Octopod：面向家庭与工业的智能 IoT 自动化全能中枢

项目概述

Octopod 是一个模块化、多控制器协作的智能家居/工业自动化原型系统，集成环境监测、安防监控、植物养护、电器控制、门禁管理、AI 视觉识别于一体。核心架构：

• NodeMCU (ESP8266)：主采集节点，接入温湿度 (DHT11)、可燃气体 (MQ2)、土壤湿度、PIR 人体红外、RGB LED、2 路继电器，经 WiFi 连接 Blynk App 实现远程监控与控制
• Arduino UNO：RFID 门禁控制器，驱动舵机/电子锁，配绿/红 LED 与蜂鸣器指示授权结果
• Raspberry Pi 3 + Camera：边缘 AI 视觉节点，运行 OpenCV (Haar/LBP 分类器) 实时检测人形，检测到人像即拍照邮件推送，同时提供 MJPEG 实时流（端口 5000）

外壳设计为独特的“立体八面体”纸板/3D 打印结构，兼具美观与功能分区。

核心组件与物料清单

软件栈与关键流程

NodeMCU 固件

• 库：ESP8266WiFi、BlynkSimpleEsp8266、DHT
• Blynk 虚拟引脚映射：V0(PIR使能)、V1(土壤使能)、V5(湿度)、V6(温度)、V7(气体)
• 定时器 1s 上报温湿度；PIR/土壤使能开启时触发推送通知
• RGB LED 对应 zeRGBa 控件（GP15/GP3/GP1），继电器对应按钮（GP16/GP14）

Arduino 门禁固件（两版本）

• 串口版：串口监视器输出 UID 与授权日志
• 蓝牙版：HC-05 透传至手机串口终端，便于现场调试
• 核心逻辑：读取 MFRC522 UID → 与白名单比对 → 授权则舵机转 180° 保持 5 s 复位 + 绿灯/蜂鸣；拒绝则红灯/低音蜂鸣

Raspberry Pi AI 视觉管线

1. Raspbian Stretch 全新安装 → 扩展文件系统 → 删除 LibreOffice/Wolfram 释放 1 GB 空间
2. 安装依赖：CMake、GTK、FFmpeg、OpenBLAS、Python 2.7/3.5 开发包
3. 编译 OpenCV 3.3.0 + contrib（约 4 小时，需将 swap 扩至 1024 MB，编译后恢复 100 MB）
4. 建立 cv 虚拟环境，安装 NumPy 与项目依赖（requirements.txt）
5. 配置 mail.py（Gmail SMTP，需开启“低安全性应用”）与 main.py（分类器模型、邮件间隔 600 s、翻转画面）
6. 运行 python main.py，同网段浏览器访问 https://<Pi_IP>:5000 查看实时流；异地可用 ngrok 穿透

Blynk App 界面配置

• 三仪表盘：温度(V6)、湿度(V5)、气体(V7)
• zeRGBa 控制 RGB、4 按钮控制继电器/使能位
• SuperChart 记录历史趋势
• 第二标签页：Twitter、Email、Notifications、Eventor（定时/条件触发推文/邮件/通知）

机械结构制作

主机外壳（纸板版/3D 打印版）

• 纸板版：9×9.5 cm 矩形 8 张，135° 斜切拼接成立体八面体，亚克力透光纸覆盖三角窗，喷漆 3 遍
• 3D 打印版：提供 .f3d 源文件，可直接切片打印

门禁盒

鞋盒喷漆 + 鸭舌胶带格纹装饰，预留 LED/舵机/RFID 窗口。

系统集成与调试

1. NodeMCU 侧：大面包板供电总线，传感器/执行器按原理图接线（DHT11→D4、MQ2→A0、土壤→D2、PIR→D6、RGB→D8/Rx/Tx、继电器→D0/D5）
2. Pi Camera 穿墙固定于主体一面，Pi 板内置
3. 土壤探头伸出外壳，预留 1~2 个三角窗可开合维护
4. 上电顺序：NodeMCU 先启动连 Blynk → Pi 启动跑视觉服务 → 门禁独立供电

代码资源

• octopod.ino：NodeMCU 主固件（含 Blynk、DHT、传感器、执行器逻辑）
• octopod_door.ino：Arduino 门禁串口版
• octopod_door_bluetooth.ino：Arduino 门禁蓝牙版
• Pi 端 Python 脚本包：Smart-Security-Camera
• 3D 模型：octopod_v2.f3d（纸板展开参考）、octo_2_v3.f3d（可打印外壳）

后续规划

作者正在接入 Amazon Alexa 语音控制，预计后续更新代码与教程。