韦仕艳 王小波 蔺佳兰 杨培江 刘迅

兴义民族师范学院 贵州 黔西南州兴义 562400

引言

随着中国计算机技术的不断成熟，物联网技术的迅速崛起，各种各样的公司及企业已经把“出入安全”当成了一种生活安全或工作品质的象征，门禁系统不管是作为人们进出自己住宅的小区，还是工作单位以及其他建筑物的安全门禁，门禁系统的安全保障直接关乎人们的人身安全及财产安全。现如今，门禁系统已经成为小区、公司、各种建筑门禁的首选项。

本设计能够很好地运用传感器，采用摄像头拍摄与网络资源有效结合，让门禁系统区别于传统技术。门的开和关的安全管理系统是新型科技现代化技术安全管理系统，它集微机自动拍照识别技术和科技现代安全管理措施为一体。它的出现解决了小区、公司、各种建筑出入口实现安全防范管理的有效措施。

1 整体结构设计

本设计主要分为硬件设施和云服务构成。整个设计通过信息采集模块（多传感器）采集信息，通过ESP32 CAM终端通过调用API的方式，向云服务进行数据交互。云服务将得到的信息进行处理，返回对应数据，终端获取之后根据不同的信息进行各个模块的驱动。

1.1 唤醒模块（人体红外传感器HC-SR501）

当人体红外传感器HC-SR501数值产生变化，ESP32 CAM由Modem-sleep模式转换到No-sleep模式。唤醒ESP32 CAMWIFI模块。

1.2 识别模块

通过是否唤醒触碰传感器，进行人脸识别或指纹识别的优先级转换，进行识别，将采集到的数据通过micropython与 urequests库进行HTTP请求。将数据上传到自云服务，云服务通过调用百度人脸识别API或阿凡达数据指纹识别API进行数据处理后，返回数据给终端。终端得到数据，进行开闭锁的电路的电平的转换。

1.3 体温测量模块

通过红外线测温传感器得到的感应信息，将结果发送到云端。

1.4 App

App后台通过MQTT协议进行ESP32 CAM终端通信，进而了解各个模块工作状态，并改变其状态。还可以查看不正常的人脸对比图。

1.5 硬件

本设计的硬件设计部分主要由控制中心，感应单元，输出单元构成。云服务由自建平台、百度云、阿凡达数据构成。

1.6 控制中心

ESP32 CAM作为控制中心，处理时间线性短的数据和进行部分数据的传输。各个传感器集成为感应单元，进行数据的采集。电子锁以及继电器作为输出单元。

1.7 网站云服务

网站云服务采用django rest framework 快速搭建API接口，用于本设计的数据处理，以及App后端数据的支持。

1.8 信息数据流向

本设计的信息数据流向方式由感应单元采集数据传递给控制中心ESP32 CAM，控制中心进行数据的分流，需验证数据上传到云端，云端处理数据之后进行数据封装，将结果返回给控制中心，根据得到的处理后的数据，控制中心对输出单元进行数据的传输[1]。

2 系统核心

本设计的控制中心采用ESP32CAM板，提供兼容摄像模块的接口。ESP32CAM固件采用micropython固件。ESP32ACM运行主频为240MHz，双核32双核MCU、2.4G双模WIFI和蓝牙芯片，涵盖精细分辨时钟门控，省电模式和动态电压调整等特征，背部搭载摄像头接口。

2.1 人脸识别模块

当需要人脸检测时，人体红外传感器HC-SR501的收集的数据达到阈值，此时若没有碰触触摸传感器，启动ESP32CAM摄像头进行拍照。控制中心根据数据处理后的结果，通过24V继电器来控制电磁锁的电流大小，达到锁的开闭。

2.2 唤醒模块

人体红外传感器HC-SR501的OUT与ESP32CAM的GPIO2引脚相连，常态下，该模块返回低电平，当检测到人体即返回高电平。这时ESP32CAM唤醒WIFI模块，自动连接预设WIFI，ESP32CAM由低功耗模式转化为全模式。

2.3 指纹识别

采用指纹采集头模块连接到ESP32CAM，当触碰到触碰感应器时，关闭摄像头模块，指纹识别开始工作，当指纹识别开始有图像输出时，默认保存文件为FingerPrint.jpg，将文件通过HTTP上传到云端。

指纹识别过程采用阿凡达数据指纹识别API，采用JSON格式，使用HTPP的POST方式进行请求。

2.4 App设计

采用UNIApp框架，在HBuilderX编辑器编写App页面以及JS，疏通交互模式采用调用API方式。App进行请求各单元的状态，后端通过MQTT协议访问各单元部件，获取各个单元最新状态。App请求更改状态，后端也通过MQTT协议进行数据传输。

2.5 软件设计

本设计所设计的智能安全门可实现人体自动感应，面部自动识别，指纹被动输入验证，体温自动测量，App控制访问等各功能。

当人体出现在感应范围时候，本设计可以准确地识别、检测出人体活动信息，然后唤醒其余的功能部件，通过优先级的选择，会自动选出最匹配当下环境所需要的识别方式（面部识别或者指纹识别）。通过识别验证之后，ESP32ACM会向特定引脚输出高电平，以达到开闭锁的操作[2]。

3 结束语

本设计通过介绍ESP32ACM为核心的，云服务为辅的智能安全门的可行性，设计各功能的硬件连接图和软件流程实现框图的实现方案。ESP32系列为控制核心的可控制门的安全防卫、非常态访问拒绝、用户健康的体现功能全部达到预期效果。本设计的系统集成度高，该设计易于搭建完善，易拓展新部件、新功能等优点，设施硬件较为便宜，具有不错的发展前景和市场。