小伙伴们快拿出小本本，赶紧记条记，我要开始上课了。希望大家都能在比赛里有所收成。
这套参赛作品名字叫“智能的猫咪监视与警告设备”。下图是这套装置的硬件，包含了庆科智能语音开拓板、友善之臂Nano PC T3 Plus、Arduino Nano、USB摄像头。
数据库做事器建在云端。我还给猫咪监控数据做了个网站，地址
http://47.94.213.13/
下图是猫咪监控的网站界面，该站点建在阿里云ECS做事器上。数据库是高性能的MySQL数据库。这台做事器的有效期至2018年11月11日。
1、设计背景
本人是个猫奴，有时候猫咪会趁我不在家时候对盆栽下毒手。我已经用深度神经网络算法做了一个实时识别猫咪的智能摄像头。
如果猫跑到了这个摄像头的视场里并被识别到，终端命令窗口上就会弹出警告，并且猫咪的照片会被按韶光顺序保存。
上面这个方案实现了最基本的猫咪识别和反馈。下面我们又给它增加一些功能，让它更符合本次比赛的主题：
1、增加一台云打算做事器。利用MySQL数据库存储监控数据。利用Apache和PHP建网站，把监控数据可视化。
2、增加语音警告（或驱赶）功能，比如“创造猫咪”，或“给我滚”。
3、增加一台家庭物联网网关做事器，本地局域网的UDP协议数据转发云真个MySQL数据库。做事器硬件是友善之臂NanoPC T3 Plus，8核处理器的ARM小电脑。
4、方案优化。智能摄像头的程序和家庭物联网网关的程序，如果利用树莓派的硬件方案，建议利用两台树莓派。一台跑智能摄像头，另一台跑物联网网关，UDP的通信地址为192.168.1.x网段的局域网地址。
如果用NanoPC T3 Plus硬件方案，由于硬件性能高，两个程序都可以放在同一台电脑上跑，UDP数据通过127.0.0.1地址发给本机的物联网网关程序。
5、猫咪识别程序的改进。增加猫咪相对付摄像头的球坐标系角度位置打算。并且，当有一个或多个猫咪同时被锁定时，算出识别面积最大的那只猫。把识别结果做个网络接口，用UDP协议发到家庭物联网做事器，转发到云做事器，末了在网站上显示。
2、云打算做事器阿里的云ECS是一种弹性可伸缩的打算做事。云做事器的利用方法实在跟正常的传统做事器差不多的，但是更稳定、更安全。于是我决定申请一台免费的阿里云做事器来完成这次的比赛。
我成功申请到了一台，有效期至2018年11月11日。
拿到做事器往后，第一步，安装MySQL数据库做事，并建立家庭物联网的数据表。做事器是CantOS系统的，可以用yun命令安装软件（阿里云的linux镜像站速率非常快）。
数据表包含5个参数：监控序号（ID）、是否识别到猫咪（iscat）、猫咪在摄像头局部坐标系下的经度坐标（data1），猫咪在摄像头局部坐标系下的纬度坐标（data2），数据采集韶光。
第二步，安装Apache和PHP。然后写个网站显示监控数据。在浏览器里输入我的云做事器地址，可以看打如下界面。刚开始只是一张只有台头的空表。检测到猫咪了往后，表格会增长。
网站PHP代码我开源给大家了：
https://github.com/xukejing/MicoAli/blob/master/index.php
3、语音功能我们利用庆科的智能语音开拓板来输出语音警告。板子是通过串口的AT+TTS命令来输入转语音的笔墨。这里，为了让项目更随意马虎在不同的平台之间移植，我增加了一块Arduino开拓板。
智能摄像机装置检测到猫咪往后，通过USB转串口给Arduino发指令；然后Arduino再输出编程好的指令给庆科语音开拓板。现在的程序是这样的，摄像头的程序只要给Arduino的USB转串口发过去任意一个字符，就能让喇叭发出“创造猫咪”的报警声。我试过了，效果很好，这个声音既能提醒主人，又能吓退猫咪。
庆科开拓板的固件SDK并不开放。但是我的Arduino上的程序可以开源给大家，这个程序是在软串口的demo例程根本上改的。
https://github.com/xukejing/MicoAli/blob/master/softserial.ino
4、物联网网关做事器我们搭建的阿里云做事器利用的是MySQL数据库做事，家庭物联网的UDP数据须要做一下转换才能写入数据库。我们用一台友善之臂NanoPC T3 Plus作为物联网网关硬件。
网关做事监听本地6000端口，吸收猫咪在摄像头局部坐标系下的经度坐标和纬度坐标（单位是度），然后精确到小数点后两位发送给云真个MySQL数据库。个中，数据格式上，又补上了3个信息，分别是数据ID编号、是否有猫、数据采集韶光。
我的网关做事程序的代码开源给大家了：
https://github.com/xukejing/MicoAli/blob/master/ali.cpp
5、深度神经网络智能摄像机深度神经网络智能摄像机的程序现在也在NanoPC T3 Plus上面跑，每帧大约耗时0.3秒。利用的是Mobile Net SSD检测算法，可以做多目标检测，能同时锁定多只猫咪。检测到猫往后，再对猫的检测面积进行排序。
找到检测面积最大的那只猫，把这只猫咪在摄像头局部坐标系下的经度坐标和纬度坐标数据用UDP协议发送到家庭物联网网关做事器的6000端口。摄像机会把有猫的照片都保存下来，按检测韶光顺序存放。
照片会从00001开始编码，满了往后回到第一张，覆盖老照片的机制类似行车记录仪。如果检测到猫，摄像机会通过USB转串口给语音部分的Arduino板子发送一个字符。
数据上传云真个间隔是可以调度的。实际运用时建议10秒一次。如果猫咪进入视场后一贯赖着不走，驱赶语音也是10秒播报一次。这个延时由智能相机的程序掌握。
测试数据链路时候，间隔可以调小一些，我试过0.1秒间隔也是没问题的，本地的UDP数据传输很快，云端阿里云做事器上的MySQL数据库的写入性能也非常好。
我的深度神经网络智能摄像机的代码也开源给大家了：
https://github.com/xukejing/MicoAli/blob/master/micocat.cpp
已经演习好的神经网络模型：
https://github.com/xukejing/NanoPCT4catdnncamera/blob/master/MobileNetSSD_deploy.caffemodel
模型的网络构造定义文件：
https://github.com/xukejing/NanoPCT4catdnncamera/blob/master/MobileNetSSD_deploy.prototxt
6、方案实物展示阿里云做事器的MySQL数据库上，一开始是没有数据的。
我们回到NanoPC T3 Plus上来操作，先打开两个终端窗口，分别启动与阿里云MySQL连接的网关程序（ali）和与本地网关程序连接的智能摄像机程序（micocat）。
我用我家猫咪的照片试验一下，检测正常。期间我听到了清脆悦耳的告警声音“创造猫咪”。
猫咪角度位置坐标打算正常，数据采集韶光也记录下来了。
数据库里有了记录
网站上也显示猫咪检测数据了。
7、开拓小结
这套方案紧张是做技能演示，在各组开源的框架下给大家做了个教程，先容了从云端站点搭建、自定义数据协议到物联网模块的接入的过程，本人编写的干系代码也都开源给大家了。这是篇技能分享文章，希望我的这个教程能帮更多人系统地入门物联网。
末了，感谢庆科社区赠予的智能语音开拓板，和阿里供应的免费云做事器。
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