Sposób wykorzystania gotowych rozwiązań do szybszego opracowywania zaawansowanych projektów monitorowania obecności

Poszczególne podsystemy przyspieszają wdrożenie

Zestaw próbny EagleEye składa się z pary podsystemów wykorzystujących jeden podsystem oparty na cyfrowym procesorze sygnałowym (DSP) Blackfin do generowania danych dotyczących liczenia osób oraz osobny podsystem oparty na mikrokontrolerze ADuCM4050 firmy Analog Devices do obsługi łączności i działania aplikacji wyższego poziomu (ilustracja 1). Jak wspomniano wcześniej, krytyczna funkcja zliczania osób realizowana jest w podsystemie cyfrowego procesora sygnałowego (DSP) EagleEye zestawu próbnego, w którym działa algorytm ADSW4000 EagleEye.

Ilustracja 1: W zestawie próbnym EagleEye firmy Analog Devices, podsystem cyfrowego procesora sygnałowego (DSP) pozyskuje i przetwarza obrazy przy użyciu algorytmu ADSW4000 EagleEye PeopleCount działającego na procesorze DSP Blackfin serii ADSP-BF707 firmy Analog Devices. (Źródło ilustracji: Analog Devices).

Do akwizycji obrazu z obszaru zainteresowania podsystem wykorzystuje moduł czujników wizyjnych 2D oparty na: układzie SoC do obrazów cyfrowych CMOS ASX340AT3C00XPED0-DPBR firmy onsemi połączonym z filtrem podczerwieni. Algorytm EagleEye PeopleCount ADSW4000, współpracując z usługami ramowymi EagleEye firmy Analog Devices, działa na procesorze DSP Blackfin ADSP-BF707 wykorzystującym szeregową pamięć flash 512Mb IS25LP512M firmy ISSIi synchroniczną pamięć dynamiczną 1Gb o dostępie swobodnym (SDRAM) niskiej mocy i podwójnej szybkości przesyłania danych (DDR) MT46H64M16LF firmy Micron Technology.

W tym podsystemie cyfrowy procesor sygnałowy (DSP) Blackfin ADSP-BF707 jest dobrze przystosowany do obsługi złożonych zadań związanych z akwizycją i przetwarzaniem obrazów wymaganych do liczenia osób. Jego potok przetwarzania sygnału obejmuje wiele sprzętowych jednostek mnożenia i dodawania (MAC) oraz funkcji przetwarzania pojedynczej instrukcji i wielu danych (SIMD).

Działający na procesorze ADSP-BF707 Blackfin algorytm ADSW4000 ADI EagleEye PeopleCount osiąga nawet 90% dokładności zliczania w obszarze docelowym. Co równie ważne, podsystem szybko zwraca wyniki. Przykładowo podsystem potrzebuje zaledwie 300ms od momentu wejścia osoby w obszar zainteresowania (ROI), aby rozpoznać przejście ze stanu braku obecności do stanu obecności. Czas wymagany do zidentyfikowania zmiany stanu obszaru zainteresowania (ROI) z braku obecności na stan obecności jest konfigurowany przez użytkownika, przy czym domyślnym ustawieniem jest pięć minut.

Latencja jest podobnie niska w przypadku generowanych danych o liczbie osób i lokalizacji. Algorytm dostarcza aktualne dane o liczbie osób i lokalizacji w ciągu 1,5 sekundy po przejściu danej osoby do strefy zdefiniowanej przez użytkownika podczas pierwszego uruchamiania. Po wykryciu osoby algorytm potrzebuje tylko 113ms, aby dostarczyć aktualne dane o liczbie osób i ich lokalizacji.

Jak wspomniano wcześniej, platforma EagleEye firmy Analog Devices nie przesyła żadnych przechwyconych obrazów. Zamiast tego cyfrowy procesor sygnałowy (DSP) używa portu uniwersalnego asynchronicznego nadajniko-odbiornika (UART) w trybie push do przesyłania metadanych o obecności. Ten pakiet metadanych przesyłany w formacie JSON zawiera informacje o stanie obecności (obecność lub brak), liczbie osób, ich lokalizacji w formie współrzędnych x,y oraz z inne dane (tabela 1).

Tabela 1: Algorytm EagleEye firmy Analog Devices chroni prywatność użytkowników, nie przesyłając informacji umożliwiających identyfikację osób, a zamiast tego generuje pakiet zawierający wymienione tutaj metadane. (Źródło tabeli: Analog Devices).

Za podsystemem cyfrowego procesora sygnałowego (DSP), znajduje się podsystem mikrokontrolera ADuCM4050, który działa w środowisku AWS FreeRTOS, obsługując aplikację EagleEye wysokiego poziomu i usługi łączności wymagane do uruchomienia czujnika i komunikacji z usługą chmurową powiązaną z Analog Devices (ilustracja 2).

32-bitowy mikrokontroler ADuCM4050 stanowi kompleksowe środowisko przetwarzania do zastosowań przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT), takich jak EagleEye firmy Analog Devices. Aby obsługiwać złożone obciążenia zastosowań przemysłowych, mikrokontroler ADuCM4050 opiera się na rdzeniu procesorowym ARM® Cortex®-M4F 52MHz ze zintegrowaną jednostką zmiennoprzecinkową (FPU), jednostką ochrony pamięci (MPU), sprzętowym akceleratorem kryptograficznym i zabezpieczoną pamięcią kluczy.

Ilustracja 2: Oparty na mikrokontrolerze ADuCM4050 firmy Analog Devices podsystem mikrokontrolera zestawu próbnego EagleEye obsługuje aplikacje przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) wyższego poziomu i zapewnia usługi łączności lokalnie oraz między zestawem a chmurą lub innymi systemami zarządzania budynkiem. (Źródło ilustracji: Analog Devices).

Zestaw zintegrowanych funkcji zarządzania energią, w tym wiele trybów zasilania i możliwości bramkowania zegara, umożliwia urządzeniu osiągnięcie niskiego zużycia energii. W rezultacie mikrokontroler wymaga tylko 41μA/MHz (wartość typowa) w trybie aktywnym i 0,65μA/MHz (wartość typowa) w trybie hibernacji. W okresach nieaktywności procesor zużywa tylko 0,20μA (wartość typowa) w trybie szybkiego wybudzania lub tylko 50nA w trybie pełnego wyłączenia.