英飞凌兼顾监护和防盗的 IoT 系统解决方案

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Macnica Engineer

英飞凌兼顾监护和防盗的 IoT 系统解决方案

英飞凌 IoT 系统

随着技术的发展，人们的生活日益丰富，DX 在各个领域中扮演着越来越重要的角色，护理是其领域之一。当前日本人口老龄化正在加速，预计独居老年人的数量将继续增加。基于此，本文将介绍英飞凌以照顾独居老人为理念的 IoT 系统解决方案。该系统除防盗功能外，当用户外出时还可以切换到监护模式，这些功能主要是通过使用英飞凌的传感器和 PSoC 来实现的。

英飞凌 IoT 系统功能架构

如下图 (图1) 所示，英飞凌 IoT 系统解决方案的设计主要由人体传感器、摄像头、Wi-Fi、云服务器四大模块来完成。

图1 IoT 系统功能架构
图1 IoT 系统功能架构

在 IoT 系统的四大模块中使用了英飞凌的多种产品，如下图 (图2) 所示：

  • Wi-Fi：英飞凌 CYW43012
  • 摄像头模块：I2C、SPI 接口、JPEG 压缩 (640×480)
  • 人体传感器：英飞凌 BGT60LTR11AIP (60GHz 毫米波雷达)
  • MCU 服务器：英飞凌 PSoC® 6（Arm Cortex-M0+、Arm Cortex-M4)

图2 IoT 系统使用产品
图2 IoT 系统使用产品

英飞凌 IoT 系统信息处理流程

英飞凌 IoT 系统各大模块对信息的处理流程为：首先人体传感器不断感知人体动作，当传感器在一段时间内未能检测到人体运动时，摄像头监控功能将会启动，同时将拍摄的视频/图像通过 Wi-Fi 上传到云端服务器，此时用户可通过网页进行远程查看。

60GHz 毫米波雷达探测人体

IoT 系统中的人体传感器采用英飞凌 60GHz 毫米波雷达 (BGT60LTR11AIP)，无需微型计算机即可检测 5 米外的人体运动。同时由 PSoC®6 的 GPIO 引脚进行控制，能够在检测到人体运动时发送信号。但在 2022 年 2 月之前，这里所使用到的 Radar 模块还未取得日本技适认证，所以在监控拍摄时无法使用 Radar。为了能让监控画面能够正常运行，英飞凌对此进行了改进。

图3 60GHz毫米波雷达探测人体
图3 60GHz 毫米波雷达探测人体

使用 PSoC®6＋CYW43012 将摄影和图像数据传送至云端

英飞凌 IoT 系统所使用的云服务器为 AWS (Amazon Web Service)。当处于监护模式时，如果 IoT 系统在一段时间内没有检测到人体运动时，则系统将视为该人已经跌倒。这种情况下摄像头模块将会启动并拍照，然后通过 CYW43012 连接到 WLAN 网络，最后将拍摄的照片通过套接字通信发送至 AWS。当用户外出时，可以从网站将 IoT 系统切换到防盗模式。当 60GHz 毫米波雷达检测到人员进入时，会触发警备模式并在拍照后将数据上传到 AWS。

英飞凌 IoT 系统网站页面显示

如下图 (图4) 所示，英飞凌 IoT 系统通过 AWS 为用户创建专属网站，在网站上，用户除了可查看监控的照片记录和时间外，系统还将生成检测人体运动的最终日志。此外当上传图像时，AWS 会向 LINE 推送消息和 URL。

图4 IoT系统网站页面显示
图4 IoT 系统网站页面显示

英飞凌 IoT 系统结构概要

英飞凌 IoT 系统结构如下图 (图5) 所示，在图片左边第一层面板中，通过安装人体传感器以检测人体动作，以及监控画面时用到的摄像头模块和在拍照时用于发出信号的红色 LED 灯。在图片中间的面板里配备了英飞凌的PSoC®6 和 CYW43012，其通过 CY8CKIT-062S2-43012 对各个模块进行控制并通过 Wi-Fi 向云服务器传输数据。IoT 系统中，各大模块的功能运作均通过 5V/2.1A、USB 输出的移动电池来完成。

图5 IoT系统结构组成
图5 IoT 系统结构组成

英飞凌 IoT 系统功能一览

  • 通过 CYW43012 扫描 AP，连接 Wi-Fi
  • PSoC®6 控制相机组件模块 (I2C 通信、SPI 通信)
  • 利用 60GHz 毫米波雷达进行人体探测的信号中断处理和延时测量
  • 通过套接字通信将数据上传至 AWS 并在 TCP 客户端显示：传输检测信号和 JPEG 图像数据且网页可自由切换至监护模式/防盗模式

 

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