Презентація на тему:
Система комплексного моніторингу на основі програмованих мікроконтролерів в проблемах телемедицини

* Система комплексного моніторингу на основі програмованих мікроконтролерів в проблемах телемедицини

Контроль біоритмічних параметрів спортсмена в режимі реального часу. Трьохмірне захоплення рухів спортсмена. Залежність точності і якості виконання вправ від біоритмічних показників. Аналіз техніки виконання вправ, швидкісних характеристик та просторового положення спортсмена. *

Проаналізувати системні характеристики біопарамтеричних та біоритмічних систем; розробити архітектуру та програмне забезпечення системи комплексного моніторингу фізичних параметрів спортсменів; створити прототип безпровідної системи біопараметричного моніторингу. *

Розвиток великого спорту знаходиться на межі фізичних можливостей людини, тому вибір «правильної» методики тренувань, та її корекція в процесі підготовки спортсмена дає можливість створювати нові досягнення; необхідно мати об’єктивну інформацію про фізичний стан спортсменів в режимі реального часу. *

Пульсоміри, кардіо холтери Переваги: зручність; простота; широкий спектр біоритмічних параметрів; низька вартість. Недоліки: індивідуальні пристрої незастосовні для команди; не аналізують техніку виконання вправ, швидкісні характеристики та просторове положення спортсмена; *

Motion capture (з англ.: захват руху) — технологія цифрового запису рухів що використовується у розважальному, медичному, спортивному, анімаційному та кінематографічному програмному забезпечені. Різновиди: оптично пасивні; оптичні активні; магнітні; механічні; гіроскопічні інерційні. *

Існує декілька альтернативних методів опису кінематики спортсмена, найбільш зручним є так званий метод Денавіта Хартенберга. Цей метод розглядає спортсмена, як послідовне зєднання ланок, які відрізняються одна від одної лише основною віссю обертання, зміщенням, кутом закручування ланки та її розмірами. *

Матриця М визначає відношення системи координат сусідніх ланок, матриця Т визначає положення і орієнтацію ланки в нерухомій, або базовій системі координат. лінійне перетворення руху евклідового простору – система координат, і – кількість ланок, х;у;z – осі координат, та – кути. Матриця повороту навколо осі на кут , де Мij – матриця 4x4 типу (1) Матриці переходу системи в систему Матриця переносу вздовж осі на , Матриця переносу вздовж осі на , Матриця повороту навколо осі на кут , де матриця переходу з i-ї системи координат в ( i - 1 ) -у. *

Силовий розрахунок робиться при вказаному корисному навантаженні відомих законах руху ланок (із попереднього кінематичного розрахунку), відомих масах ланок і їх інерційним моментах . Можна визначити основні вектори та моменти сил для кожної рухомої ланки. Таким чином векторне рівняння рівноваги сил і моментів для ланки n де - вектор моменту в кінематичній парі (проекція вектору на вісь z є силовим моментом ланки, тобто ). Положення кожної наступної вихідної ланки визначається матрицею Тn загальний вигляд якої: Для визначення лінійних та кутових швидкостей, а також прискореня кінцевої точки продиференціюємо четвертий стовбець матриці Тn по часу Кутову швидкість та кутове прискорення ланки можна отримати векторним сумуванням відносних кутових швидкостей суміжних ланок де орт осі z системи координат, що зєднує ланку і та і-1, м – кількість ланок. Формула для визначення кутового прискорення ланки в довільний момент часу, диференціювання кутової швидкості за часом: *

Авто кореляційна функція: Взаємо кореляція: ; ; ; , де відповідно дискретний та аналоговий зсув. Дані методи дозволяють визначити відхилення станів біометричних параметрів спортсмена та команди загалом від норми за деякими ознаками wi та ідентифікувати стани спортсмена з еталонними Рівень адаптації до фізичних навантажень. Показник тренованості організму. Рівень енергетичного забезпечення. Психоемоційний стан. Інтегральний показник загального стану спортсмена. *

Сенсори розміщені в зонах ліктєвих, колінних, кистєвих та гомілкових суглобів. Для цих зон передбачено захисне екіпірування. Модель спортсмена командного виду спорту (волейбол) у класичній спортивній екіпіровці: наколінники, налокітники, манжетні та гомілкові стяжки в які вбудовано інерційні сенсори. Сенсори мобільного кардіографа розміщені в верхній зоні торсу і позначені прямокутниками. Таким чином ми отримуємо гібридну модель системи моніторингу, що дозволяє відслідковувати, як біометричні так і біоритмічні параметри спортсмена. *

Структурна схема програмних рівнів JN5139 Структура стеку ZigBee *

*

JN5139 (ZigBee) Micro SD JN5139 (ZigBee) GPS SD card X,Y,Z Кардіо сенсори USB -> PC Інерційний сенсор Кардіо сенсор Координатор мережі *

Зап’ястна стяжка Ліктєва стяжка Колінна стяжка Інерційний сенсор Інерційний сенсор Інерційний сенсор *

Загальні дані Зона кардіомоніторингу Зона інерційного моніторингу Зона відобреження стану спортсмена *

Гістограмма Ритмограмма ЕКГ PQRST Скаттерограмма *

Візуалізація кінетичної моделі спортсмена Параметри довжин ланок кінетичної моделі спортсмена Дані аксеклерометрів з інерційних сенсорів *

Діаграмма фізичного стану Індикатор Інтегрального показника Значення Інтегрального показника Значення Фізичної активності *

Проведено аналіз існуючих біометричних систем та систем захоплення рухів. Запропоновано проводити комплексний збір біоритмічних та біомеханічних даних, що дозволяє визначати зміни фізичних параметрів в залежності від характеру навантаження та проводити безпосередній моніторинг рухів спортсменів. Використання кореляційного аналізу біопараметричних характеристик та характеристик рухів спортсменів дозволяє оцінювати фізичний стан спортсмена та характеристику впливу навантажень. Реалізація безпровідної мережі на технології ZigBee забезпечує високу надійність та живучість системи Розроблена система дозволяє контролювати і аналізувати техніку рухів та вплив навантаження на спортсмена. *

“Розробка експериментальної комп’ютерної мережі на основі мікроконтролерів з радіоканалом для вирішення задач телемедицини та моніторингу промислових об’єктів”. *