レーダーを使った園児バス置き去り防止システム実験

概要
園児バス置き去り防止の提案がありましたが、レーダーを使った防止システム実験を行ってみました。レーダーはカメラや感熱センサでは難しい座席に隠れ見えない園児をマイクロ波が通過し検出出来る可能性があります。また呼吸を検出出来れば　”寝込んでしまった”　”呼吸のみの危険な状態”　まで見つけられる可能性があります。今回安価なレーダーであるが、座席に隠れた人の検出を確認は出来たが、やはり呼吸検出は出来なかった。しかし高感度レーダーなど使用する事により可能性はありそうである。

通報の仕組み
単品ではブザー警報を使い、ネットでは”AmbientはIoTデータ可視化サービス”を使いWiFiで車内の動きデーターと温度を5秒ごとにAmbientに送り、インターネットで車内の温度と人の動きを時系列でみられるようにし、監視・連絡サービス（有料　未確認）により緊急時は携帯　PCなどに連絡が可能である。

実験システムの動作説明
マイコンはESP32を使いWIFI接続によりAmbientに5秒ごとに逐次データーを送る。レーダーにはRCWL_0516を使用。原理はマイクロ波を送信し物体の動きがあるとドップラー効果の反射波を受け出力SWをON/OFFする。ただこの出力SWでは感度がとれないので、アナログ信号を直接取り出しマイコンで読み微弱な信号の変化までセンスするようにした。アナログ信号はICの12pinから取り出す。

マイコンでこのアナログ信号変化量をデーター化し閾値を超えると警報ブザーを鳴らす。Ambientには5秒毎に変化量データーをWiFiで送りインターネットで時間軸で人の車内の動きが確認出来る。
マイクロ波は座席を通り抜けるので、座席で見えない児童の動きも検知することが出来る
３ｍ離れて　人が静止⇨人が動く⇨座席に隠れ動く　時のアナログ出力と警報ブザー動画

DHT11により車内温度データーも送り　動き、温度を時間軸で確認する事により、より正確な車内の状況が把握可能になる。Ambientはデーター監視　連絡サービス（有料　未確認）があり、危険が検知されるとすぐ必要なところに連絡することが可能である。

追加実験　”椅子の裏で寝ている呼吸を検出”

主な部品

レーダー置き去り防止システム
#include <WiFi.h>
#include <Ambient.h>
#include <DHT.h>

#define channelId ======  // =======================生成したAmbientチャネルID====================
#define writeKey "================"  // ===========Ambient のライトキーをセット=================

WiFiClient client;
const int PIN_DHT = 4;
const int PIN_RADAR = 35; 
const int PIN_LED = 33;
int rr = 0 ;int RRD = 0; int RD = 0; ; //radar 差分積算計算
int Aflg = 0; 
int r = 0; int rs = 0; int rss = 0; //radar値積算
DHT dht(PIN_DHT,DHT11);
Ambient ambient;

//WiFiのIDとPASS
const char *ssid = "===============";  //***************wifiのssid**************
const char *password = "==============";  //************wifiのパスワード*********

void setup() {
  pinMode(PIN_RADAR,INPUT);  //Radar analog 入力
  pinMode(PIN_LED,OUTPUT); //AlarmLED 出力
  Serial.begin(115200);
  // WiFiに接続
  Serial.println(ssid);
  Serial.print("Waiting for Wi-Fi connection");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");


  ambient.begin(channelId, writeKey, &client);  //  チャネルIDとライトキーを指定してAmbientの初期化
  dht.begin();
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
    // DHT11から読み込み
    float t = dht.readTemperature();
    float h = dht.readHumidity();
    int r = analogRead(PIN_RADAR);
    //Serial.print(r);
    int i; int s; int rrs=rs/1000; int RD=0; int RRD=0;  //init
    for(i=0; i<150; i++) //差分積算　5秒間
    { rs = 0; //rsum init 
      for (s=0; s < 600; s++) //radar値積算
      { r = analogRead(PIN_RADAR);
        rs = r + rs;
      }       
      //****差分積算****  
      if (abs(rs/1000-rrs) > 90) {  //100変化量単位以下はノイズ
         RD = abs(rs/1000-rrs) + RRD; RRD = RD;           
      }  
      rrs = rs/1000;       
      //radar Alarm  積算値R閾値設定
      if (RD > 200 )  Aflg = !Aflg ; else Aflg=0;
      digitalWrite(PIN_LED,Aflg); 
           
      Serial.println(RD);
    }   
    
    //シリアルモニターに温度・レーダーの表示
    Serial.println("Temperature: " + String(t) + "C  Radar" + String(RD) );

    //Ambientに温度と湿度を送る
    ambient.set(1, t);   //データセット          
    ambient.set(2, h); 
    ambient.set(3, RD);
    ambient.send();   //  Ambientにデータを送信  
   
}

最後に
園児の事故は毎年また世界的にも起きているとのことで、人間だけの注意だけでなく事故防止電子機器の開発にも期待したいです。

参考にさせて頂いた記事
RCWL-0516マイクロ波レーダーセンサーを使ってみる
マイクロ波ドップラーセンサを用いた非接触生体計測技術
AmbientはIoTデータの可視化サービス
ESP32をwifi接続して温度・湿度をグラフ化(Ambient)
ESP32-Arduino IDEを活用した開発環境の準備