Implementación de una plataforma web para el monitoreo del pulso cardíaco de una persona mediante el uso de Arduino, bluetooth y una aplicación móvil.

MANUAL DE PROCEDIMIENTO

CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS

EQUIPO: Alex Medina Ronald Peralta Luis Ramón Edisson Redrován Jhonnathan Zhunio

PRÁCTICA: # 1

CÁTEDRA O MATERIA RELACIONADA Redes Inalámbricas

REVISIÓN N°: 1

EDICIÓN: 1

Responsable /Equipo.: Alex Medina Accesorios: Portatil Arduino Sensor Pulse

DOCENTE: ING. PABLO GALLEGOS

NÚMERO DE ESTUDIANTES POR EQUIPO O PRÁCTICA: 5

Fecha: 11-11-2016

Tema: Implementación de una plataforma web para el monitoreo del pulso cardiaco de una persona mediante el uso de Arduino, bluetooth y una aplicación móvil. Objetivos Generales: 

Desarrollar una solución integral de aplicaciones IOT en la que interviene el uso de bluetooth.

Objetivos Específicos:    

Programar el Arduino para la detección del pulso cardiaco y enviarlo mediante bluetooth. (Los datos deben ser enviados periódicamente cada 30 segundos) Desarrollar una aplicación móvil que reciba y muestre la información proveniente del Arduino y la retransmita a un servidor de base de datos. Desarrollar una plataforma Web que reciba los datos desde la aplicación móvil y la almacene en una base de datos no relacional MongoBD. Desarrollar una página web que permita que los datos recolectados puedan ser graficados.

Sustento teórico: Este documento muestra el paso de datos (información) entre el celular y el servidor de base de datos Mongo, mediante la conexión WIFI y la abstracción de datos hacia el celular mediante el sensor de pulso cardiaco, por lo cual el arduino actúa como intermediario para recibir y enviar datos hacia el celular Para crear el proyecto se utilizó, Arduino, pulse Sensor, Celular (Android), Servidor (DB Mongo) y programación en Php Arduino El arduino es una placa electrónica libre efectivamente con su propio software libre del cual está conformado por un microcontrolador y un entorno de desarrollo IDE, que es el código programado para la funcionalidad de la placa, el IDE de arduino está basado en el entorno de Processing y lenguaje de programación [1]

Figura 1: Placa Arduino Uno Pulse Sensor Es un sensor de frecuencia cardiaca plug and play para Arduino que es utilizado por estudiantes y desarrolladores que quieren obtener los datos de frecuencia cardiaca en vivo en sus proyectos. El pulso de una persona es la pulsación provocada por la expansión de sus arterias como consecuencia de la circulación de sangre bombeada por el corazón. Se obtiene por lo general en partes del cuerpo donde las arterias se encuentran más próximas a la piel, como en las muñecas o el cuello. [2]

Figura 2: circuito pulse sensor DB Mongo Es un sistema de base de datos no SQL que está orientado a documentos de código abierto. Por lo tanto se puede diferencias del resto de base de datos, este guarda estructuras de datos en documentos similares a JSON, lo que facilita la integración de datos de las aplicaciones. [3]

Module Bluetooth Es un sistema de transmisión inalámbrico para distancias cortas con una longitud de onda corta, por el cual se utilizara un módulo de bluetooth que estará conectado con el Arduino Uno, por ende se comunicara con el celular [4]

Figura 3: Module bluetooth para arduino

Procedimiento

Desarrollo e implementación Para el desarrollo se programó y desarrollo el código tanto para Arduino, para la aplicación Android, creación de DB en Mongo y código en php para graficar los datos de los pulsos obtenidos. Topología del proyecto

Figura 4: Topología para el proyecto

Configuración de arduino y modulo bluetooth

Figura 5: Conexión entre Arduino Uno y module bluetooth

Figura 6: Proyecto entre el Arduino y module Bluetooth

Programación de Arduino Uno y Modulo Bluetooth

Figura 7: Código entre el pulse sensor y el Arduino Uno

Figura 8: Código para el puerto serial del paso de mensajes del pulse sensor

Figura 9: Código para la lectura del pulso cardiaca

Programación de php para la gráfica

Figura 10: Código para guardar datos en DB Mongo Library High Charts Esta librería será utilizada para graficar la frecuencia cardiaca de los datos obtenidos por el pulse sensor, en efecto esta librería es una biblioteca de gráficos escritos en JavaScript puro que añade gráficos a sitios web o aplicaciones web. [6]

Programación con la librería Volley Para esta librería se descargara el paquete y luego se le agregara al proyecto creado dentro de Android Studio, finalmente se compilara con el siguiente comando [7] [8]

Figura 11: línea de código para compilar la librería Volley Programación del Making POST Request en la App Para el paso de mensajes en este caso el paso de los datos para recibir y enviar se utiliza el post Request, el cual se utilizara mediante el uso de la librería Volley [8]

Funcionalidades del Post Request Las siguientes son las Clases clave de Volley: -

RequestQueue: Una cola que contiene las solicitudes de red / HTTP que se deben realizar. Request: Una clase base que contiene información relacionada con la red, como Métodos HTTP. StringRequest: HTTP Request donde la respuesta es analizada una String. JsonObjectRequest: HTTP Request donde la respuesta es JSONObject. [9]

Figura 12: Código para el post Request de datos Programación de la App en Android Studio

Figura 13: Código para crear imagen Gif

Figura 14: Código para la conexión de bluetooth y App

Figura 15: Código de la Interfaz de la App

Pruebas de funcionamiento Grafica Estadística mediante página web

Figura 16: Interfaz de bienvenida de la página web

Figura 17: Grafica Estadística de la frecuencia cardiaca

Figura 18: Frecuencia cardiaca del pulse sensor

Interfaz de la App en Android

Figura 19: Interfaz de la App Android

Recursos (Accesorios y Material fungible):  Una computadora  Tener instalado una máquina virtual (Virtual Box)  Arduino  Pulse Sensor  Module Bluetooth para Arduino  Router (Wifi)

CONCLUSIONES: 

Por lo tanto el proyecto se caracterizó en configurar y programar puertos, sockets para la comunicación entre dispositivos como el pulse sensor con el Arduino, luego correspondiente entre el arduino con el Teléfono (Android) y finalmente entre Celular y el Servidor de DB Mongo de datos receptados por el pulse sensor para luego ser graficado en la página web



Por ende se estableció bien el intermediador que era el celular con la App Android para el envío y recepción de datos con las tecnologías de bluetooth y WIFI



Se estableció de cada segundo se receptara los datos del pulse sensor y cada 5 segundos se vaya refresque los datos en la página web de la gráfica estadística

RECOMENDACIONES: 

Utilizar protocolos de comunicación fiables y seguros ya que se tiene en consideración validar tipos de datos tanto al enviar como al recibir.



Para este tipo de prácticas se debe programar con tiempo debido a que los componentes no tiene en stock suficiente dentro de la ciudad fuera de eso lo más importante tener bastante cuidado con lo genérico y lo original que influye bastante en el desarrollo de la práctica y compatibilidad



Uso de librerías actuales debido a que los componentes genéricos manejan librerías no actuales



Debido a varios problemas de compatibilidad y librerías se recomienda probar varias formas de configurar como es en el caso nuestro se utilizó el Arduino Uno.

Bibliografía [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

https://www.arduino.cc/en/Main/Donate http://pulsesensor.com/products/pulse-sensor-amped https://es.wikipedia.org/wiki/Pulso https://es.wikipedia.org/wiki/MongoDB http://www.prometec.net/bt-hc06/ http://www.highcharts.com/products/highcharts https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth http://www.itsalif.info/content/android-volley-tutorial-http-get-post-put http://www.hermosaprogramacion.com/2015/02/android-volley-peticiones-http/