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防疫门禁

本帖最后由章于 2022-5-26 09:23 编辑

一、制作背景

2020年突如其来的新冠病毒让大家人心惶惶，目前国内部分地区仍然有病例出现。为了防范疫情，有效控制疫情的传播，出入公共场所要求戴口罩、测体温、查看健康码、行程码等。对于人群相对集中的校园，门口都安排有专门的人员负责测温或安装了测温设备。但手持式的测温仪不但费人力，效率也不高，上学高峰期要排队等候测温，造成门口拥堵，测温设备测量的准确性会受外界许多因素干扰。于是我就想，能不能制造一个机器，能自动进行人脸识别、测量体温，并能对体温异常的师生自动登记，于是，就有了这个“防疫门禁”作品。

二、功能介绍

1、通过人脸识别功能，区分是否是校内人员，如果是校内人员则进行体温检测。

2、自动测量校内人员的体温，如果体温正常则打开门杠，如果发现体温异常则不打开门杠且发出报警声音。

3、屏幕实时显示检测到的校内人员的姓名及体温，并进行语音播报。

4、将检测到的校内人员的姓名及体温发送到物联网平台，体温正常和体温异常的人员分开记录，供学校管理人员查看并及时处理。

三、硬件清单

掌控板 1

百灵鸽扩展板 1

二哈识图AI视觉传感器 1

非接触式红外测温传感器 1

180度舵机 1

语音合成模块 1

椴木板、杜邦线等

四、电路连接

防疫门禁的电路连接如下图所示。语音合成模块和非接触式红外测温传感器分别接在扩展板的I2C接口上，二哈识图AI视觉传感器接线采用UART模式接在13、14引脚上，180度舵机接在7号引脚上。

五、编写程序

1、程序编写软件采用Mind+。打开Mind+软件，切换到“上传模式”，然后单击“拓展”添加相应的主控板和传感器等，在“主控板”选项卡中选择“掌控板”，“传感器”选项卡中选择“HUSKYLENS AI摄像头”和” 非接触式红外测温传感器“，在“执行器”选项卡中选择“舵机模块”和“语音合成模块“，在“网络服务”选项卡中选择“MQTT”和“Wi-Fi“，最后单击“返回”回到编程编写界面。

2、程序一开始运行初始化函数，再循环去判断摄像头前是否有校内人员，如果没有就在掌控板屏幕上显示相关提示信息，如果有校内人员，则先进行体温测量及人脸识别，然后再判断体温是否正常。如果检测到的体温正常，执行体温正常函数中的程序，如果体温异常则执行体温异常函数中的程序。程序当中的变量”K“的作用是为了显示屏显示的信息在没检测到校内人员时不重复显示，避免出现显示的信息闪动的现象。程序截图如下：

3、在“初始化”函数中先对语音合成模块、HUSKYLENS AI摄像头进行初始化设置，HUSKYLENS AI摄像头的通讯方式选择软串口，Rx选择P13，Tx选择P14。然后再进行Wi-Fi及MQTT的设置及连接，在连接的过程中都有相应的灯光指示及语音提示。最后再让舵机转动一下，确保舵机能正常使用，这样整个准备过程就完成了。程序截图如下：

4、在“人脸识别”函数中根据识别到的ID号赋值变量“姓名”的值，这里的ID号和姓名要与录入人脸时的人物对应起来，避免人物与姓名不对应的情况发生。这里只写了4个人的程序，可以根据实际情况进行增加。程序截图如下：

5、“体温正常”函数中程序：获取测量到的体温和人脸识别到的人的姓名，把他们显示在掌控板显示屏的相应位置，再把姓名和体温发送到物联网平台上的体温正常列表中，接着舵机打开门杠，等待1秒再关闭门框，这里的等待时间根据实际进行调整。程序截图如下：

6、“体温异常”函数中程序：获取测量到的体温和人脸识别到的人的姓名，把他们显示在掌控板显示屏的相应位置，再把姓名和体温发送到物联网平台上的体温正常列表中，并亮红灯和发出警报声进行提醒，方便管理人员进行处理。程序截图如下：

六、结构设计及切割

使用LaserMaker软件进行结构设计，先用这个软件的“一键造物“工具生成一个盒子，再根据主控板、传感器等安装的位置对各个面进行修改，最终设计图如下：

设计好图纸后，再用激光切割机切割出来，切割材料选择3MM的椴木板。

七、设备组装

1、按下图所示把前面板和三块侧面板组装在一起，可以用502胶水或热熔胶进行固定。

2、把掌控板、百灵鸽扩展板和舵机安装在相应的位置，掌控板、百灵鸽扩展板用螺丝固定在前面板上，舵机用热熔胶固定在右侧面板上。

3、如下图所示组装上顶部面板。

4、把二哈识图AI视觉传感器、非接触式红外测温传感器和语音合成模块固定在后面板上。

5、按接线图的指示把各个传感器与百灵鸽扩展板相应的针脚进行接连，连接好后再把后面板安装上。

6、最后把门扛固定在舵机上。这样整个作品就组装完成了。

八、测试改进

在测试前，先要进行人脸录入，录入时要根据程序中的人脸ID号依次录入，或录入人脸后再与程序进行比较，不对应的修改一下程序相应的内容。最后经过反复测试适当修改程序内容，其中利用非接触式红外测温传感器进行测量体温时，由于测量的距离不同温度会有一定的变化，可以在程序中再加上误差的值。下面两张图分别是物联网平台上体温正常和体温异常学生的详细信息。