Đồ án HCMUTE: Giám sát nhịp tim bằng Raspberry Pi qua trang web

• Tác giả: Nguyễn Công Danh
• Người hướng dẫn: ThS. Trương Quang Phúc
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Giám Sát Nhịp Tim Bằng Raspberry Pi Qua Website
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN
• 1.5. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON
• 2.1.1. Khái niệm
• 2.1.2. Đặc điểm ngôn ngữ lập trình Python
• 2.1.3. Cấu trúc ngôn ngữ python
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH WEB
• 2.2.1. Tìm hiểu về Hyper Text Markup Language (HTML)
• 2.2.2. Các tag cơ bản trong một file html
• 2.2.3. Thiết kế 1 file html
• 2.2.4. Apache
• 2.3. NGÔN NGỮ PHP
• 2.4. NGÔN NGỮ SQL
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giám sát sức khỏe và Giám sát nhịp tim

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào giám sát sức khỏe, cụ thể là giám sát nhịp tim sử dụng Raspberry Pi và một trang website. Giám sát nhịp tim là một khía cạnh quan trọng trong giám sát sức khỏe cá nhân, cho phép phát hiện sớm các bất thường về tim mạch. Việc sử dụng Raspberry Pi như một trung tâm điều khiển cho phép xây dựng một hệ thống giám sát nhịp tim chi phí thấp, linh hoạt và dễ dàng mở rộng. Kết nối với website cho phép truy cập dữ liệu từ xa, hỗ trợ giám sát liên tục và tiện lợi. Đây là một ví dụ ứng dụng thực tiễn của Internet of Things (IoT), kết hợp giữa phần cứng và phần mềm để tạo ra một hệ thống giám sát sức khỏe từ xa. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm theo dõi sức khỏe cá nhân, hỗ trợ người già hoặc người bệnh cần theo dõi thường xuyên.

1.1. Tổng quan về hệ thống giám sát

Hệ thống bao gồm ba thành phần chính: thiết bị đo nhịp tim (bao gồm cảm biến nhịp tim), một bộ vi xử lý Raspberry Pi và một website giám sát. Cảm biến nhịp tim thu thập dữ liệu, Raspberry Pi xử lý và lưu trữ dữ liệu, đồng thời hoạt động như một web server. Website hiển thị dữ liệu nhịp tim dưới dạng biểu đồ nhịp tim trực quan, cho phép người dùng theo dõi thống kê nhịp tim theo thời gian thực. Việc thu thập dữ liệu được thực hiện tự động và liên tục, giúp người dùng dễ dàng theo dõi sức khỏe của mình. Hệ thống này ứng dụng công nghệ Internet of Things (IoT) và remote monitoring để mang lại sự tiện lợi và hiệu quả cao. An ninh dữ liệu và bảo mật dữ liệu là yếu tố quan trọng cần được xem xét trong thiết kế và triển khai hệ thống.

1.2. Phân tích dữ liệu nhịp tim

Dữ liệu nhịp tim thu thập được từ cảm biến nhịp tim được xử lý trên Raspberry Pi và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Dữ liệu này được trình bày trên website dưới dạng biểu đồ nhịp tim, giúp người dùng dễ dàng theo dõi các thay đổi của nhịp tim theo thời gian. Phân tích dữ liệu sức khỏe có thể bao gồm việc tính toán tần số nhịp tim, tần số trung bình nhịp tim, và phát hiện các bất thường như phát hiện bất thường. Hệ thống có thể được thiết kế để gửi cảnh báo y tế tự động nếu phát hiện nhịp tim bất thường. Khả năng xử lý dữ liệu nhịp tim và trình bày dữ liệu là yếu tố then chốt đảm bảo hiệu quả của hệ thống. Việc sử dụng Python cho phép thực hiện các thuật toán phân tích dữ liệu hiệu quả.

II. Phát triển web và ứng dụng Raspberry Pi

Phần mềm được phát triển sử dụng ngôn ngữ lập trình Python trên nền tảng Raspberry Pi. Python được lựa chọn do tính dễ sử dụng và khả năng tương thích tốt với các thư viện xử lý dữ liệu và giao tiếp mạng. Phát triển web bao gồm việc thiết kế giao diện người dùng thân thiện và dễ sử dụng, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi dữ liệu nhịp tim. Thiết kế website cần đảm bảo tính trực quan, dễ hiểu, và hiệu quả. Web server được tích hợp trên Raspberry Pi, cho phép truy cập dữ liệu từ xa thông qua một địa chỉ IP. Việc sử dụng REST API có thể cải thiện khả năng mở rộng và tích hợp với các hệ thống khác.

2.1. Xây dựng web server

Một web server được cài đặt trên Raspberry Pi để phục vụ dữ liệu cho website. Thiết kế website bao gồm việc tạo ra giao diện người dùng thân thiện, cho phép người dùng xem dữ liệu nhịp tim theo thời gian thực. Dữ liệu được lưu trữ trong một database, ví dụ như MySQL, và được truy xuất thông qua các truy vấn SQL. Web application development đòi hỏi sự kết hợp giữa thiết kế giao diện và lập trình backend hiệu quả. Việc bảo đảm an ninh dữ liệu là yếu tố quan trọng cần được xem xét trong giai đoạn này. Mẫu hình dữ liệu cần được thiết kế cẩn thận để đáp ứng nhu cầu lưu trữ và truy xuất dữ liệu.

2.2. Tích hợp phần cứng và phần mềm

Raspberry Pi đóng vai trò trung tâm, kết nối cảm biến nhịp tim và web server. Thu thập dữ liệu từ cảm biến nhịp tim được thực hiện thông qua giao tiếp kỹ thuật số hoặc tương tự, tùy thuộc vào loại cảm biến sử dụng. Dữ liệu thu được được xử lý bởi Raspberry Pi trước khi được lưu trữ trong database. Python được sử dụng để viết chương trình điều khiển cho Raspberry Pi, xử lý dữ liệu và giao tiếp với web server. Dự án Raspberry Pi này minh họa sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm, tạo ra một hệ thống giám sát nhịp tim hoàn chỉnh. Real-time monitoring là một mục tiêu quan trọng cần đạt được trong quá trình tích hợp.

III. Ứng dụng và đánh giá

Hệ thống giám sát nhịp tim này có nhiều ứng dụng thực tiễn. Ứng dụng giám sát sức khỏe cá nhân cho phép người dùng theo dõi sức khỏe của mình một cách chủ động. Hệ thống cũng có thể được sử dụng trong y tế để theo dõi bệnh nhân từ xa, giúp bác sĩ kịp thời phát hiện và xử lý các trường hợp khẩn cấp. Ứng dụng giám sát sức khỏe từ xa giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, cải thiện hiệu quả chăm sóc sức khỏe. Việc sử dụng thiết bị đeo thông minh kết hợp với hệ thống này sẽ tạo ra một giải pháp toàn diện hơn. Mục đích của hệ thống là cải thiện chất lượng sống và sức khỏe cộng đồng.

3.1. Ưu điểm và hạn chế

Hệ thống có ưu điểm là chi phí thấp, dễ cài đặt và sử dụng. Dữ liệu được hiển thị trực quan trên website, giúp người dùng dễ dàng theo dõi. Tuy nhiên, hệ thống hiện tại chỉ giám sát nhịp tim, chưa tích hợp các thông số sức khỏe khác. Phạm vi kết nối cũng cần được mở rộng để đáp ứng nhu cầu của nhiều người dùng hơn. Bảo mật dữ liệu cần được nâng cao để bảo vệ thông tin cá nhân của người dùng. Đây là những hướng phát triển cần được xem xét trong tương lai.

3.2. Hướng phát triển

Một số hướng phát triển trong tương lai bao gồm tích hợp thêm các cảm biến đo các thông số sức khỏe khác như huyết áp, nhiệt độ, v.v… Phát triển ứng dụng trên các thiết bị di động sẽ làm tăng tính tiện lợi cho người dùng. Cải thiện giao diện người dùng sẽ giúp người dùng dễ dàng sử dụng hệ thống hơn. Tích hợp với các hệ thống y tế hiện có sẽ giúp hệ thống này trở nên hữu ích hơn trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Việc nghiên cứu và áp dụng các thuật toán phân tích dữ liệu sức khỏe tiên tiến sẽ giúp hệ thống có thể phát hiện các bệnh lý sớm hơn.