电动车上楼自动报警系统

2022-04-29山东省济南中学高二张绍骏

发明与创新 2022年13期

关键词：开发板管脚串口

◆山东省济南中学高二（五）班陈喆张绍骏

近日，一段“电动车进入电梯后突发起火爆燃”的视频在网上流传。视频中，一男子推着电动车进电梯后，电动车突然起火，火焰瞬间吞噬了电梯间。这样的意外原本可以避免。

生活中，人们为了防盗、充电，会将电动车推进电梯上楼。为了安全，物业会禁止电动车进电梯，并规范停放。但仍有人心存侥幸，不顾安全隐患，将电动车推进电梯上楼。

如何才能有效监测、及时劝阻这一行为？我们对此进行了探究。

一、功能设计

现有的监测方法主要是通过搭建局域网络系统，将多个监控画面回传至机房进行统一监测，根据监测结果在电梯轿厢中发出语音警报。这种监测方式所需的摄像头数量多，极度浪费服务器资源。此外，该方式仅支持相同公司相同解决方案的摄像头与主机相互通信，对于非新建小区来说，要想获得较好的监控效果，需要更换全套安防设备，成本较高。

我们设计采用集中式的系统结构，既解决了监测系统需大面积部署、覆盖的难题，又降低了终端成本，提高终端部署的可行性。在完成部署后，各项设备与管理员可相互通信，能监测监控范围内是否有电动车进入电梯，并将结果呈现在可视化终端及云端上，通过短信通知有关责任人。

二、系统设计

1.系统结构

硬件系统由OpenMV、ArduinoMega2560开发板、ESP8266模块、正点原子ATK-GM510 4G通信模块构成。

边缘计算设备OpenMV进行图像采集和视觉识别，ArduinoMega2560开发板作为主控板与4G通信模块，与ESP8266模块通信，实现远程控制和短信提示。

图1 本项目使用的开发板

2.工作流程

当电动车监测模块（OpenMV）识别有电动车进入电梯时会发送一个警报主题消息，ESP8266模块通过互联网与Blink平台更新App信息，同时，ArduinoMega2560开发板与4G通信模块进行数据交换，最终将警示短信发送至目标手机号。

三、制作过程

在制作开发过程中，我们首先遇到的难题是PIN口数据紊乱、PIN口高低电平读取值异常，后来查阅相关资料得知，由于ESP8266开发板的PIN口原理是将MCU中MOS管的管脚引出，一旦管脚悬空，芯片逻辑门无法正确识别，这时，只要将管脚通过电阻下拉至共地开发板的PIN口即可。

我们设想使用ESP8266接入公网，向云服务商服务器发送短信接口api的POST请求，后来发现以ESP8266的编码能力无法加密发送https（有效但成功率极低），暂无性能更好的ESP32，所以只好加入ATK_GM510 4G通信模块发送短信和Arduino作控制板。

图2 系统流程图

图3 张绍骏在开发4G模块

图4 半成品

我们在研究短信模块对其进行串口对接时，出现了一个致命问题——串口乱码，在查阅大量资料后问题仍未解决，我们为此困扰数天，一度想要放弃。直到偶然想到查看Arduino开发板原理图时才发现，由于Arduino uno的晶振为16 MHz，芯片性能较差，串口波特率115 200 Hz，所以造成在程序中使用多个高频串口造成串口输出异常，改用运行频率更高的ATMELmega2560后问题解决。

发送16进制的串口通信数据中，进制转换也是一大难点。为此，我们查阅了大量相关资料，调试后发现，如需发送16进制数需调用Serial.write而非println函数，我们仍继续学习相关知识，练好基本功。