SWay使用GPS监控孩子的地理位置

描述

概述

父母总是担心他们的孩子。父母希望他们的孩子准时到校，按时回家，走指定的路。

SmartWay 旨在消除父母日常生活中的这种担忧。SmartWay 将在您的孩子上下学时监控他/她，确保您的孩子始终采取适当的路径到达他/她的目的地学校。

SWay 将使用 GPS 监控您孩子的地理位置，如果孩子偏离您分配给他/她的路径，将立即向家长发送电子邮件。当孩子到家或上学时，SmartWay 还会向家长发送一封电子邮件，并在孩子迟到时通知他们。通过这种方式，父母可以坐下来享受他们的咖啡，因为他们知道他们的孩子安全到达学校和家。

功能性

SmartWay 将持续监控您孩子从醒来到回家的地理位置。该设备还配备了一个 RGB LED 和一个振动电机，如果您的孩子没有采取正确的上学方式或迟到了，它会警告您的孩子，并在他/她到达学校时向他/她表示祝贺。

该设备通过许多功能工作，以确保您的孩子是安全的。

• 第一个循环if(off track)检测孩子是否偏离了指定的路径，设备有一个系统来检测这种情况发生的次数；如果您的孩子第一次偏离航向，设备将通过将 LED 变为红色并振动电机来警告他/她，然后孩子将有两分钟的时间回到航向。如果孩子继续偏离航线两分钟，家长将收到一封电子邮件，警告他们的孩子偏离航线以及他/她的地理位置，电子邮件将每隔 2 分钟发送一次，直到孩子到达在家或在学校。
• if(school time)并if(home time)循环检测是否到了上学和回家的时间，然后设备检查孩子是否到校或回家，如果他/她及时到达，LED 将变为绿色，并且设备将向家长发送一封电子邮件，通知他们他们的孩子连同到达时间一起到达了他/她的目的地。否则，如果到了开学时间而孩子不上学，它也会

设备只能发送 12 个字节的信息，因此发送时需要压缩包。其他变量将在 SigFox 后端配置。

设备可以发送四个数据包

• child is off course - ("off course")
• 孩子到家了——（“在家”）
• 孩子到学校 - （“在学校”）
• 孩子迟到 - （“迟到”）

预警系统

佩戴设备的孩子在到达学校、到家、到达目的地迟到或偏离路线时都会收到提醒

设备在行动

好处

使用此设备的家长将受益于：

• 确保他们的孩子安全往返学校
• 确保他们的孩子准时到达这些地点
• 确保他们的孩子不会偏离路线
• 节能和低成本 - 长效电池

建设项目

第 1 步：所需设备

要开始制作这个项目，我们需要收集材料。对于这个项目，您将需要：

• 跳线
• 1、NPN晶体管
• 1、陶瓷电容（0.1µF）
• 3、电阻器（220Ω）
• 1、电阻（1KΩ）
• 1、RGB LED
• 1、GPS模块
• 1、振动电机单元
• 1、Arduino MKR1200狐狸
• 1、2x AAA/ AA 电池盒
• 2、AA电池

第 2 步：连接电路

下一步是连接电路；下面的 Fritzing 图像将说明这是如何完成的。布线有多个部分，因此它们被分成不同的图像。

第 3 步：确认代码

代码由多个函数组成，每个函数在项目的构成中发挥特定的作用。

• 警告系统
• 获取 GPS
• 同步实时时钟
• 工艺位置
• 发送包裹
• 做动作

下面对这些部分进行说明。

• 警告系统

void setOutputs()
{
 pinMode(R, OUTPUT);
 pinMode(G, OUTPUT);
 pinMode(B, OUTPUT);
 pinMode(motorPin, OUTPUT);
}
void vibrateMotor() // vibrate the motor cell
{
 digitalWrite(motorPin, HIGH);
 delay(1000);
 digitalWrite(motorPin, LOW);
}
void ledGreen() // LED, Green
{
 analogWrite(R, 0);
 analogWrite(G, 255);
 analogWrite(B, 0);
}
void ledOrange() // LED, Orange
{
 analogWrite(R, 255);
 analogWrite(G, 45);
 analogWrite(B, 0);
}
void ledRed() // LED, Red
{
 analogWrite(R, 255);
 analogWrite(G, 0);
 analogWrite(B, 0);
}
void resetLED() // Turn off LED
{
 analogWrite(R, 0);
 analogWrite(G, 0);
 analogWrite(B, 0);
}

这部分代码可以在functions.h文件中找到。该代码将通知孩子在当前状态下佩戴该设备。总的来说，这些回路控制 RGB LED 和振动电机单元。

• 获取 GPS

bool getGPS(int run)
{
 while(Serial1.available() > 0)
 {
   if(gps.encode(Serial1.read()))
   {
     if(run == 1)
     {
       processData();
     }
     else if(run == 2)
     {
       synchRTC();
     }
     if(gps.location.isValid() && gps.time.isValid() && gps.date.isValid())
     {
       return true;
     }
     else
     {
       return false;
     }
   }
 }
 if(millis() > 10000 && gps.charsProcessed() < 10)
 {
   Serial.println("Error - GPS Module Responded with Error");
   Serial.println("  Terminating Code");
   Serial.println("________________________________________");
   while(1) {};
 }
}

这是负责从 GPS 模块接收位置和时间的循环。这个循环做了 3 件事，它用于setup loop同步 GPS，然后用于将板载 RTC 与 GPS 同步，并在主循环中用于获取设备的地理位置。

• 同步实时时钟

void synchRTC()
{
 Serial.println("Synching RTC");
 Serial.println("________________________________________");
 Serial.println("  OK - Initialising RTC");
 rtc.begin();
 Serial.println("  OK - Synching Time");
 // we have to trim the variable's first 2 digits (2018 -> 18)
 uint16_t yearRAW = gps.date.year();
 String yearString = String(yearRAW);
 yearString.remove(0,1);
 uint16_t year = yearString.toInt();
 rtc.setTime(gps.time.hour(), gps.time.minute(), gps.time.second());
 rtc.setDate(gps.date.day(), gps.date.month(), year);
 Serial.println("  Success - RTC Synched");
 Serial.println("________________________________________");
 Serial.println("");
 Serial.println("");
 Serial.println("");
}

这部分代码将板载 RTC 与从 GPS 模块接收到的时间同步，它首先从 GPS 模块读取数据然后对其进行处理。然后循环将板载 RTC 的当前时间设置为接收到的时间并启动 RTC。

• 工艺位置

bool processData()
{
 if(gps.location.isValid())
 {
   latitude = gps.location.lat();
   longitude = gps.location.lng();
   latitude = 53.355504;
   longitude = -6.258452;
   if(check.isOut())
   {
     if(check.track())
     {
       Serial.println("OUT OF BOUNDS");
       warn.offTrackLoop();
     }
   }
   if(check.isHomeTime() && arrivedSchool)
   {
     if(check.isHome())
     {
       Serial.println("AT HOME");
       warn.arrivedHomeLoop();
     }
     else
     {
       Serial.println("LATE -> HOME");
       warn.lateLoop();
     }
   }
   else if(check.isSchoolTime() && arrivedHome)
   {
     Serial.println(".");
     if(check.isSchool())
     {
       Serial.println("AT SCHOOL");
       warn.arrivedSchoolLoop();
     }
     else
     {
       Serial.println("LATE -> SCHOOL");
       warn.lateLoop();
     }
   }
   else
   {
     Serial.println("ON WAY");
   }
 }
}

该循环将处理设备的位置并将其与当前时间进行比较，以查看此时孩子应该在哪里。然后它将根据结果执行适当的操作。

• 做动作

struct Do
{
 void offTrackLoop()
 {
   if(offTrackVar)
   {
     parseData(0);
   }
   vibrateMotor();
   ledRed();
   delay(1000);
   vibrateMotor();
   resetLED();
   offTrackVar = true;
   delay(120000);
 }
 void lateLoop()
 {
   if(!lateVar)
   {
     parseData(1);
   }
   vibrateMotor();
   ledOrange();
   delay(1000);
   resetLED();
   lateVar = true;
 }
 void arrivedHomeLoop()
 {
   lateVar = false;
   offTrackVar = false;
   vibrateMotor();
   ledGreen();
   delay(1000);
   resetLED();
   parseData(2);
   arrivedHome = true;
   arrivedSchool = false;
 }
 void arrivedSchoolLoop()
 {
   lateVar = false;
   offTrackVar = false;
   vibrateMotor();
   ledGreen();
   delay(1000);
   resetLED();
   parseData(3);
   arrivedHome = false;
   arrivedSchool = true;
 }
};

调用此结构以对Process Location给出的响应采取行动，它会警告孩子切换 RGB LED 和振动电机单元。如有必要，它还会向 SigFox 发送一个包。

• 发送包裹

void parseData(int state)
{
 SigFox.beginPacket(); // begin the message sending process
 if(state == 0) // off track
 {
   SigFox.print("off track"); // send the message
 }
 else if(state == 1) // late
 {
   SigFox.print("late"); // send the message
 }
 else if(state == 2) // arrived home
 {
   SigFox.print("at home"); // send the message
 }
 else // arrived school
 {
   SigFox.print("at school"); // send the message
 }
 SigFox.endPacket();
}

该函数将数据发送到 SigFox，开始发送数据包，然后解析适当的值。

设置变量

代码将包含多个变量，TODO 写在它们之后作为注释，这些变量必须自定义以适合客户端，客户端将被要求设置

• 上学时间
• 孩子旅行的时间
• 学校结束的时间
• 调试？
• 学校地理位置（LAT、LNG）；
• 家庭地理定位（LAT、LNG）；

下面的指南将指导您设置变量。

图书馆

SigFox - 版权所有 (c) 2016 Arduino LLC GNU Lesser General Public License 此库属于公共领域

ctype - GNU 通用公共许可证下的版权 (c) 2006 自由软件基金会，该库属于公共领域

RTCZero - GNU Lesser General Public License 下的版权 (c) 2015 Arduino LLC，该库属于公共领域

字符串 - 版权所有 (c) 2009-10 Hernando Barragan，版权 (c) 2011 Paul Stoffrengen 在 GNU Lesser General Public License 下，该库属于公共领域

TinyGPS++ - 版权所有 (c) 2008-13 Mikal Hart 在 GNU Lesser General Public License 下，该库属于公共领域

设置

确保电路接线正确。有关设置 MKR fox 的详细信息，请单击此处查看Arduino 教程。如果您想了解有关 Arduino SigFox 库的更多信息，请单击此处。

后端程序

您必须拥有注册的 Arduino MKR1200 狐狸才能对后端进行编程。

• 步骤1

打开SigFox 后端并登录您的 SigFox 帐户。

• 第2步

点击页面顶部下拉菜单中的“设备类型”

• 第 3 步：

选择您的 Arduino MKRfox 并单击编辑

• 第4步：

从左侧菜单中选择回调，然后导航到右上角的“新建”按钮。

• 第 5 步：

单击新建后，您将看到一些回调配置选项，单击自定义回调

接下来将打开一个窗口，您必须填写给定的表格来创建您的回调

将类型设置为数据、上行链路

将频道设置为电子邮件

自定义有效负载将读取板发送的数据然后对其进行格式化，在我们的例子中，您必须声明一个变量str ，:: 然后是变量类型char 和该变量占用的字符数10 。最后你应该有这样的东西str::char:10

将收件人设置为数据将发送到的电子邮件地址。

根据需要设置电子邮件的主题。

在消息字段中，您可以默认使用多个变量，无需从您的设备发送它们，我们将使用{device} （设备 ID）、{lat} （模块的纬度）和{lng} （模块的经度），这些变量将自动发送到 SigFox到 12 个字节的有效负载中，因此您可以使用它们而无需专门从您的设备发送这些字符串。我们还将使用{customData#str} 这个变量来保存 Arduino MKR1200 fox 发送的数据，customData 指的是设备发送的个性化数据#str 表明设备将读取设备str 发送的字符串。

我们还将添加一个网站来检查接收到的坐标，使用谷歌地图，我们可以在地图上精确定位接收到的数据。这是 url https://www.google.com/maps/?q={lat},{lng} ， lat 和 lng 将自动更改为纬度和经度变量。

最后，您的消息应如下所示：

现在单击确定，一切就绪。

最后

您需要做的最后一件事是上传下面的代码，确保您已根据自己的喜好自定义了标有“TODO”的变量，等待 GOS 模块上的蓝灯闪烁，然后断开微控制器与计算机的连接，然后将电池放入电池盒中。你都准备好了。

我设计了一个外壳来保证设备的安全并使其看起来更有吸引力，我使用了两块丙烯酸并将边缘熔化成 90 度弯曲。我把所有的电路放在里面，把电池盒放在它们下面，然后用两条电缆扎带把塑料片绑在一起。

最后，我覆盖了一块顶部（透明盖）以隐藏所有电线，只让项目的大脑可见。

背景

我个人知道执行送孩子上学的简单任务会有多大压力，每个人都担心孩子上学时可能发生的所有事情。

该项目面向所有在送孩子上学时感到压力的人。SWay 会让您放松，因为您知道您的孩子会安全到达学校。