【玄铁杯第三届RISC-V应用创新大赛】LicheePi 4A 有运动识别的家庭门前安防模块

六尘不改

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有运动识别的家庭门前安防模块

作者：六尘不改

 一.项目背景
        在社会不断进步的今天，家庭安全已成为人们越来越关注的焦点。传统的猫眼虽然能提供一定的视野，但仅限于用户主动查看时才有效，它无法有效预防或应对门前的异常情况。例如，若门外有陌生人或可疑人员徘徊或窥探，用户可能无法及时察觉并采取相应措施。因此，我们迫切需要一种能够自动监测并报警的家庭门前安防设备，以便用户随时掌握家门的安全。

二.作品简介
        本项目设计了一款具备运动检测功能的家庭门前安防模块，它能自动检测和录像门前的动态，并实时将信息推送至室内报警器和云端。该模块采用双重检测机制，一方面通过OPENCV图像处理进行运动识别，判断门前是否有可疑运动；另一方面，配备24G雷达模块，感知门前区域内的运动或微动。一旦识别成功，模块即会录像，并通过蓝牙激活室内报警器，同时将报警信息上传至云端，让用户无论身在何处都能掌握家门的安全。这款设备不仅增强了用户的安全感，还能为用户提供有效的证据支持。

三.系统框图
        系统由三个主要子模块构成：运动检测模块、本地提醒模块和云报警模块。
        运动检测模块负责定时监测家门前的动态，并判断是否存在异常。一旦检测到异常，该模块会通过蓝牙将状态信息发送至本地提醒模块。本地提醒模块则通过蜂鸣器和指示灯向家中人员发出警报，提醒他们注意门前的安全。同时，运动检测模块也会通过Wi-Fi将状态信息上传至云报警模块。云报警模块负责将状态信息存储在云端，方便用户随时通过网络查看家门的安全状况。

四.各部分功能说明
        4.1 运动检测模块
        结合摄像头的运动捕捉和24G雷达的反馈，能更准确地判断门前的动态，并根据情况进行视频录制。
        4.1.1 摄像头部分
        4.1.1.1硬件：
        使用UVC摄像头，通过USB接口与开发板连接。
        4.1.1.2软件：
        4.1.1.2.1运动识别：
        利用OPENCV库获取摄像头图像，并通过帧差法进行运动识别。
        原理是，连续帧之间的变化很小，除非有运动目标出现。通过对连续两帧图像进行差分运算，并取灰度差的绝对值，若该值超过预设阈值，则判定为运动目标。
        为了避免自然震动、光照变化或摄像头本身产生的噪声干扰（微微震动，零星点），项目使用高斯模糊进行处理，确保在运动跟踪时不会误检。

        4.1.1.2.2视频录制：
        利用OPENCV库进行录像，逻辑是在检测到有人状态下，录制10秒视频，视频名称带有时间戳，便于确认拍摄时间。
        以下为演示视频里的情景下录制的视频。脸部做了点处理(⊙o⊙)…
        

        
        4.1.2 24G雷达部分
        具体参考我的技术文章：https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1260389-1-1.html
        4.1.2.1硬件:

        使用24G雷达模组，经过电平转换，与开发板的串口相连。
        4.1.2.2软件：

        使用pyserial库进行通信，配置模块的识别距离和无人时间等参数，然后持续接收模块上传的状态。

      4.2 本地提醒模块
        具体参考我的技术文章：https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1264021-1-1.html
        4.2.1硬件：
        设计了一款蓝牙报警板，通过BLE蓝牙与开发板连接。
        4.2.2软件：
        使用python3-bleak库，将门前状态发送给蓝牙报警板，蓝牙报警板根据状态进行不同的警示。

      4.3 云报警模块
        实际效果见演示视频
        4.3.1硬件：
        使用开发板的Wi-Fi模块，与家中路由器连接，与实际使用场景一致。
        4.3.2软件：
        在阿里云上创建产品和设备，开发板使用MQTT协议连接阿里云物联网平台，使用JSON格式上传门前状态。
        

        同时阿里云会按储存之前的报警信息与时间，方便追溯。

 

五.视频演示
        项目设计使用场景介绍，搭建DEMO并进行演示。

作品提交最终

 

六.项目源码

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七.发布的博文

【玄铁杯第三届RISC-V应用创新大赛】LicheePi 4A GPIO口编号确认

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1258121-1-1.html

【玄铁杯第三届RISC-V应用创新大赛】LicheePi 4A pyserial库驱动串口PIR模组

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1260389-1-1.html

【玄铁杯第三届RISC-V应用创新大赛】LicheePi 4A 蓝牙BLE通信

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1264021-1-1.html

八.项目总结

        本项目在技术上的创新之处在于，它融合了视觉识别技术与雷达模块，双管齐下地对门前环境进行了精准监测，从而确保了无论在何种场景下都能保持高度的准确性。此外，项目成功实现了门前监测、室内/远程报警以及视频回放等功能，为家庭安防系统提供了一个完整的逻辑闭环解决方案，有效地达成了既定的项目目标。更值得一提的是，该项目展现出了极高的可扩展性，其应用前景不仅限于门前检测，还可广泛应用于各类运动和人体检测场景。

        此外，项目还深入探索了RISC-V架构下外设的兼容性和稳定性、无线通信的可行性、基础python库的丰富度以及视觉识别应用的表现。通过多样的资源调用，评估了RISC-V方案在复杂场景下的任务表现，实际项目中表现良好。证明RISC-V架构在类似的智能家居产品中具有巨大的应用潜力。

        最后，我衷心感谢平头哥赠送的开发板，以及eeworld提供的宝贵平台。通过参与此次活动，我这位RISC-V的初学者获得了极大的启发和成长。衷心祝愿平头哥和eeworld未来发展更加繁荣，再创佳绩！

Jacktang

云报警模块用开发板的Wi-Fi模块，与家中路由器连接，与实际使用场景一致，这个真不错滴