void loop() { if((digitalRead(10) == 1)||(digitalRead(11) == 1)){ Serial.println('!'); } else{ // send the value of analog input 0: Serial.println(analogRead(A0)); } //Wait for a bit to keep serial data from saturating delay(1); } |
Результаты и наблюдения
После загрузки кода откройте последовательный монитор и установите скорость передачи данных на 9600. Форму сигнала ЭКГ можно увидеть ниже в качестве эффекта визуализации на последовательном мониторе.
Мониторинг ЭКГ с помощью технологии Интернета вещей
Используя приведенный выше код, вы можете визуализировать форму волны ЭКГ на экране последовательного плоттера. Но теперь мы хотим визуализировать форму волны ЭКГ удаленно из любой точки мира. Поэтому для этого мне не нужно будет отправлять сгенерированный сигнал на какую-либо платформу IoT (Интернета вещей). Для этого я использовал Ubidots. Используя Ubidots, вы можете отправлять данные в облако с любого устройства с доступом в Интернет.
Полное руководство по настройке Ubidots объясняется в видео в конце статьи. Следуйте видеоруководству ниже, чтобы настроить Ubidots с ESP8266 и кодом датчика ЭКГ .
Исходный код/программа
Исходный код для мониторинга ЭКГ на основе IoT с датчиком ЭКГ AD8232 и ESP8266 приведен ниже. Скопируйте этот код и измените следующие параметры:
- WIFI SSID: Ваш WiFi SSID.
- PASSWORD: Ваш пароль WiFi.
- TOKEN: Ваш ТОКЕН Ubidots (Посмотрите видео ниже, чтобы узнать о нем больше).
- MQTT_CLIENT_NAME: Ваша собственная строка ASCII из 8-12 буквенно-цифровых символов.
Вам нужна одна библиотека под названием Pubsubclient library. Поэтому перейдите в менеджер библиотек и установите библиотеку, как показано на рисунке ниже.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 |
#include <ESP8266WiFi.h> #include <PubSubClient.h> #define WIFISSID "Alexahome" // Put your WifiSSID here #define PASSWORD "12345678" // Put your wifi password here #define TOKEN "BBFF-YKxITsj1YPeTMxw7mq8lvYFBpXnCxD" // Put your Ubidots' TOKEN #define MQTT_CLIENT_NAME "myecgsensor" // MQTT client Name, please enter your own 8-12 alphanumeric character ASCII string; //it should be a random and unique ascii string and different from all other devices /**************************************** * Define Constants ****************************************/ #define VARIABLE_LABEL "myecg" // Assing the variable label #define DEVICE_LABEL "esp8266" // Assig the device label #define SENSOR A0 // Set the A0 as SENSOR char mqttBroker[] = "industrial.api.ubidots.com"; char payload[100]; char topic[150]; // Space to store values to send char str_sensor[10]; /**************************************** * Auxiliar Functions ****************************************/ WiFiClient ubidots; PubSubClient client(ubidots); void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) { char p[length + 1]; memcpy(p, payload, length); p[length] = NULL; Serial.write(payload, length); Serial.println(topic); } void reconnect() { // Loop until we're reconnected while (!client.connected()) { Serial.println("Attempting MQTT connection..."); // Attemp to connect if (client.connect(MQTT_CLIENT_NAME, TOKEN, "")) { Serial.println("Connected"); } else { Serial.print("Failed, rc="); Serial.print(client.state()); Serial.println(" try again in 2 seconds"); // Wait 2 seconds before retrying delay(2000); } } } /**************************************** * Main Functions ****************************************/ void setup() { Serial.begin(115200); WiFi.begin(WIFISSID, PASSWORD); // Assign the pin as INPUT pinMode(SENSOR, INPUT); Serial.println(); Serial.print("Waiting for WiFi..."); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { Serial.print("."); delay(500); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi Connected"); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); client.setServer(mqttBroker, 1883); client.setCallback(callback); } void loop() { if (!client.connected()) { reconnect(); } sprintf(topic, "%s%s", "/v1.6/devices/", DEVICE_LABEL); sprintf(payload, "%s", ""); // Cleans the payload sprintf(payload, "{\"%s\":", VARIABLE_LABEL); // Adds the variable label float myecg = analogRead(SENSOR); /* 4 is mininum width, 2 is precision; float value is copied onto str_sensor*/ dtostrf(myecg, 4, 2, str_sensor); sprintf(payload, "%s {\"value\": %s}}", payload, str_sensor); // Adds the value Serial.println("Publishing data to Ubidots Cloud"); client.publish(topic, payload); client.loop(); delay(10); } |
Результаты и наблюдения
После загрузки кода вы можете открыть свой последовательный монитор. Последовательный монитор успешно отобразит следующие строки, если модуль подключен к Wi-Fi и токен Ubidots действителен.
Теперь вы можете посетить панель управления Ubidots и наблюдать за формой волны, публикуемой на Ubidots. Форма волны может быть не совсем такой, как выше, из-за небольшой задержки. Но для простой демонстрации этого достаточно. В ближайшем будущем может быть создана улучшенная версия устройства.
