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[ESP8266/ESP32] FireBeetle 2 ESP32-S3助力校园隐蔽空间可视化预警系统

本帖最后由 _深蓝_ 于 2023-9-6 16:47 编辑

FireBeetle 2 ESP32-S3助力校园隐蔽空间可视化预警系统

一、项目背景

相比非寄宿制学校，初中寄宿制学校的学生管理让人头疼，学生的管理不单单是白天的课堂上和下课后，晚上的管理会出更多的问题。以及初中的青少年都处于青春的萌芽状态，早恋现象也时而发生。更有甚者，在校园的印记处经常会出现校园欺凌，霸凌事件。由于欺凌霸凌事件的隐蔽性，突然性，常常使得值周老师无可奈何。

为了有效的防止青少年早恋以及欺凌霸凌的行为，专门设计了校园隐蔽空间可视化预警系统。

二、方案设计

1、使用mind+1.8制作校园监控及预警大屏。

2、使用行空板自带的SIOT2.0物联网平台，存储和物联通信。

3、项目共设计了大屏数据监测和视频监控系统。使用行空板自带的光照传感器和声强传感器采集数据，并上传到物联网平台，连接可视化大屏，可以看到当前光照情况和声音强度。便于值周老师对于环境的直观认识。

4、由于青少年早恋以及欺凌霸凌的行为都发生在空间隐蔽，或者光照昏暗的场所，使用行空板的光照传感器检测光照的强度。另外发生青少年早恋以及欺凌霸凌的行为时伴随着声音强度的变化，使用行空板自带的声强传感器可以检测户外声强的变化。

本项目设计思维导图如下所示

5、使用行空板和FireBeetle 2 ESP32-S3主控板完成本次项目

行空板

FireBeetle 2 ESP32-S3（已安装摄像头和天线）

三、制作过程

（一）数据版面大屏设计

利用Mind+的可视化面板，设计“校园隐蔽空间可视化预警系统”大屏。大屏内容包括：当前时间、户外光照、户外声强、摄像头视频、报警按钮。

（二）SIOT设计

利用行空板自带的SIot，设计了以下的数据管理：

（三）行空板程序

积木程序如下：

代码如下：（可复制）

#  -*- coding: UTF-8 -*-

# MindPlus
# Python
import base64
from io import BytesIO
from PIL import Image
from pinpong.extension.unihiker import *
from pinpong.board import Board,Pin
from unihiker import Audio
from unihiker import GUI
import time
import siot
import cv2

# 自定义函数
def LaXiangJingBao():
    for my_variable in range(200, 801):
        buzzer.pitch(my_variable)
        time.sleep(0.005)
    time.sleep(3)
    for my_variable in range(800, 199, -1):
        buzzer.pitch(my_variable)
        time.sleep(0.005)

# 事件回调函数
def on_message_callback(client, userdata, msg):
    if (msg.payload.decode() == "on"):
        LaXiangJingBao()
def u_thread1_function():
    vd = cv2.VideoCapture()
    vd.open("http://192.168.97.90:81/stream")
    if vd.isOpened():
        while not (False):
            if vd.grab():
                ret, grab = vd.read()
                cv2.imshow("Mind+.png", grab)
                siot.publish(topic="siot/video", data=base642base64(grab))
                if cv2.waitKey(20) & 0xff== 65:
                    break


siot.init(client_id="45850317527391704",server="192.168.97.139",port=1883,user="siot",password="dfrobot")
u_gui=GUI()
u_audio = Audio()
Board().begin()
siot.connect()
siot.loop()
siot.set_callback(on_message_callback)

def frame2base64(frame):
    frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
    img = Image.fromarray(frame) #将每一帧转为Image
    output_buffer = BytesIO() #创建一个BytesIO
    img.save(output_buffer, format='JPEG') #写入output_buffer
    byte_data = output_buffer.getvalue() #在内存中读取
    base64_data = base64.b64encode(byte_data) #转为BASE64
    return base64_data #转码成功 返回base64编码

def base642base64(frame):
    data=str('data:image/png;base64,')
    base64data = str(frame2base64(frame))
    framedata = base64data[2:(len(base64data)-1)]
    base642base64_data = data + str(framedata)
    return base642base64_data
siot.getsubscribe(topic="siot/警报")
thread1=u_gui.start_thread(u_thread1_function)

while True:
    siot.publish_save(topic="siot/声音", data=u_audio.sound_level())
    siot.publish_save(topic="siot/光照", data=light.read())
    time.sleep(3)
复制代码

（四）使用FireBeetle 2 ESP32-S3驱动摄像头实现web图传

1、环境配置

环境配置可以查看以下网址：

FireBeetle 2 ESP32-S3初体验之教师投影辅助神器 https://mc.dfrobot.com.cn/thread-316867-1-1.html
Arduino环境配置 https:wiki.dfrobot.com.cn/_SKU_DFR0975_FireBeetle_2_Board_ESP32_S3#target_5

2、编写代码

代码如下：（可复制）

#include "esp_camera.h"
#include <WiFi.h>


// ===================
// Select camera model
// ===================
#define PWDN_GPIO_NUM     -1
#define RESET_GPIO_NUM    -1
#define XCLK_GPIO_NUM     45
#define SIOD_GPIO_NUM     1
#define SIOC_GPIO_NUM     2

#define Y9_GPIO_NUM       48
#define Y8_GPIO_NUM       46
#define Y7_GPIO_NUM       8
#define Y6_GPIO_NUM       7
#define Y5_GPIO_NUM       4
#define Y4_GPIO_NUM       41
#define Y3_GPIO_NUM       40
#define Y2_GPIO_NUM       39
#define VSYNC_GPIO_NUM    6
#define HREF_GPIO_NUM     42
#define PCLK_GPIO_NUM     5

#include "DFRobot_AXP313A.h"

DFRobot_AXP313A axp;

// ===========================
// Enter your WiFi credentials
// ===========================
const char* ssid = "HHZX";
const char* password = "123456789";

void startCameraServer();

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.setDebugOutput(true);
  Serial.println("waiting...");
  while(axp.begin() != 0){
    Serial.println("init error");
    delay(1000);
  }
  axp.enableCameraPower(axp.eOV2640);//设置摄像头供电
  camera_config_t config;
  config.ledc_channel = LEDC_CHANNEL_0;
  config.ledc_timer = LEDC_TIMER_0;
  config.pin_d0 = Y2_GPIO_NUM;
  config.pin_d1 = Y3_GPIO_NUM;
  config.pin_d2 = Y4_GPIO_NUM;
  config.pin_d3 = Y5_GPIO_NUM;
  config.pin_d4 = Y6_GPIO_NUM;
  config.pin_d5 = Y7_GPIO_NUM;
  config.pin_d6 = Y8_GPIO_NUM;
  config.pin_d7 = Y9_GPIO_NUM;
  config.pin_xclk = XCLK_GPIO_NUM;
  config.pin_pclk = PCLK_GPIO_NUM;
  config.pin_vsync = VSYNC_GPIO_NUM;
  config.pin_href = HREF_GPIO_NUM;
  config.pin_sscb_sda = SIOD_GPIO_NUM;
  config.pin_sscb_scl = SIOC_GPIO_NUM;
  config.pin_pwdn = PWDN_GPIO_NUM;
  config.pin_reset = RESET_GPIO_NUM;
  config.xclk_freq_hz = 20000000;
  config.frame_size = FRAMESIZE_UXGA;
  config.pixel_format = PIXFORMAT_JPEG; // for streaming
  //config.pixel_format = PIXFORMAT_RGB565; // for face detection/recognition
  config.grab_mode = CAMERA_GRAB_WHEN_EMPTY;
  config.fb_location = CAMERA_FB_IN_PSRAM;
  config.jpeg_quality = 12;
  config.fb_count = 1;

  // if PSRAM IC present, init with UXGA resolution and higher JPEG quality
  //                      for larger pre-allocated frame buffer.
  if(config.pixel_format == PIXFORMAT_JPEG){
    if(psramFound()){
      config.jpeg_quality = 10;
      config.fb_count = 2;
      config.grab_mode = CAMERA_GRAB_LATEST;
    } else {
      // Limit the frame size when PSRAM is not available
      config.frame_size = FRAMESIZE_SVGA;
      config.fb_location = CAMERA_FB_IN_DRAM;
    }
  } else {
    // Best option for face detection/recognition
    config.frame_size = FRAMESIZE_240X240;
#if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32S3
    config.fb_count = 2;
#endif
  }

#if defined(CAMERA_MODEL_ESP_EYE)
  pinMode(13, INPUT_PULLUP);
  pinMode(14, INPUT_PULLUP);
#endif

  // camera init
  esp_err_t err = esp_camera_init(&config);
  if (err != ESP_OK) {
    Serial.printf("Camera init failed with error 0x%x", err);
    return;
  }

  sensor_t * s = esp_camera_sensor_get();
  // initial sensors are flipped vertically and colors are a bit saturated
  if (s->id.PID == OV3660_PID) {
    s->set_vflip(s, 1); // flip it back
    s->set_brightness(s, 1); // up the brightness just a bit
    s->set_saturation(s, -2); // lower the saturation
  }
  // drop down frame size for higher initial frame rate
  if(config.pixel_format == PIXFORMAT_JPEG){
    s->set_framesize(s, FRAMESIZE_QVGA);
  }

#if defined(CAMERA_MODEL_M5STACK_WIDE) || defined(CAMERA_MODEL_M5STACK_ESP32CAM)
  s->set_vflip(s, 1);
  s->set_hmirror(s, 1);
#endif

#if defined(CAMERA_MODEL_ESP32S3_EYE)
  s->set_vflip(s, 1);
#endif

  WiFi.begin(ssid, password);
  WiFi.setSleep(false);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");

  startCameraServer();

  Serial.print("Camera Ready! Use 'http://");
  Serial.print(WiFi.localIP());
  Serial.println("' to connect");
}

void loop() {
  // Do nothing. Everything is done in another task by the web server
  delay(10000);
}
复制代码