Pulseira Inteligente com Arduino MKR GSM 1400 e Hologram IoT

Componentes e Materiais

• 1x Arduino MKR GSM 1400
• 1x Antena Celular/LTE
• 1x Cartão SIM Hologram Global IoT
• 1x Sensor de Frequência Cardíaca DFRobot
• 1x Sensor de Temperatura IR
• 1x Bateria LiPo 3.7V

Ferramentas Necessárias

• Ferro de Solda (genérico)

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE
• Arduino Web Editor
• Microsoft Azure
• Microsoft Power BI
• Hologram Data Router

Visão Geral do Projeto

O SmartWristband é um dispositivo de pulso que monitora sinais vitais e geolocalização de pacientes com formas leves de vírus (como COVID-19) em isolamento domiciliar. O dispositivo visa liberar leitos hospitalares para casos graves, garantindo monitoramento contínuo e alertas precoces.

Problema Abordado

Pacientes com sintomas leves são frequentemente enviados para casa, mas sua saúde pode deteriorar-se rapidamente. Equipamentos hospitalares são caros, volumosos e não escalam para toda a população. Além disso, alguns pacientes não cumprem o isolamento.

Solução: SmartWristband

• Monitoramento vital: Frequência cardíaca e temperatura IR
• Rastreamento de localização: Garante que o paciente permaneça em casa
• Transmissão segura: Dados via GSM para Azure IoT Hub
• Dashboards: Médico (visão geral + alertas) e Paciente (mobile/desktop)
• Machine Learning: Previsão de tendência de temperatura e batimentos
• Detecção de uso: Alerta se o dispositivo for removido
• Bateria: 8 dias (intervalo 5 min) ou 16 dias (intervalo 10 min)
• Custo: ~€70 por dispositivo + €35/duas semanas (backend + dados)
• Open Source: 100% código aberto no GitHub

Arquitetura do Sistema

Frontend (Dispositivo): Coleta dados a cada 5 min → Verifica se está sendo usado → Envia via GSM → Sincroniza RTC com servidor de tempo.

Backend (Azure): IoT Hub recebe dados → Stream Analytics → Cosmos DB → Power BI Reports (Médico/Paciente) com algoritmos ML.

Passo a Passo da Implementação

1. Componentes: Reunir hardware e criar contas (Hologram, Azure, Power BI)
2. Configurar MKR GSM: Gerar certificado para Azure IoT (tutorial MKR NB)
3. Ligação: Sensor temp → A4, Sensor cardíaco → A5, Inserir SIM
4. IoT Hub: Criar hub (Free tier), registrar device com SHA1 do certificado
5. Cosmos DB: Criar banco para armazenar JSON dos dispositivos
6. Stream Analytics: Conectar IoT Hub → Cosmos DB com query SQL
7. Bibliotecas: MKRGSM, RTCZero, ArduinoBearSSL, ArduinoECCX08, ArduinoMqttClient, ArduinoLowPower, DFRobot_Heartrate
8. Variáveis: Configurar secrets.h (Broker, DeviceID, DEVICE_ID, MODE)
9. Modo Desenvolvimento: Upload com DEVELOP_MODE (logs serial, amostra 10s)
10. Modo Produção: Alterar para RELEASE_MODE (amostra 5 min, standalone)
11. Dashboards Power BI: Conectar Cosmos DB → Criar medidas DAX → Design → Publicar → Configurar alertas (temp > 38°C, HR > 100bpm)
12. Dashboard Paciente: Cópia do médico sem previsão ML nem localização → Layout mobile
13. Caixa: Design 3D disponível (prototipado em acrílico)

Benefícios

• Garante isolamento domiciliar
• Monitora sinais vitais remotamente
• Libera leitos hospitalares
• Alertas 24/7 para equipe médica
• Confortável para o paciente
• Previsão de saúde via ML
• Auto-monitoramento pelo paciente
• Custo-efetivo e escalável

Pesquisa de Mercado

Taiwan usa rastreamento por celular. Nenhum produto combina monitoramento vital + localização em formato compacto e confortável.

Código

Repositório GitHub: https://github.com/Andrei-Florian/SmartWristband

Esquemáticos

Arquivo Fritzing: schematics_HcrW1SiwfW.fzz e imagem do circuito disponíveis na documentação.