Xây dựng hệ thống giám sát bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây.

- 14 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY.
- 15 2.1 Tổng quan về mạng cảm biến không dây.
- 15 2.1.2 Cấu tạo của một node cảm biến.
- 17 2.1.3 Đặc điểm của một mạng cảm biến không dây.
- 19 2.1.4 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây.
- 22 2.2 Một số vấn đề trong mạng cảm biến không dây.
- 24 2.2.1 Định tuyến trong mạng cảm biến không dây.
- 24 2.2.2 Tối ƣu năng lƣợng trong mạng cảm biến không dây.
- 26 2.2.3 Giao thức trong mạng cảm biến không dây.
- 35 2.3.5 Những kiểu thiết bị của hệ thống Zigbee.
- 54 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT BỆNH NHÂN QUA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY.
- 68 3.4.2 Cảm biến nhiệt độ.
- 69 3.4.3 Cảm biến nhịp tim.
- 73 3.6 Linh kiện thiết bị sử dụng trong thiết kế.
- 80 3.6.3 Sensor cảm biến nhiệt độ DS18B20.
- 88 3.6.4 Sensor cảm biến nhịp tim.
- 104 6 DANH MC CÁC HÌNH V Hình 2.1-Mô hình của một mạng cảm biến không dây.
- 16 Hình 2.2-Ứng dụng công nghệ mạng cảm biến không dây trong y tế.
- 17 Hình 2.3-Cấu tạo của một node cảm biến.
- 18 Hình 2.4-Kiến trúc giao thức mạng cảm biến.
- 37 Hình 2.10-Mạng hình mắt lưới với các thiết bị.
- 61 Hình 3.3-Sơ đồ khối hệ thống giám sát thông số cơ thể bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây.
- 62 Hình 3.4-Sơ đồ khối thiết bị đầu cuối ZED.
- 63 Hình 3.5-Sơ đồ khối thiết bị điều phối ZC.
- 64 Hình 3.6-Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống giám sát thông số cơ thể bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây.
- 66 Hình 3.8-Sơ đồ khối nút cảm biến.
- 68 Hình 3.10-Sơ đồ thiết kế của khối cảm biến nhiệt độ.
- 69 Hình 3.11-Sơ đồ thiết kế của khối cảm biến nhịp tim.
- 87 Hình 3.28-Cảm biến nhiệt độ DS18B20.
- 96 Hình 4.5-Kết quả đo lường thử nghiệm với thiết bị Monitor BSM-2301K.
- 97 Hình 4.6-Thực hiện thao tác với các đầu dò cảm biến trên cơ thể bệnh nhân.
- Cơ sở lý thuyết về mạng cảm biến không dây.
- Thiết kế hệ thống giám sát bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây.
- tài: Mục tiêu của đề tài là làm chủ đƣợc công nghệ thiết kế, chế tạo thiết bị có khả năng giám sát thông số nhiệt độ, nhịp tim của bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây.
- Tìm hiểu về mạng cảm biến không dây và chuẩn truyền thông Zigbee - Thiết kế module phần cứng gồm.
- Module tích hợp cảm biến nhịp tim và nhiệt độ.
- Thử nghiệm, đánh giá hiệu quả của thiết bị.
- tài: Sản phẩm dự kiến của đề tài "Xây dựng hệ thống giám sát bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây" gồm có những tính năng sau.
- Giám sát thông số nhiệt độ, nhịp tim của bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây và gửi kết quả về thiết bị của bác sỹ điều trị.
- [2] 16 Hình 2.1-Mô hình của một mạng cảm biến không dây.
- [1] Hình 2.2-Ứng dụng công nghệ mạng cảm biến không dây trong y tế.
- Mỗi node cảm biến trong mạng cảm biến không dây có nhiệm vụ thu thập thông số của môi trƣờng theo dõi và gửi kết quả về khối xử lý trung tâm.
- [1, 5] 18 Hình 2.3-Cấu tạo của một node cảm biến.
- Một thành phần quan trọng một node mạng cảm biến là bộ nguồn.
- Một số đặc điểm nổi bật trong mạng cảm biến: [1,4.
- Năng lƣợng tiêu thụ: Các node mạng trong mạng cảm biến không dây có thể đƣợc trang bị nguồn năng lƣợng giới hạn ( Etr.
- Dịch vụ cơ bản chính của mạng cảm biến là tích hợp dữ liệu.
- Do vậy việc đồng bộ thời gian có vai trò rất quan trọng trong hoạt động của mạng cảm biến.
- Phƣơng pháp cơ bản để đồng bộ thời gian trong mạng cảm biến là cộng tác giữa các node trong toàn mạng.
- Hiện nay, ngoài những vấn đề trên thì mạng cảm biến không dây có những yêu cầu khác nhƣ là.
- IEEE Zigbee): Ứng dụng vào mạng cảm biến dùng để điều khiển, cảm biến và truyền dữ liệu.
- IEEE 802.15.4 hoạt động ở dải tần 2,4GHz với 255 thiết bị.
- IEEE 802.15.4a hoạt động ở dải tần 868MHz, 900MHz với 65000 thiết bị.
- Hoạt động của RFD này chỉ là thu thập dữ liệu, điều khiển và cảm biến.
- Thiết bị nào nhận đƣợc khung tin này có thể yêu cầu kết nối vào mạng với CLH.
- CCA 2: “Cảm biến sóng mang”.
- Các thiết bị trong mạng (các nốt mạng) sẽ liên tục lắng nghe tín hiệu thông báo trƣớc khi truyền.
- Mỗi thiết bị chứa 3 biến số: NB, BW, BE.
- Thiết bị điều phối Coordinator trả lời bằng khung Ack nhƣ hình 2.13.
- Khi một thiết bị muốn truyền dữ liệu tới thiết bị điều phối trong mạng có hỗ trợ beacon.
- Các ứng dụng truyền dữ liệu đƣợc điều khiển hoàn toàn bởi các thiết bị trong mạng PAN.
- Xác định vai trò của các thiết bị trong mạng.
- Thành lập các mối quan hệ giữa các thiết bị mạng.
- Đề giải quyết bài toán này, đề tài "Xây dựng hệ thống giám sát bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây" đã đƣa ra một giải pháp xây dựng, chế tạo một thiết bị nhỏ gọn, có khả năng theo dõi thông số thân nhiệt, nhịp tim của bệnh nhân một cách liên tục.
- 3.3 Thit k h thng 3.3.1 Thit k th nht 3.3.1.1 Mô hình h thng Hệ thống bao gồm nhiều bộ đầu cuối giám sát, mỗi đầu cuối giám sát là một thiết bị tích hợp cảm biến nhịp tim và nhiệt độ.
- Các thiết bị này sẽ đƣợc mang trên cơ thể của những bệnh nhân khác nhau và liên kết với nhau qua môi trƣờng không dây.
- Khi hệ thống hoạt động, các thông số về nhịp tim, nhiệt độ của mỗi bệnh nhân sẽ đƣợc giám sát và báo về cho khối điều khiển của thiết bị.
- Khối giám sát ZED Hình 3.3-Sơ đồ khối hệ thống giám sát thông số cơ thể bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây.
- Thiết bị giám sát ZED bao gồm 4 module nhỏ đƣợc ghép nối với nhau.
- Module cảm biến nhiệt độ: Có nhiệm giám sát thông số nhiệt độ cơ thể.
- Module XBee: Có nhiệm vụ gửi dữ liệu qua mạng không dây đến thiết bị điều phối ZC.
- Hình 3.4-Sơ đồ khối thiết bị đầu cuối ZED.
- Module xử lý trung tâm: Quản lý các thông tin về các thiết bị đầu cuối trong mạng.
- 64 Hình 3.5-Sơ đồ khối thiết bị điều phối ZC.
- 3.3.2 Thit k th hai 3.3.2.1 Mô hình h thng Hệ thống bao gồm nhiều bộ đầu cuối giám sát, mỗi đầu cuối giám sát là một thiết bị tích hợp cảm biến nhịp tim và nhiệt độ.
- Các thiết bị này sẽ đƣợc mang trên cơ thể của những bệnh nhân khác nhau và liên kết với trung tâm điều khiển của hệ thống.
- 65 Hình 3.6-Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống giám sát thông số cơ thể bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây.
- Thiết bị với khả năng xử lý tín hiệu phức tạp cho phép nhận dạng chuyển động của bệnh nhân.
- Với thiết kế này, các nút cảm biến truyền tín hiệu trực tiếp về trung tâm điều khiển qua môi trƣờng không dây.
- 68 Thiết kế này có thể sử dụng các loại thiết bị Zigbee bình thƣờng nên đảm bảo tính kinh tế.
- Hình 3.10-Sơ đồ thiết kế của khối cảm biến nhiệt độ.
- Khối cảm biến nhiệt đƣợc ghép nối với vi điều khiển PIC16F877A nhƣ sau: [24.
- 3.4.3 Cm bin nhp tim Hình 3.11-Sơ đồ thiết kế của khối cảm biến nhịp tim.
- Tín hiệu lối ra của khối cảm biến nhịp tim đƣợc đƣa vào chân số 33 (RB0/INT) của vi điều khiển PIC16F877A để xử lý.
- Module này yêu cầu ít năng lƣợng và cung cấp truyền dữ liệu giữa 2 thiết bị với nhau.
- Cảm biến nhiệt độ DS18B20 có độ chính xác rất cao, có thể áp dụng để đo thân nhiệt cơ thể.
- Thiết bị này vấp phải 2 nhƣợc điểm.
- KT QU THC NGHIM a h thng Hệ thống thiết kế gồm có 2 thiết bị đƣợc tích hợp cảm biến nhịp tim và cảm biến thân nhiệt (dành cho bệnh nhân) và 1 thiết bị thu thập thông số đƣợc kết nối với máy tính và hiển thị trên màn hình máy tính (dành cho bác sỹ).
- Giám sát đƣợc thông số thân nhiệt, nhịp tim của bệnh nhân và liên tục gửi kết quả về máy tính của bác sỹ điều trị qua mạng cảm biến không dây.
- 4.2 Mt s hình nh v h thng Sản phẩm của đề tài gồm có 2 thiết bị đƣợc tích hợp cảm biến nhịp tim và cảm biến nhiệt độ (dành cho bệnh nhân) và 1 thiết bị thu thập thông số đƣợc kết nối với máy tính và hiển thị trên màn hình máy tính (dành cho bác sỹ).
- Hình 4.4-Kết quả thực nghiệm trên màn hình máy tính của hệ thống Để đánh giá kết quả đo lƣờng thiết bị cảm biến nhịp tim của hệ thống, bệnh nhân đƣợc gắn đồng thời đầu dò nhịp tim của Monitor theo dõi bệnh nhân đa thông số (Model NIHON KOHDEN BSM-2301K).
- Nhẫn đo nhịp tim Idoc Neway Lifetech (Đài Loan) và đầu dò cảm biến nhịp tim của hệ thống.
- Cột 4: Kết quả đo lƣờng ứng với mỗi lần thực hiện đối với đầu dò cảm biến nhịp tim của hệ thống.
- 4.4 ng dn s dng h thng Bước 1: Đƣa đầu dò cảm biến nhịp tim của thiết bị vào ngón tay trỏ của bệnh nhân, đồng thời kẹp đầu dò nhiệt độ vào nách của bệnh nhân.
- Hình 4.6-Thực hiện thao tác với các đầu dò cảm biến trên cơ thể bệnh nhân.
- Bước 4: Chọn nút Kim tra để chọn cổng COM đƣợc sử dụng kết nối với thiết bị của hệ thống.
- Hệ thống giám sát đƣợc thông số thân nhiệt, nhịp tim của bệnh nhân và liên tục gửi kết quả về máy tính của bác sỹ điều trị qua mạng cảm biến không dây.
- Thiết bị của hệ thống nhỏ gọn và thuận tiện trong quá trình sử dụng.
- Thiết kế module cảm biến nhịp tim dựa trên trên mạch cảm biến SPO2 bằng hồng ngoại.
- Lập trình truyền thông và lập trình ghép nối hệ thống sử dụng vi điều khiển PIC16F877a, lập trình điều khiển với cảm biến nhiệt độ DS18B20

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt