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你的冰箱會編程?樹莓派5打造AI制冷系統(tǒng)的瘋狂實驗

上海晶珩電子科技有限公司 ? 2025-04-15 08:04 ? 次閱讀

在這篇文章中,我們詳細介紹了我們構建智能冰箱庫存管理系統(tǒng)的旅程,該系統(tǒng)由Raspberry Pi 5和AI攝像頭提供支持。使用安裝在冰箱一側的超聲波傳感器,我們的系統(tǒng)可以確定何時開始產品檢測以及何時發(fā)送更新。通過我們定制的YOLOv8n模型(通過Roboflow導出為IMX500格式),攝像機可以識別關鍵產品——奶酪、可樂、雞蛋、番茄醬、牛奶、pittas和schnitzels——并根據(jù)它們在幀中的位置進行分類。生成的“進”和“出”列表通過帶SocketIO的Flask服務器實時傳輸?shù)絉eact儀表板,幫助您了解哪些庫存,哪些需要重新進貨。

"井然有序的冰箱,是健康生活的第一步。"——匿名

簡介

想象一下,打開你的冰箱,讓一個人工智能系統(tǒng)立即告訴你什么是可用的,什么是缺失的。我們的項目通過使用傳感器觸發(fā)器自動跟蹤冰箱庫存。當超聲波傳感器檢測到冰箱門在50厘米以內時,人工智能攝像頭就會開始分析產品放置。或者,使用PIR運動傳感器,攝像機在感應到運動時立即開始檢測,并在靜止5秒后發(fā)送更新。這種嵌入式AI和全棧開發(fā)的無縫集成,讓庫存管理變得毫不費力。

觀看示例:


觀察系統(tǒng)的運行,它會實時更新你的冰箱庫存。

硬件設置

我們的配置利用了傳感器和尖端人工智能的組合:

Raspberry Pi 5–加工中心。

AI攝像頭模塊——配備我們定制的YOLOv8n型號(出口到IMX500 ),用于檢測奶酪、可樂、雞蛋、番茄醬、牛奶、pittas和schnitzels等產品。

超聲波傳感器——安裝在冰箱側,測量到門的距離。當距離小于50厘米時,系統(tǒng)激活產品檢測。

PIR運動傳感器(備選)–當檢測到運動時觸發(fā)檢測,并在5秒鐘無運動后發(fā)送更新。

帶SocketIO的Flask服務器–處理實時通信。

React儀表板–顯示兩個列表:當前在冰箱中的物品和已過期的物品(用于補貨)。

連接示意圖:

下面是我們的Fritzing圖,說明傳感器和攝像頭的連接:

3fd19868-198d-11f0-9434-92fbcf53809c.jpg

超聲波傳感器設置:

將傳感器放在冰箱側面,面向門。

傳感器持續(xù)監(jiān)控距離。如果門是關著的(50厘米),系統(tǒng)開始捕捉幀進行分析。當門移開(> 50厘米)時,它觸發(fā)更新傳輸。

PIR運動傳感器設置(可選):

?安裝傳感器,檢測冰箱附近的運動。

?運動檢測時,攝像機開始產品識別。如果5秒鐘內沒有檢測到任何運動,將發(fā)送庫存更新。

如需詳細布線,請查看我們的Fritzing圖。

嵌入式深度學習和產品識別

我們系統(tǒng)的核心是一個使用定制訓練的YOLOv8n網絡的人工智能攝像機。該模型經過優(yōu)化,并通過Roboflow導出為IMX500兼容格式,可識別我們的主要產品,并區(qū)分“進”一半(冰箱內)和“出”一半(被移除或缺失)的產品。

產品識別邏輯代碼片段

importcv2importnumpyasnp# Load the custom product detection model (YOLOv8n exported to IMX500)model = load_model('path_to_imx500_model')defdetect_products(frame): # Preprocess the frame for the model processed_frame = preprocess_frame(frame) # Run inference detections = model(processed_frame) # Parse detections and categorize into 'in' and 'out' in_products = [] out_products = [] fordetindetections: label = det['label'] x, y, w, h = det['bbox'] # Assume the frame is split vertically: left half is "IN", right half is "OUT" ifx + w /2< frame.shape[1] //?2:? ? ? ? ? ? in_products.append(label)? ? ? ? else:? ? ? ? ? ? out_products.append(label)? ? return?in_products, out_products# Helper functions: preprocess_frame() and load_model() are implemented elsewhere.

傳感器集成和socket通信

超聲波傳感器邏輯

超聲波傳感器測量傳感器和冰箱門之間的距離。當門在50厘米以內時,系統(tǒng)開始捕捉產品檢測幀。一旦門移開(距離超過50厘米),累積的“進”和“出”列表被發(fā)送到服務器。

importtimeimportsocketio# Initialize SocketIO clientsio = socketio.Client()sio.connect('http://your-ngrok-url')THRESHOLD =50 # Distance threshold in cmdefread_ultrasonic_sensor(): # Simulated sensor reading; replace with actual sensor logic. returnget_distance()defsensor_loop(): detecting =False in_list = [] out_list = [] whileTrue: distance = read_ultrasonic_sensor() ifdistance < THRESHOLD?and?not?detecting:? ? ? ? ? ? print("Fridge door detected! Starting inventory check...")? ? ? ? ? ? detecting =?True? ? ? ? ? ? # Capture frame for product detection (simulate camera capture)? ? ? ? ? ? frame = capture_frame() ?# Replace with actual camera capture logic? ? ? ? ? ? in_list, out_list = detect_products(frame)? ? ? ? elif?distance >= THRESHOLDanddetecting: print("Fridge door closed. Sending inventory data to server.") sio.emit('inventory_update', {'in': in_list,'out': out_list}) detecting =False in_list, out_list = [], [] time.sleep(0.5) # Adjust sensor polling interval# Run sensor_loop() on the Raspberry Pi to continuously monitor door status.

PIR運動傳感器(替代)邏輯

對于使用PIR傳感器的環(huán)境,攝像機在運動檢測時激活,如果5秒內沒有檢測到運動,則發(fā)送庫存更新。

defpir_sensor_loop(): detecting =False last_motion_time = time.time() in_list = [] out_list = [] whileTrue: motion_detected = read_pir_sensor() # Replace with actual sensor reading logic ifmotion_detected: last_motion_time = time.time() ifnotdetecting: print("Motion detected! Initiating product recognition...") detecting =True frame = capture_frame() # Capture frame using the AI camera in_list, out_list = detect_products(frame) elifdetectingand(time.time() - last_motion_time) >5: print("No motion for 5 seconds. Transmitting inventory update.") sio.emit('inventory_update', {'in': in_list,'out': out_list}) detecting =False in_list, out_list = [], [] time.sleep(0.5)

Flask+SocketIO服務器

我們的Flask服務器接收這些實時庫存更新,并將它們廣播給所有連接的客戶端,確保React儀表板顯示最新的數(shù)據(jù)。

fromflaskimportFlaskfromflask_socketioimportSocketIOapp = Flask(__name__)socketio = SocketIO(app, cors_allowed_origins="*")@socketio.on('inventory_update')defhandle_inventory_update(data): print("Received inventory update:", data) # Broadcast the update to connected dashboard clients socketio.emit('dashboard_update', data)if__name__ =='__main__': socketio.run(app, host='0.0.0.0', port=5000)

全棧集成(React儀表盤)

實時數(shù)據(jù)管道從Raspberry Pi通過我們的Flask服務器(通過ngrok公開)流向React儀表板。儀表板顯示兩個列表:冰箱中的產品和已取出的產品(用于補貨)。

React儀表板代碼片段

importReact, { useEffect, useState }from"react";importiofrom"socket.io-client";constsocket =io("http://your-ngrok-url");constFridgeInventory= () => { const[inventory, setInventory] =useState({in: [],out: [] }); useEffect(() =>{ socket.on("dashboard_update",(data) =>{ setInventory(data); }); return() =>{ socket.off("dashboard_update"); }; }, []); return(

Fridge Inventoryh2>

In Fridgeh3>
    {inventory.in.map((item, index) => ( {item}li> ))} ul> div>

    Out for Restockingh3>
      {inventory.out.map((item, index) => ( {item}li> ))} ul> div> div> );};exportdefaultFridgeInventory;

      部署和故障排除

      部署這樣的邊緣人工智能解決方案伴隨著挑戰(zhàn):

      傳感器校準:

      微調超聲波傳感器的閾值(50厘米),并確保PIR傳感器(如果使用)放置正確。

      網絡穩(wěn)定性:

      通過ngrok運行Flask服務器需要可靠的互聯(lián)網連接。監(jiān)控連接質量和延遲。

      模型優(yōu)化:

      利用輕量級框架,并確保您的定制產品識別模型針對實時推理進行了優(yōu)化。

      記錄和監(jiān)控:

      在傳感器環(huán)路和服務器中實施可靠的日志記錄,以快速診斷任何問題。

      結論

      該項目將嵌入式系統(tǒng)、深度學習和全棧開發(fā)結合在一起,創(chuàng)建了一個智能冰箱庫存管理解決方案。有了Raspberry Pi 5,一個使用定制YOLOv8n模型的人工智能攝像頭和傳感器觸發(fā)的檢測,你可以自動跟蹤你的冰箱里有什么,什么需要重新進貨-所有這些都是實時的。

      準備好讓你的廚房自動化了嗎?分叉我們的存儲庫,設置您的Raspberry Pi,并開始以前所未有的方式管理您的冰箱庫存。祝您愉快,享受更智能、更有條理的廚房!

      如有任何問題或反饋,請隨時聯(lián)系我們的GitHub知識庫或在上面提出問題。

    聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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