描述

背景

該項目是為帶學生進行實地考察的監(jiān)護人和老師設(shè)計的，如果有孩子離開小組太遠并且沒有及時回到他們的公共汽車上，他們會通知他們。

在從小學到高中的過程中，無論是在旅行開始之前還是在每個人都在一天的樂趣后到達公共汽車之后，都有多種策略來考勤。成人使用的方法包括手動進入每個座位并數(shù)人頭，分配公共汽車座位（這對孩子們來說可能是一把雙刃劍），給每個學生一個他們必須按順序喊出的數(shù)字（導致多次重復當一個人沒有注意時），或者只是做老式的“點名”出席。每種方法都有其優(yōu)點和缺點，但從經(jīng)驗來看，它們都往往需要很長時間才能進行，導致雙方都受挫。

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沒有孩子掉隊。

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基本應(yīng)用

我們的項目通過使考勤系統(tǒng)完全自動化和電子化來解決這個問題。每個學生在旅行開始前都被分配了一個可穿戴設(shè)備（正在開發(fā)中），可以是別針、鑰匙鏈或手鐲，并帶有一個分配給他們名字的唯一 ID，稱為 Range Badge (RB)。陪同和監(jiān)督學生的教師和監(jiān)護人將獲得一個帶有 LCD 屏幕的設(shè)備，稱為 Master Location Dashboard (MLD)，為每個學生顯示兩個數(shù)字：頂部的數(shù)字代表來自學生的 RB 和底部的數(shù)字是主設(shè)備接收來自可穿戴設(shè)備的信號所需的時間，以毫秒為單位。如果學生在 MLD 范圍內(nèi)，則數(shù)字周圍的外環(huán)將為綠色。如果 MLD 就在附近，則環(huán)為黃色，如果 MLD 沒有從學生的 RB 接收到強信號，則環(huán)為紅色，如果學生完全超出范圍，等待 10 秒以確保沒有出現(xiàn)錯誤時，LCD 屏幕上將顯示閃爍的警報消息以及消息“丟失：*學生姓名*”。這將通知該成年人該特定學生已經(jīng)失蹤或已遠離該組，以至于他/她與 MLD 失去聯(lián)系，使他們能夠采取行動并立即找到丟失的學生。LCD 屏幕上將顯示一條閃爍的警報消息以及“丟失：*學生姓名*”消息。這將通知該成年人該特定學生已經(jīng)失蹤或已遠離該組，以至于他/她與 MLD 失去聯(lián)系，使他們能夠采取行動并立即找到丟失的學生。LCD 屏幕上將顯示一條閃爍的警報消息以及“丟失：*學生姓名*”消息。這將通知該成年人該特定學生已經(jīng)失蹤或已遠離該組，以至于他/她與 MLD 失去聯(lián)系，使他們能夠采取行動并立即找到丟失的學生。

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1 / 7 ?監(jiān)控

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成分

以下是上面列出的組件的圖像。

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1 / 7 ?系統(tǒng)的基本部分

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ESPNow

ESPNow網(wǎng)絡(luò)將協(xié)議定義為

ESP-NOW 是由 Espressif 開發(fā)的另一種協(xié)議，它使多個設(shè)備能夠在不使用 Wi-Fi 的情況下相互通信。該協(xié)議類似于無線鼠標中經(jīng)常部署的低功耗 2.4GHz 無線連接。因此，設(shè)備之間的配對需要在它們通信之前進行。配對完成后，連接安全且點對點，無需握手

該協(xié)議專為低范圍、快速數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計。該協(xié)議易于使用。我們能夠利用其透明連接到顯示為 AP 的設(shè)備的獨特特性。我們正在實施一種單向通信。我們期待擴展我們的實現(xiàn)以允許主從之間的雙重通信。

范圍徽章設(shè)備

Range Badge (RB) 設(shè)備針對每個客戶進行個性化設(shè)置，并以 SSID 格式發(fā)送編碼信息（請參閱下一個會話）。MLD 設(shè)備識別 RB 設(shè)備并開始偵聽來自主設(shè)備的任何消息。

該程序非常簡單，如代碼部分所示。我們正在開發(fā)一個允許向 MLD 發(fā)送信息的版本，例如 FIND ME 消息或 NEED HELP 消息。

主位置儀表板

Master Location Dashboard (MLD) 是一種跟蹤 Range Badge (RB) 設(shè)備的設(shè)備。該設(shè)備管理每個連接的設(shè)備的通信、圖形界面、用戶輸入和日志數(shù)據(jù)。

設(shè)備會定期啟動網(wǎng)絡(luò)掃描以查找與 SSID 格式匹配的新 RB 設(shè)備。找到的設(shè)備在 ESPNow 堆棧上注冊為對等設(shè)備（如果尚未完成）。MLD 向?qū)Φ确桨l(fā)送狀態(tài)消息，并跟蹤確認以及獲得它所需的時間。程序每次掃描網(wǎng)絡(luò)時都會獲取RSSI值，該值決定了每個RB設(shè)備的不同警告級別。

該程序在內(nèi)部控制多達 20 臺設(shè)備，在屏幕上控制多達 15 臺設(shè)備。它通過驗證其 SSID 格式與自定義字符串匹配來跟蹤所有連接的設(shè)備。SSID 格式為

TOURNAME:COSTUMERNAME:MAC_ADDRESS

其中 TOURNAME 不超過 6 個字符，COSTUMERNAME 最多 5 個字符，MAC_ADDRESS 是一個六元組值。

圖形界面支持觸摸屏輸入，最多可顯示 15 個設(shè)備。它允許用戶選擇一個設(shè)備并顯示 MAC 地址、分配的客戶名稱和旅游名稱。

最后，程序會在任何設(shè)備失去連接的情況下發(fā)出警報，并顯示 RB 的客戶名稱。

它使用 SD 卡將數(shù)據(jù)記錄到兩個不同的文件中。

• DataRSSI 文件包含 ESPNow 通道中 AP 設(shè)備的 RSSI 值。
• DataPing 文件包含每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包延遲確認時間。

演示

• 連接

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• 用戶指南

• 測試

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數(shù)據(jù)日志

主位置儀表板保留每個范圍徽章接收到的連接數(shù)據(jù)的臨時記錄。

以下是 DataRSSI_30.vis 文件的示例。該數(shù)字顯示系統(tǒng)跟蹤的順序唯一 ID 號。

該文件顯示狀態(tài)、客戶名稱、mac 地址、RSSI 和自程序在范圍標記中啟動以來的時間（以微秒為單位）。

Status : Here Bill 18:FE:34:D3:87:96 -26 778454
Status : Here Mike 5C:CF:7F:00:7B:93 -31 778458
Status : Here Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -37 778462
Status : Here Chap2 18:FE:34:D3:85:F2 -43 778466
Status : Here Linda 5C:CF:7F:01:60:43 -44 778471
Status : Close Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -66 778475
Status : Close Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -69 778479
Status : Here April 18:FE:34:D3:87:A7 -38 782058
Status : Here Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -39 782063
Status : Here Mike 5C:CF:7F:00:7B:93 -43 782067
Status : Close Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -57 782074
Status : Far Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -76 782078
Status : Close April 18:FE:34:D3:87:A7 -47 785653
Status : Close Mike 5C:CF:7F:00:7B:93 -55 785658
Status : Close Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -58 785662
Status : Close Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -64 785666
Status : Close Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -64 785670
Status : Close Chap1 5C:CF:7F:88:EE:95 -65 785674
Status : Far Chap2 18:FE:34:D3:85:F2 -73 785678
Status : Here Bill 18:FE:34:D3:87:96 -43 789271
Status : Close Linda 5C:CF:7F:01:60:43 -49 789278
Status : Close Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -54 789282
Status : Close Chap2 18:FE:34:D3:85:F2 -54 789286
Status : Close April 18:FE:34:D3:87:A7 -57 789291
Status : Close Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -62 789295
Status : Close Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -63 789299
Status : Close Chap1 5C:CF:7F:88:EE:95 -65 789303
Status : Close Bill 18:FE:34:D3:87:96 -58 792874
Status : Close Linda 5C:CF:7F:01:60:43 -60 792878
Status : Close Chap2 18:FE:34:D3:85:F2 -66 792882
Status : Close Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -68 792889
Status : Far Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -72 792893
Status : Far Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -75 792897
Status : Close April 18:FE:34:D3:87:A7 -54 796479
Status : Close Mike 5C:CF:7F:00:7B:93 -55 796483
Status : Close Linda 5C:CF:7F:01:60:43 -57 796487
Status : Close Bill 18:FE:34:D3:87:96 -58 796491
Status : Close Chap2 18:FE:34:D3:85:F2 -59 796495
Status : Close Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -64 796499
Status : Far Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -75 796504
Status : Far Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -79 796508
Status : Close Bill 18:FE:34:D3:87:96 -57 800084
Status : Close Chap2 18:FE:34:D3:85:F2 -63 800088
Status : Close Mike 5C:CF:7F:00:7B:93 -64 800092
Status : Close Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -65 800096
Status : Close April 18:FE:34:D3:87:A7 -67 800101
Status : Far Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -79 800105
Status : Far Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -86 800109
Status : Far Chap1 5C:CF:7F:88:EE:95 -92 800113

DataPing_30.vis 文件內(nèi)容如下所示。此文件顯示確認狀態(tài)、客戶名稱、MAC 地址以及返回確認所用的時間。

Received Failed Chap2 18:FE:34:D3:85:F2 -61 2
Received OK April 18:FE:34:D3:87:A7 -56 109
Received Failed Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -74 79
Received Failed Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -88 114
Received Failed Bill 18:FE:34:D3:87:96 -66 115
Received Failed Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -74 76
Received Failed Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -88 95
Received OK Chap1 5C:CF:7F:88:EE:95 -86 107
Received Failed Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -50 111
Received Failed April 18:FE:34:D3:87:A7 -56 134
Received OK Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -74 71
Received OK Chap1 5C:CF:7F:88:EE:95 -86 95
Received OK Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -50 62
Received OK Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -74 114
Received OK Steph 30:AE:A4:1A:5B:E4 -88 123
Received Failed Chap1 5C:CF:7F:88:EE:95 -86 153
Received OK Qing 5C:CF:7F:88:C4:5A -50 116
Received Failed Liz 30:AE:A4:20:A0:F8 -70 20

結(jié)論

該系統(tǒng)的范圍約為 100 英尺，視線清晰，室內(nèi) 60 英尺，有墻壁和障礙物。我們嘗試使用 RFM69HW 芯片，它為我們提供了與 ESP 芯片相同的范圍。然后我們嘗試使用 LoRa Lopy 4 設(shè)備，這一次范圍大大增加，達到大約 1/4 英里。問題是天線的尺寸。在未來的版本中，我們將使用這些設(shè)備來實現(xiàn)更廣泛的鄰域范圍。

感謝您的閱讀。

未來使用

我們可以看到該系統(tǒng)在學校中的使用類似于在某些學校中，每個學生都被分配了一個電子設(shè)備，他們可以在課堂上使用，甚至可以帶回家。每年年初，學生都會獲得一個 RB，其姓名分配給該特定 RB 的 ID。RB 可以留在教室里，直到實地考察的那一天，當它們被分發(fā)給學生并在登上校車之前進行測試時。學年結(jié)束后，RB 會被重置并重新分配給明年年初的新生，使它們可以為子孫后代重復使用。