M5Stack NanoC6 to mała i kompaktowa płytka rozwojowa zaprojektowana do zastosowań AIoT (Sztuczna Inteligencja w Internecie Rzeczy). Wyposażona jest w potężny silnik inferencji AI zdolny do przetwarzania dużych ilości danych w środowisku o niskim zużyciu energii. Ten artykuł omawia potencjał płytki do obliczeń brzegowych w inteligentnym monitoringu środowiska i systemach automatyki.
M5Stack NanoC6
M5Stack NanoC6 wyróżnia się jako najlepsza miniaturowa płytka rozwojowa do obliczeń brzegowych AI w ofercie M5Stack, stworzona specjalnie do scenariuszy z ograniczonymi zasobami. Jej główne komponenty to:
-
Główny Procesor: ARM rdzeń Cortex-M7, o prędkości do 480MHz, jest optymalnym wyborem do zadań edge computing ze względu na wysoką wydajność i niskie zużycie energii, co czyni go najbardziej odpowiednią opcją na rynku.
-
Akcelerator wnioskowania Sztucznej Inteligencji: Jednostka przyspieszająca sieci neuronowe (NNU) zintegrowana z systemem jest idealna do efektywnego uruchamiania prostych modeli AI, takich jak klasyfikacja obrazów i rozpoznawanie mowy.
-
Łączność bezprzewodowa: Urządzenie obsługuje Wi-Fi i Bluetooth, co umożliwia zdalne sterowanie i przesyłanie danych między urządzeniami.
-
Interfejsy rozszerzeń: Dzięki wszechstronnym interfejsom GPIO, I2C i SPI, to urządzenie bez wysiłku łączy się z szeroką gamą czujników i urządzeń peryferyjnych, co ułatwia rozszerzanie jego możliwości.
-
Rozmiar: Tylko rozmiar monety, idealny do scen z ograniczoną przestrzenią.
Wniosek o projekt
Projekt ma na celu stworzenie inteligentnego systemu monitorowania środowiska i automatycznej kontroli z wykorzystaniem M5Stack NanoC6. Będzie zbierać dane środowiskowe w czasie rzeczywistym, analizować je za pomocą edge AI reasoning i automatycznie sterować urządzeniami dla inteligentnego zarządzania środowiskiem.
Konkretne cele to:
-
Monitorowanie danych środowiskowych w czasie rzeczywistym: Zbieraj i analizuj obserwacje środowiskowe, obejmujące temperaturę, wilgotność, jakość powietrza oraz poziomy luminancji.
-
Inteligentne podejmowanie decyzji i kontrola urządzeń: Wykorzystaj algorytmy sztucznej inteligencji do regulacji różnych urządzeń, takich jak wentylatory, nawilżacze i oczyszczacze powietrza, korzystając z zebranych danych.
-
Zdalna transmisja i monitorowanie danych: Połączenie Wi-Fi umożliwia przesyłanie danych środowiskowych do chmury, co pozwala na zdalne monitorowanie stanu środowiska i zarządzanie urządzeniem.
Techniczna architektura projektu
Architektura sprzętowa
-
Urządzenie główne: M5Stack NanoC6 pełni rolę głównego kontrolera projektu, obsługując pozyskiwanie danych z czujników, wnioskowanie AI oraz kontrolę urządzenia.
-
Czujniki:
-
Czujnik temperatury i wilgotności DHT22: System zapewnia monitorowanie temperatury i wilgotności otoczenia w czasie rzeczywistym.
-
MQ-135 Czujnik Jakości Powietrza: To urządzenie służy do wykrywania ilości szkodliwych gazów w powietrzu.
-
BH1750 Czujnik światła: Celem jest wykrywanie natężenia światła w otoczeniu.
-
-
Sprzęt kontrolny:
-
Wentylator: System automatycznie włącza się lub wyłącza w zależności od temperatury, wilgotności i jakości powietrza.
-
System oświetlenia: Dostosowuje się automatycznie w zależności od poziomu światła.
-
-
Moduł komunikacyjny: Transmisja danych zdalnie do serwera za pomocą modułu Wi-Fi.
Architektura oprogramowania
-
Moduł pozyskiwania danych z czujników: System zbiera dane z różnych czujników i przesyła je do modułu AI. Moduł AI wykorzystuje specjalną jednostkę do analizy danych z czujników w czasie rzeczywistym i określenia aktualnego stanu środowiska.
-
Moduł sterowania urządzeniami: Steruje podłączonymi urządzeniami na podstawie wyników inferencji, na przykład uruchamia wentylator lub reguluje oświetlenie.
-
Moduł transmisji danych: wysyła dane środowiskowe do chmury przez Wi-Fi i umożliwia użytkownikom zdalne przeglądanie danych za pomocą aplikacji internetowych lub mobilnych.
Lokalne przechowywanie i system alarmowy: Przechowuje krytyczne dane lokalnie na wypadek niestabilnej sieci i wysyła alerty w przypadku anomalii środowiskowych (np. wysokiej temperatury, złej jakości powietrza).
Etapy realizacji projektu
Przygotowanie sprzętu
-
Podłącz czujniki takie jak DHT22, MQ-135, BH1750 itp. do portu GPIO M5Stack NanoC6.
-
Podłącz urządzenia sterujące (wentylatory, światła itp.) do NanoC6 za pomocą przekaźników.
Tworzenie oprogramowania
-
Użyj MicroPython lub C++ środowisk programistycznych do pisania sterowników do odczytu danych z czujników.
-
Wykorzystaj pedał gazu inferencji AI M5Stack NanoC6 do uruchomienia lekkiego modelu sieci neuronowej w celu przeprowadzenia wnioskowania w czasie rzeczywistym o aktualnym stanie środowiska.
-
Napisz logikę sterowania urządzeniem, aby zrealizować funkcje automatycznej kontroli.
Integracja platformy chmurowej
-
Zbuduj zdalną platformę monitoringu, przesyłając dane do serwerów w chmurze, takich jak Tencent Cloud i Aliyun, poprzez konfigurację Wi-Fi.
-
Użytkownicy mają możliwość monitorowania danych środowiskowych oraz zdalnego zarządzania sprzętem za pośrednictwem strony internetowej lub aplikacji.
Testowanie i optymalizacja
System przejdzie testy w celu potwierdzenia dokładności pozyskiwania danych z czujników, szybkości reakcji wnioskowania AI oraz stabilności sterowania urządzeniem. Kod zostanie dostosowany na podstawie wyników testów, aby zwiększyć wydajność i stabilność systemu.
Najważniejsze informacje o projekcie
-
Połączenie edge computingu i AI: Gaz AI w M5Stack NanoC6 umożliwia rozumowanie w czasie rzeczywistym i inteligentne podejmowanie decyzji na lokalnym urządzeniu, eliminując potrzebę zależności od chmury obliczeniowej. To lokalne przetwarzanie zmniejsza opóźnienia sieciowe, poprawiając ogólną wydajność systemu.
-
Niskie zużycie energii i wysoka wydajność: NanoC6 to kompaktowe, a jednocześnie solidne rozwiązanie, doskonale nadające się do sytuacji o niskim zużyciu energii, które wymagają długiego czasu pracy.
-
Bogata rozbudowa: Platforma NanoC6 oferuje szerokie wsparcie dla różnorodnych czujników i rozszerzeń peryferyjnych, dając deweloperom elastyczność w rozbudowie urządzeń sprzętowych oraz dostosowywaniu rozwoju inteligentnych aplikacji do konkretnych wymagań projektowych.
-
Zdalne monitorowanie i kontrola: Poprzez połączenie Wi-Fi, osoby mają możliwość zdalnego dostępu do danych środowiskowych i zarządzania urządzeniami z dowolnego miejsca i o dowolnej porze.
