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電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>電子資料>非接觸式溫度監(jiān)測器

非接觸式溫度監(jiān)測器

2022-12-20 | zip | 0.20 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

描述

在 COVID 時代如何在不接觸的情況下檢查溫度?該項目結(jié)合了 PIR 檢測、熱像儀和手勢識別,以實現(xiàn)完美的安全性。物聯(lián)網(wǎng)擴展允許遠程操作它。

警告— 此項目僅用于教育目的,不得用于有效的發(fā)燒檢測。請聯(lián)系您當?shù)氐男l(wèi)生當局以獲取適當?shù)墓ぞ吆统绦颉?/font>

這個怎么運作

非接觸式溫度監(jiān)控器圍繞有限狀態(tài)機構(gòu)建,包括七個階段。

pYYBAGOYDCKAcqa7AADt0EZoh5E453.png
有限狀態(tài)機圖
?
  • 階段 0:初始化

系統(tǒng)初始化傳感器并檢查它們是否正常運行。

  • 第一階段:睡眠

系統(tǒng)處于低功耗模式。

  • 階段 2:喚醒

PIR 傳感器在檢測到人時喚醒系統(tǒng)。

  • 第三階段:拍照

紅外攝像機拍攝一張照片并將其顯示在屏幕上。

  • 第 4 階段:結(jié)果

如果未檢測到溫度,則此人會收到綠燈。

一段時間后,系統(tǒng)重新進入睡眠狀態(tài)。

  • 階段 5:問題和行動

否則,會出現(xiàn)紅燈,此人有兩種選擇:拍攝另一張照片或?qū)で髱椭?/font>

選項以相應的手勢顯示在屏幕上:從右到左拍攝另一張照片,從左到右呼救。

  • 第 6 階段:尋求幫助

求助電話是通過 WiFi 進行的。

然后系統(tǒng)返回低功耗模式。

準備硬件

系統(tǒng)的核心是 Wio 終端。它非常適合,因為它在緊湊的白色外殼上具有強大的 MCU、彩色顯示屏和兩個用于連接傳感器的 Grove 連接器。

所有傳感器都使用 Grove 連接器。它提供了一種快速、簡單和安全的方式來構(gòu)建整個應用程序。紅外攝像頭和手勢傳感器通過 I2C 集線器連接到 I2C Grove 連接器。PIR 傳感器連接到 GPIO Grove 連接器。

poYBAGOYDCaAYLM1AADNzJnwQ4M42.jpeg
?

Grove 連接器是萬無一失的,可以在幾分鐘內(nèi)建立一個電路。

如果您是第一次使用 Wio 終端,您可能需要完成Wio 終端入門更新無線核心固件程序。

  • 將 Grove I2C 集線器連接到 Wio Terminal I2C 連接器。
  • 將熱像儀和手勢傳感器連接到 Grove I2C 集線器。
  • 將 IR 傳感器連接到 Wio 終端 GPIO 連接器。
  • 最后,將 Wio 終端連接到計算機。

準備軟件

雖然該項目依賴于 Arduino SDK,但我沒有使用 Arduino IDE 開發(fā)項目,而是使用 embedXcode,在 Xcode 上嵌入計算,以提高生產(chǎn)力。

每個 Grove 傳感器都帶有用于 Arduino SDK 的庫,屏幕和 WiFi 無線電也是如此。

該項目包括五個子系統(tǒng):PIR 傳感器、LCD 顯示器、IR 攝像頭、手勢傳感器、可選 WiFi。

每個子系統(tǒng)首先單獨測試,然后集成到主項目中并在進行下一個之前進行全面驗證。

如果需要,請參閱過程如何安裝庫

  • 構(gòu)建并上傳項目。
poYBAGOYDCmACnScAADQm8n4nSo620.png
成功上傳
?

每個子系統(tǒng)都有一個詳細的 wiki 頁面:Wio 終端、Wio 終端 WiFi、Wio 終端屏幕、熱像儀、手勢傳感器。

代碼非常基礎,因為項目是圍繞loop() 函數(shù)上的有限狀態(tài)機構(gòu)建的。C++ 庫將Gesture-PAJ7620代碼包裝為一個對象,以實現(xiàn)更好的一致性。Free_Fonts.h文件列出了 320x240 屏幕的字體。

優(yōu)秀的PubSubClient庫提供了 MQTT 功能。單獨的文件Credentials.h包含 IoT 擴展的憑據(jù)。

讓我們使用它!

  • 階段 0:初始化

系統(tǒng)初始化傳感器并檢查它們是否正常運行。

pYYBAGOYDCuASK6WAAC1J4DL9vY05.jpeg
?
  • 第一階段:睡眠

系統(tǒng)處于低功耗模式。屏幕關閉。

  • 階段 2:喚醒

PIR 傳感器在檢測到人時喚醒系統(tǒng)。

poYBAGOYDC6AYnnkAAC6tO_MUxE98.jpeg
?

屏幕顯示警告消息。

  • 第三階段:拍照

紅外攝像機拍攝照片并將其顯示在屏幕上。

poYBAGOYDDCAHaeHAACDZ7VvU_005.jpeg
?

在右側(cè),屏幕顯示顏色比例,最低和最高溫度以°C 為單位。

  • 第 4 階段:結(jié)果

如果未檢測到溫度,則此人會收到綠燈。

pYYBAGOYDDKAOUKbAACGa2etNCs41.jpeg
綠燈!
?

一段時間后,系統(tǒng)重新進入睡眠狀態(tài)。

  • 階段 5:問題和行動

否則,有兩種情況:要么上一步尚無定論,要么檢測到一些發(fā)燒。

如果上一步?jīng)]有定論,該人有兩個選擇:拍攝另一張照片或?qū)で髱椭?/font>

poYBAGOYDDWARq-tAACWUqbB6tY34.jpeg
再試一次!
?

如果檢測到發(fā)燒,該人還有兩種選擇:拍攝另一張照片或?qū)で髱椭?/font>

poYBAGOYDDiAX6oeAACgUBTx72g24.jpeg
不是那么好消息
?

選項以相應的手勢顯示在屏幕上:從右到左拍攝另一張照片,從左到右呼救。

poYBAGOYDEKACU1cAACaaDmeUQ083.jpeg
再試一次!
?

將手向左移動拍攝另一張照片。

pYYBAGOYDEWAaeLHAACXt0Ob5QE76.jpeg
尋求幫助
?

將手向右移動調(diào)用輔助。

  • 第 6 階段:尋求幫助

求助電話是通過 WiFi 進行的。

poYBAGOYDEmAbqVRAAB7LB8yUqU56.jpeg
等待幫助
?

然后系統(tǒng)返回低功耗模式。

啟用物聯(lián)網(wǎng)擴展

IoT 擴展依賴 MQTT 連接到帶有 Node-RED 服務器的計算機。

在計算機上,例如單板計算機:

  • 按照入門過程在本地、Raspberry Pi 或 BeagleBone、Docker 容器、Android 設備上安裝 Node-RED。
  • 按照二進制安裝過程安裝 MQTT 代理。二進制文件可用于 Windows、macOS、各種版本的 Linux 和 Raspberry Pi。
  • 啟動 MQTT 和 Node-RED。
  • 安裝所需的節(jié)點node-red-dashboard。
  • 導入附加的 Node-RED 流,然后按Deploy 。
poYBAGOftAWAVojdAAFXbcQ3xqM982.png
已加載流的 Node-RED IDE
?
  • 將計算機連接到 WiFi LAN 并記下計算機的 IP 地址,192.168.1.10在示例中。

在 Arduino IDE 上,

有關 MQTT 的更多信息,請參閱Salman Faris在 Wio Terminal 上的優(yōu)秀項目 MQTT 。

  • 編輯憑證文件Credentials.h。
  • 檢查OPTION_WIFI設置為1 激活 WiFi。
///
/// @brief Option for WiFi
/// @details 1=activated, 0=desactivated
///
#define OPTION_WIFI 1
  • 設置電腦IP地址brokerIP。
/// 
/// @brief IP address of the MQTT broker 
///
char brokerIP[] = "192.168.1.10";
  • 輸入ssidWiFipasswordWiFi與您的本地配置相匹配。
///
/// @brief Network name = SSID
///
char ssidWiFi[] = "my network name";

///
/// @brief Network password
///
char passwordWiFi[] = "my network password";
  • 構(gòu)建并上傳項目。
  • 在 Node-RED 上,調(diào)用菜單View > Dashboard以顯示儀表板。
pYYBAGOftBWAEHgZAAGIdJq6IOg043.png
菜單 > 視圖 > 儀表板
?
  • 單擊“確定”接受警告。
pYYBAGOftB-AKnsDAACb_WI3lBU566.png
?

儀表板顯示兩張熱圖像。在左側(cè),刻度是動態(tài)的,用最低和最高溫度來定義范圍。這里的最高溫度是 33.0 °C,這是安全的。

在右側(cè),刻度是從 33.0 到 42.5 °C 的絕對值。閾值設置為 37.5 °C:石灰略低于 37.5 °C,黃色略高于。

poYBAGOftCWAWQrJAABcH7yroMc478.png
石灰低于 37.5 °C,高于黃色。
?

兩張不同范圍和比例的熱圖像幫助工作人員決定要做什么。

下面是用一杯茶進行的陽性測試。首先在屏幕上:

pYYBAGOftDyAafbaAACub0Egi1g97.jpeg
?

然后在儀表板上:

poYBAGOftEeAdKRoAABK6BEMUVk828.png
?

最后,另外兩個字段給出了結(jié)果和建議的操作。當操作顯示呼叫尋求幫助時,此人正在等待工作人員。

改善本地顯示

默認情況下,顯示的圖像具有與熱傳感器相同的分辨率,即 8x8 分辨率。

?
?
?
pYYBAGOftFaAMC6pAADC2jck7pM49.jpeg
?
1 / 2 ?初始 8x8 圖像和...
?

?初始圖像通過雙三次插值重新采樣,以提供更好的圖像,此處為 16x16 分辨率。

ATSAMD51 的 FPU 毫不費力地管理插值所需的所有計算。

結(jié)論

Wio 終端可以處理這一切:數(shù)據(jù)采集和處理、顯示和使用標準 MQTT 協(xié)議的 WiFi 通信。Grove 連接器可安全且快速地用于連接所有 I2C 或數(shù)字傳感器。

pYYBAGOhD_mAHzpZAACemd1qmEI62.jpeg
?

以下是一些改進項目和添加新功能的想法。

走得更遠

所選紅外熱像儀提供精度為 ±2.5°C 的 8x8 矩陣。其他 Grove 熱像儀可以實現(xiàn)更高的分辨率和精度,例如Grove 熱成像相機 - MLX90621 BAA 16x4 IR Array with 25° FOV (±1°C ±3% 精度),Grove - 熱成像相機 - MLX90641 BCA 16x12 IR具有 110° FOV(±1.5℃ 精度)的陣列,或具有 110° FOV (±1.5℃ 精度)的Grove - 熱成像相機 - MLX90640 32x24 IR Array 。

整個系統(tǒng)可以使用帶有Wio 終端電池機箱的電池運行 - 內(nèi)置 650mAH 鋰電池和 6 個 Grove 接口。

在物聯(lián)網(wǎng)方面,該項目依賴于 MQTT 和 Node-RED 以及本地路由器。其他選項包括將從儀表板發(fā)送的消息添加到 Wio 終端屏幕、使用HiveMQ等外部 MQTT 代理、將 WiFi 作為接入點以提供私有 LAN、依賴CoAP等其他協(xié)議和IFTTT等第三方服務布林克。

還需要考慮的是固件的OTA更新,以便于維護。

請記?。?/font>

警告— 此項目僅用于教育目的,不得用于有效的發(fā)燒檢測。請聯(lián)系您當?shù)氐男l(wèi)生當局以獲取適當?shù)墓ぞ吆统绦颉?/font>

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