心率异常即时邮件/短信报警：Arduino + Bolt WiFi + 云端 Python 监控

项目概述

基于心率传感器模块采集脉搏，Arduino Mega 计算心率并通过串口透传给 Bolt WiFi 模块上传云端。Python 脚本运行在 DigitalOcean VPS（或任意 Linux 服务器）上，周期性轮询 Bolt Cloud API 获取心率，若超出阈值（默认 57~100 bpm），自动调用 Mailgun 发送邮件、Twilio 发送短信双通道报警。适合远程看护老人、康复患者等场景。

硬件连接

注意：Bolt 模块 3.3V 供电，TX/RX 直连 Mega 硬件串口 0（与 USB 串口共用），上传代码时需暂时断开 Bolt TX/RX。

Arduino 固件：脉搏计数与心率计算

/* Heart Rate → Serial (for Bolt)
 * D2 接传感器 OUT，上升沿计数，10 秒窗口输出 BPM
 */
volatile unsigned long highCounter = 0;
int lastPulse = LOW;
unsigned long oldMillis = 0;

void setup() {
  pinMode(2, INPUT);
  Serial.begin(9600); // 与 Bolt 通信波特率
}

void loop() {
  int pulse = digitalRead(2);
  if (pulse != lastPulse) {
    lastPulse = pulse;
    if (pulse == HIGH) highCounter++;
  }
  if (millis() - oldMillis >= 10000) { // 10 秒窗口
    oldMillis = millis();
    int bpm = highCounter * 6; // 10 秒 * 6 = 1 分钟
    if (highCounter > 1) Serial.println(bpm); // 仅有效脉搏上传
    highCounter = 0;
  }
}

云端服务配置

1. Mailgun（邮件）

1. 注册账号 → 验证手机 → Domains → Add Recipient → Invite New Recipient（填收件邮箱）。
2. 生成 Sandbox 域名，记录：API Key、Sandbox URL、发件地址 `test@sandbox...`。

2. Twilio（短信）

1. 注册 → 验证手机 → Get Free API Key → 启用 Programmable SMS 与 Phone Numbers。
2. 获取 Account SID、Auth Token、生成的发件号码（`+1...`）。
3. 收件号码需加国家代码（如中国 `+86...`）。

3. Bolt Cloud

1. 注册 Bolt 账号，绑定设备，获取 API Key 与 Device ID。
2. 确保 Bolt 连上 WiFi，云端显示在线。

4. DigitalOcean VPS（或任意 Linux）

# 部署步骤
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y python3-pip
sudo pip3 install boltiot
# 创建配置文件 conf.py
cat > conf.py << 'EOF'
# Twilio
SID = 'your_account_sid'
AUTH_TOKEN = 'your_auth_token'
FROM_NUMBER = '+1xxxxxxxxxx'  # Twilio 分配
TO_NUMBER = '+861xxxxxxxxxx'  # 接收报警手机
# Mailgun
MAILGUN_API_KEY = 'key-xxxxxxxx'
SANDBOX_URL = 'sandboxxxxx.mailgun.org'
SENDER_EMAIL = 'test@sandboxxxxx.mailgun.org'
RECIPIENT_EMAIL = 'your@email.com'
# Bolt
API_KEY = 'your_bolt_api_key'
DEVICE_ID = 'BOLTxxxxxx'
EOF

# 创建监控脚本 heart_rate.py
cat > heart_rate.py << 'EOF'
import conf, json, time
from boltiot import Bolt, Email, Sms

MIN_HR = 57
MAX_HR = 100

bolt = Bolt(conf.API_KEY, conf.DEVICE_ID)
mailer = Email(conf.MAILGUN_API_KEY, conf.SANDBOX_URL, conf.SENDER_EMAIL, conf.RECIPIENT_EMAIL)
sms = Sms(conf.SID, conf.AUTH_TOKEN, conf.TO_NUMBER, conf.FROM_NUMBER)

while True:
    try:
        resp = bolt.serialRead(2)  # 读取最近 2 字节？实际应读完整行
        data = json.loads(resp)
        hr = int(data['value'])
        if hr > MAX_HR or hr < MIN_HR:
            msg = f"Alert! Heart rate: {hr} bpm"
            mailer.send_email("Heart Rate Alert", msg)
            sms.send_sms(msg)
    except Exception as e:
        print("Error:", e)
    time.sleep(10)
EOF

python3 heart_rate.py &

关键点与改进建议

• 串口读取：Bolt `serialRead(2)` 仅读 2 字节，心率可能 2~3 位数。建议改用 `serialRead(10)` 或循环读取直到换行，再 `strip()` 解析。
• 去抖动：传感器输出可能含噪声，Arduino 端可加硬件滤波（RC）或软件去抖（最小脉冲间隔 300ms）。
• 报警抑制：连续超限会重复发送，建议加入“报警冷却时间”（如 5 分钟内不重复）。
• 安全性：`conf.py` 含明文密钥，生产环境应使用环境变量或密钥管理服务。
• 本地化：若无公网服务器，可在树莓派/本地 Linux 运行 Python 脚本，甚至移植到 ESP32 直接调用 HTTP API，省去 VPS 费用。

效果演示

参考文献

Uddin, M. S., Alam, J. B., & Banu, S. (2017). Real time patient monitoring system based on internet of things. ICAEE 2017. DOI: 10.1109/ICAEE.2017.8255410