毕设参考ESP32 + HaaS Python打造可以统计流量的自动感应门系统

Posted 2022-04-29 HaaS技术社区

   下图是本案例的四步导学。

简介

   目前很多写字楼、酒店等入口都采用自动感应的方式开门、关门，当有人靠近时，门就会自动打开，远离时会自动关门；有时候也需要将自动门设置常开状态，比如需要多次进出大门搬卸货物的时候，不需要让门关闭；或者夜晚、放假时，需要将自动门设置常闭状态，不允许任何人进入，除非人为设置解锁为正常状态。本案例采用ESP32开发板结合红外感应、舵机以及阿里云物联网平台，只需4步，就可以搭建简单的应用场景来模拟自动感应门的功能。

准备

1. ESP32开发板 一套
2. SG90舵机 一个
3. 红外避障传感器 一个
4. 连接线 若干

涉及到的硬件购买链接如下，仅供参考，不负责商家发货的品质保障等问题！

名称	数量	参考链接
ESP32开发板	1套	ESP32开发板一套
SG90角度舵机	1个	舵机一个
红外避障传感器	1个	红外避障传感器一个
母对母杜邦线	若干	母对母杜邦线 请选用10cm长即可
公对母杜邦线	若干	公对母杜邦线 请选用10cm长即可

   硬件连线图如下图所示：

云端开发

注册阿里云账号

   进入阿里云官网，注册阿里云账号 。注册完成后登录官网。如果您已经有阿里云账号，直接登录即可。

创建产品、设备

   进入阿里云IoT控制台，进入公共实例，创建产品和设备。

   接着进到设备管理模块，选择创建设备，输入自己的设备唯一标识，创建完后可以在设备详情页面查看设备证书，即设备的三元组信息(产品ProductKey、设备名称DeviceName、设备密钥DeviceSecret)

   创建完产品、设备后开始创建产品的物模型，有关物模型的介绍说明，请到阿里云物联网平台查看。本案例创建了2个属性，一个是设备上报累计人员数量“total_person_count”，另一个是云端设置设备门禁状态属性“door_status”。具体操作流程如下，也可以参考后面流程下载物模型定义文件后直接导入上线。

   通过点击下载物模型文件，直接导入后选择发布上线。

IoT Stuido创建移动应用

   进到IoT Studio控制台首页，选择项目管理，新建空白项目，比如这里创建的项目名称为“自动门禁管控”。

   点击“自动门禁管控”项目，进到项目配置，关联要使用的产品和设备

   接着，选择“移动应用”，新建一个移动应用。

   进入应用编辑，选择组件->基础组件->图表->实时曲线

   选择要检测的产品设备，以及设备上报的人员统计数量属性

   接着，继续添加单选组件，选择”样式“->“配置静态数据源”。

   这里修改组件名称为“门禁状态设置”，同时设置配置数据源为“静态数据”，配置如下：

详细静态数据内容，与上面物模型定义的“门禁状态”保持一致

[
  
    "label": "正常",
    "value": "1"
  ,
  
    "label": "常闭",
    "value": "-1"
  ,
  
    "label": "常开",
    "value": "1"
  
]

   接着切换到交互，新增交互，事件为“值改变”，动作为”设置设备属性“，之后配置设备关联要操作的产品、设备。可以点击设置设备上的门禁状态“door_status”的值，用来配置门禁常开、常闭及正常状态。常闭状态时，即使红外感应到有人接近，舵机也不会转动操作开门；常开状态时，即使没人，舵机也不回转动操作关门。此交互表示在该页面选中某个值时，会自动向设备发送选中属性的值。比如选择”常开“，会自动发送一条消息到设备上，设置”door_status=1“。

   之后点击页面右上角的保存->预览

设备端开发

开发环境准备

   在进行下一步之前请确保ESP32中已经烧录了HaaS Python固件并且其开发环境已经搭建完毕。详情请参考ESP32开发环境的说明。

创建解决方案

   如下图所示，打开VS Code之后在新建一个基于helloworld的python工程，设定好工程名称（“auto_control_door”）及工作区路径之后，硬件类型选择"nodemcu32s"，点击”立即创建“，创建一个Python轻应用的解决方案。

  下载本案例代码并解压将所有文件复制后覆盖“auto_control_door”工程根目录原有文件，然后进行如下设定完成设备端代码的开发。

Python脚本的详细说明请参考脚本内嵌的文字注释

1. 修改路由器名称及密码

   修改auto_control_door工程里main.py中SSID和PWD的值为开发者实际要连接的路由器的名称及密码（请注意名称和密码都需要放在''符号中间）。

# Wi-Fi SSID和Password设置
SSID='Your-AP-SSID'
PWD='Your-AP-Password'

   修改完成之后connect_wifi函数就会连接开发者自己设定的路由器。

1. 修改设备的三元组信息

   按照创建产品、设备步骤获取三元组信息，填入main.py中：

# HaaS设备三元组
productKey = "Your-ProductKey"
deviceName  = "Your-devicename"
deviceSecret  = "Your-deviceSecret"

   导入代码后的目录结构及更新Wi-Fi和三元组位置如下截图

   最后点击VSCode中HaaS Studio工程底部的部署运行或串口，选择对应的端口编号烧录程序。详细烧录方法请参考：ESP32开发环境的说明。烧录后串口执行log如下：

Wi-Fi is connecting...
Wi-Fi is connecting...
Wi-Fi is connected
IP: xxx.xxx.xxx.xxx
NTP start...
NTP done
establish tcp connection with server(host='xxx.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com', port=[443])
tcp_connect: can only connect from state CLOSED
success to establish tcp, fd=54
link platform connected
init ir...
ir inited!
init servo...
buzzer inited!
open the door
object detected, count = 1
累计人员数量上报成功
object detected, count = 2
累计人员数量上报成功
object detected, count = 3
累计人员数量上报成功
object detected, count = 4
累计人员数量上报成功
no object detected
close the door
no object detected
no object detected
object detected, count = 5
累计人员数量上报成功
object detected, count = 6
累计人员数量上报成功
door_status set value : 1                
object detected, count = 7

端云连调

云端查看设备上报结果

   此时如果用物体遮挡红外感应器，舵机则会立即转动90度，隔5秒后会自动再转回原位置。同时可以看到云端实时曲线展示截止当前累计人员流量曲线图。

   接着通过云端设置状态为“常开”，也可以手机扫码设置，此时在VSCode可以看到如下log显示，同时舵机会自动转动90度。之后如果用物体遮挡红外，舵机不会再转动，物体远离红外，舵机也不会再转回原位置。

object detected, count = 26
累计人员数量上报成功
door_status set value : 1                #手机端页面设置“常开”状态时收到的指令日志
object detected, count = 27

   扫描二维码后，开启设备进行拍摄，此时在手机端就可以看到如下监控曲线，同时也可以选中门禁状态，会自动向设备端发送状态设置，日志和上面的PC页面设置时一样。这里的二维码有效期24小时，如需发布长期使用，请在阿里云域名注册申请独立域名后在Iot Studio配置才可。

后记

   笔者这里实现了软件和硬件的开发，实际产品还需要结构设计，读者完成此案例之后可以尝试设计此自动开门系统的结构设计（可以用3D打印或亚克力外壳裁剪拼接）。

来这里发现更多有趣案例

HaaS开发框架HaaS积木方案，赋能生态开发者，让您快速找到自己需要的解决方案，硬件主板与外设，以及各种应用组件。https://haas.iot.aliyun.com/solution