CC BY
0УДК 004.9:61 Коробейников А.В., Казачков Д.В., Скороходов Р.В.
Коробейников А.В.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Программное обеспечение» Воткинский филиал Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Воткинск, Россия)
Казачков Д.В.
бакалавр, Воткинский филиал Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Воткинск, Россия)
Скороходов Р.В.
бакалавр, Воткинский филиал Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Воткинск, Россия)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УДАЛЁННОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ ПАЦИЕНТА НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА RASPBERRY PI PICO W
Аннотация: в данной выпускной квалификационной работе рассматривается разработка системы удалённого мониторинга состояния здоровья пациента на базе микроконтроллера Raspberry Pi Pico W. Актуальность исследования обусловлена растущей потребностью в эффективных методах дистанционного наблюдения за пациентами, что
особенно важно в условиях современного здравоохранения. Основной целью работы является создание системы, способной собирать, анализировать и передавать данные о состоянии здоровья пациента, используя как реальные датчики, так и заранее подготовленные файлы данных.
Ключевые слова: удалённый мониторинг, состояние здоровья, пациенты, микроконтроллер, телемедицина, интернет вещей, датчики, электрокардиограмма, программное обеспечение, запись данных, обработка сигналов.
В последние годы наблюдается значительный рост интереса к технологиям дистанционного мониторинга здоровья.
Это связано с возрастающей потребностью в эффективном и своевременном контроле за состоянием пациентов. Разработка системы удалённого мониторинга на базе микроконтроллера Raspberry Pi Pico W отвечает современным требованиям телемедицины, предлагая доступное и гибкое решение для непрерывного наблюдения за физиологическими показателями па циентов.
Основными задачами данной работы являются:
1. Получение физиологических сигналов из файла (в режиме эмуляции) или с датчиков, подключенных к микроконтроллеру.
2. Запись результатов мониторинга в файлы на устройстве.
3. Передача текущих данных мониторинга по сети на сервер.
Основные компоненты системы. Для более наглядного представления
реализую структуру мониторной аппаратуры. Рисунок.
Датчики
Микроконтроллер Raspberry Pi Pico W
ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ MQTT
СЕРВЕР
Рисунок. Структура мониторной аппаратуры.
В основе функционирования системы лежат два типа скриптов.
Скрипты, работающие на микроконтроллере: эти скрипты запускаются непосредственно на микроконтроллере Raspberry Pi Pico W и выполняют задачи по сбору данных с датчиков, обработке этих данных и передаче их на сервер. Они включают код для подключения к Wi-Fi сети, работы с датчиками через интерфейсы I2C или ADC, а также отправки данных на сервер с помощью протокола MQTT или HTTP.
Скрипты, работающие на сервере: эти скрипты размещены на удаленном сервере и обрабатывают данные, поступающие от микроконтроллера. Они инициируют запуск после получения данных и могут выполнять задачи по хранению данных в хранилище, анализу данных и предоставлении информации для медицинского персонала.
Рисунок 1. Те1е§гашЛат-бот.
(В)
Файл tECG пациента успешно отправлен, tOOl J »1J _100_477250J).C5V
Файл cECG пациента успешно изменен. 100Т_101 _l _t 00_Д7Т250_0-С Ev
Оййл с Heart Rete пациента успешно отправлен. Т001_«п_4_| .477255J3V
ФайлсНеагс Race пациента успешно изменён, tOOt J 01 _4J JCTTlSb. uv
Файл с Pulse Ra~e пациента успешно отправлен. 1ÚDl_101_5J_477251>,C?v
Файл с Pulse Rale пациента успешно изменён. 1001_1ñfJS_l_4772Sacsv
Файл с Pulse Rare пациента успешно отправлен. 1001J 01 _г_1 M_47725S_t -CSU
Файл t Pulse пациента успешно пзиенён. t И) 1 _ 101 _2 J 00,4772 S5J ,csv
Файл с Temp пациента успешно отправлен. 1001 _101 _47724&,csv
о Файл с Temp пациента успешно изменён. 1001J 01_3_1_47724S.CSV
Рисунок 2. Успешная отправка файлов.
Рисунок 3. Визуализация физиологических показаний здоровья пациента с помощью облачного сервиса.
Мой диск > Хранение файлов с Pi Р... -
| Тип » ] Пищи ' | tfaMPHEWo " |
нээсамив ^ Владелец Последнее изменение * Рэзмерфай
Б 100MÜ1E1 47725Q.CSV 0 ■ 16 ИЮН. 2G24 Г я 205 йзкт
В ТО0Т_101_4_1 _4772 BE.CSV 0 st 16 июн. 2024 г. я 469 байт
i 100t_101_3_1_l77;4S.C5V 0 я 16 Июн. 2024 г ■ 107 байт
Ь 100Т_101_2_1 DO_4772 55_1. Cbv 0 я 16 июн. 2024 г. я 19 КБ
Б TOOIJO1_1_100_4 I7;E0_0.csy 0 я 16 июн, 2024 г я 7 КБ
Рисунок 4. Хранение накопленных файлов в Google Drive.
Итогом работы стал прототип системы, который продемонстрировал стабильную работу как в реальном времени, так и в режиме эмуляции данных. Система обеспечивает непрерывный мониторинг состояния здоровья пациента, передавая данные по сети с датчиков или из файлов. Все заявленные функциональные возможности были подтверждены в процессе тестирования, что доказывает готовность системы к дальнейшему использованию и внедрению.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1 Дистанционные медицинские консультации пациентов: что изменилось в России за 20 лет. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/distantsionnye-meditsinskie-konsultatsii-patsientov-chto-izmenilos-v-rossii-za-20-let (дата обращения: 11.06.2024);
2 Язык программирования MicroPython. [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/articles/448702/ (дата обращения: 25.06.2024);
3 Документация по MicroPython. [Электронный ресурс]. URL: https://micropython.org/ (дата обращения: 22.06.2024);
4 Документация по Pi Pico W. [Электронный ресурс]. URL: https://w.raspberrypi.com/documentation/microcontrollers/ raspberry-pi-pico.html (дата обращения: 27.06.2024);
Документация по IDE Thonny. [Электронный ресурс]: URL: https: //wiki. amperka. ru/articles: thonny-python-ide
(дата обращения: 22.06.2024);
5 Документация по MicroPython. [Электронный ресурс].
URL: https://docs.micropython.org/en/latest/ (дата обращения: 10.07.2024);
6 Документация по Adafruit. [Электронный ресурс].
URL: https://io.adafruit.com/api/docs/#adafruit-io-http-api
(дата обращения: 12.07.2024);
7 Документация по Zapier. [Электронный ресурс].
URL: https://platform.zapier.com/
(дата обращения: 16.07.2024);
8 Протокол MQTT: концептуальное погружение. [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/articles/463669/ (дата обращения: 19.07.2024);
9 Документация по Webhook. [Электронный ресурс]. URL: https://help.zapier.com/hc/en-us/articles/8496083355661-How-to-Get-Started-with-Webhooks-by-Zapier (дата обращения: 01.07.2024)
Korobeynikov A. V., Kazachkov D. V., Skorokhodov R. V.
Korobeynikov A.V.
Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov
(Votkinsk, Russia)
Kazachkov D.V.
Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov
(Votkinsk, Russia)
Skorokhodov R.V.
Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov
(Votkinsk, Russia)
DEVELOPMENT OF SYSTEM FOR REMOTE
MONITORING OF PATIENT'S HEALTH STATUS BASED ON RASPBERRY PI PICO W MICROCONTROLLER
Abstract: in this final qualifying work, the development of a system for remote monitoring of the patient's health status based on the Raspberry Pi Pico W microcontroller is considered. The relevance of the study is due to the growing need for effective methods of remote monitoring of patients, which is especially important in modern healthcare. The main goal of the work is to create a system capable of collecting, analyzing and transmitting patient health data using both real sensors and pre-prepared data files.
Keywords: remote monitoring, health status, patients, microcontroller, telemedicine, Internet of Things, sensors, electrocardiogram, software, data recording, signal processing.
