資料介紹
描述
介紹
隨著氣候的變化,與氣候變化相關(guān)的自然災(zāi)害呈上升趨勢(shì)。氣候變化與自然災(zāi)害形成正反饋循環(huán)。氣溫上升正在引發(fā)野火,這將釋放大量的二氧化碳,這將導(dǎo)致更多的溫室效應(yīng),使環(huán)境溫度升高,未來更多的野火。
要追蹤氣候變化,必須關(guān)注自然災(zāi)害的頻率。這些自然災(zāi)害中的大多數(shù)都有與每場(chǎng)災(zāi)難相關(guān)的獨(dú)特聲音。大雨、雷暴、冰雹、海嘯、野火、颶風(fēng)、地震、火山爆發(fā)——這些災(zāi)難中的每一個(gè)都會(huì)在這些災(zāi)難性事件中產(chǎn)生獨(dú)特/特定的聲音。這些聲音是氣候變化的聲音。
我正在嘗試構(gòu)建一個(gè)具有快速邏輯快速羽毛板和 sensiML AI 的設(shè)備來識(shí)別這些聲音。最終目標(biāo)是建立一個(gè)自然災(zāi)害檢測(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò),可以根據(jù)氣候變化的聲音/聲音識(shí)別自然災(zāi)害。
現(xiàn)在的問題是,人工智能可以根據(jù)聲音檢測(cè)這些事件嗎?
讓我們來了解一下!
硬件
這些是用于該項(xiàng)目的硬件:

- LiPo Power Rig:在 QORC 貼紙下方有一個(gè) 4000 mAh LiPo 電池,它粘在普通的 veroboard 上以構(gòu)建電源裝置。該裝備為所有硬件部件提供即插即用連接和機(jī)械支持
- Quick Feather Dev Board:Quick Logic AI 板,本項(xiàng)目的大腦
- Adafruit Tripler:Adafruit Tripler 擴(kuò)展有助于快速羽毛和 HC-05 藍(lán)牙模塊之間的連接
- HC-05 藍(lán)牙 UART 模塊:通過藍(lán)牙與計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)提供無線 UART 連接以發(fā)送結(jié)果
- 模塊化太陽能鋰聚合物充電器:這部分由一個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器模塊組成,該模塊可以將 6-30 伏之間的任何直流電壓降壓至 5 伏,TP4056 模塊將 5 伏轉(zhuǎn)換為 4.2 伏以進(jìn)行鋰聚合物充電。
- 5 瓦太陽能電池板:為戶外/遠(yuǎn)程操作的鋰聚合物電池充電提供電源。
安裝 SDK 和工具鏈
在下載 SDK 之前,我已經(jīng)在計(jì)算機(jī)上安裝了最新的 Ubuntu 20.04。這部分非常棘手,預(yù)計(jì)會(huì)有一些流失,因?yàn)?/font>官方設(shè)置指南并沒有完全按預(yù)期工作。在自動(dòng)安裝過程中缺少一些依賴項(xiàng),我必須手動(dòng)安裝。
Installing SDK
登錄 Ubuntu 20.04,打開終端,一次輸入以下 4 個(gè)命令:-
sudo apt install git
git clone https://github.com/QuickLogic-Corp/qorc-sdk.git
cd qorc-sdk
source envsetup.sh
這些將安裝 git(如果您沒有安裝它),克隆快速邏輯 sdk,創(chuàng)建一個(gè)名為 qorc-sdk 的文件夾并假設(shè)安裝所有內(nèi)容!
從現(xiàn)在開始,所有東西都必須安裝在 qorc-sdk 文件夾/目錄中。
接下來,重新啟動(dòng)您的 Ubuntu 機(jī)器/計(jì)算機(jī)。
如果 ARM 工具鏈和 TinyFPGA Programmer 沒有正確安裝,請(qǐng)按照以下步驟安裝:-
Installing ARM Toolchain
重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)后,再次打開終端并鍵入以下 3 個(gè)命令:-
cd qorc-sdk
mkdir arm_toolchain_install
wget -O gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update-x86_64-linux.tar.bz2 -q --show-progress --progress=bar:force 2>&1 "https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/gnu-rm/9-2020q2/gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update-x86_64-linux.tar.bz2?revision=05382cca-1721-44e1-ae19-1e7c3dc96118"
tar xvjf gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update-x86_64-linux.tar.bz2 -C ${PWD}/arm_toolchain_install
Installing Python 3 and TinyFPGA programmer
在命令終端上鍵入以下命令:-
cd
cd qorc-sdk
sudo apt install python3-pip
git clone --recursive https://github.com/QuickLogic-Corp/TinyFPGA-Programmer-Application.git
pip3 install tinyfpgab
理想情況下,這一步不應(yīng)該是必要的,但不知何故,這些是我所說的缺失或不起作用的依賴項(xiàng)
修改源代碼
我檢查了分支 ssi-audio-sensor 并構(gòu)建了一個(gè)新的 qf_ssi_ai_app.bin。我也使用 dcl_import.ssf 作為插件。音頻傳感器在那里,但 DCL 仍然捕獲加速度計(jì)數(shù)據(jù)。
為了解決這個(gè)問題,我在編譯代碼qf_apps/qf_ssi_ai_app/inc/Fw_global_config.h之前修改了 Fw_global_config.h文件
/* Settings for selecting either Audio or an I2C sensor, Enable only one of these mode */
#define SSI_SENSOR_SELECT_AUDIO (1)
// 1 => Select Audio data for live-streaming or recognition modes
#define SSI_SENSOR_SELECT_SSSS (0)
// 0 => Disable SSSS sensor data for live-streaming of recognition modes
閃爍的音頻采集固件(數(shù)據(jù)采集模式)
Compile/Build an Example code
從 Ubuntu 終端轉(zhuǎn)到 qorc-sdk 目錄,將工具鏈添加到路徑,將目錄更改為 qf_ssi_ai_app 項(xiàng)目并使用以下命令使用源代碼構(gòu)建一個(gè) bin 文件:-
cd qorc-sdk
export PATH=${PWD}/arm_toolchain_install/gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update/bin:$PATH
cd
cd qorc-sdk/qf_apps/qf_ssi_ai_app/GCC_Project
make
Flash/Upload code to QuickLogic board
使用 USB 數(shù)據(jù)線將 Quick Feather 板連接到計(jì)算機(jī),按下板上的重啟按鈕。當(dāng) Bule LED 閃爍時(shí),按下用戶按鈕。一個(gè)閃爍的綠色 LED 應(yīng)該開始閃爍,這意味著該板處于上傳模式
在 Ubuntu 上打開終端并輸入以下命令以刷新固件:-
cd
cd qorc-sdk/qf_apps/qf_ssi_ai_app/GCC_Project
sudo chmod a+rw /dev/ttyACM0
alias qfprog="python3 /home/computer/qorc-sdk/TinyFPGA-Programmer-Application/tinyfpga-programmer-gui.py"
qfprog --port /dev/ttyACM0 --m4app output/bin/qf_ssi_ai_app.bin --mode m4
閃爍應(yīng)該像這樣發(fā)生:-

?
SensiML 數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)室
下一部分使用 SensiML Data Capture Lab 軟件在單獨(dú)的 Windows 10 計(jì)算機(jī)上完成。
這部分由Arduino “have11” Guy在他的 QuickFeather 開發(fā)工具包和 SensiML 入門項(xiàng)目中進(jìn)行了徹底的解釋。因此,我不會(huì)重復(fù)相同的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。一切幾乎完全相同,除了我將使用麥克風(fēng)而不是加速度計(jì)來捕獲聲音數(shù)據(jù)。
以下是所有步驟的簡要說明:
第 1 步:用于從麥克風(fēng)捕獲音頻的 SSF 文件
ssf文件附在下面,使用此 ssf 文件將啟用從 Quick Logic 開發(fā)套件的麥克風(fēng)獲取數(shù)據(jù)。此配置加載到 SensiML 數(shù)據(jù)捕獲實(shí)驗(yàn)室。(詳見本項(xiàng)目)
{
"name": "QuickFeather SimpleStream",
"uuid": "10b1db20-48a5-4442-a40e-fc530b456c89",
"collection_methods": [
{
"name": "live",
"display_name": "Live Stream Capture",
"storage_path": null,
"is_default": true
}
],
"device_connections": [
{
"name": "serial_simple_stream",
"display_name": "Data Stream Serial Port",
"value": 1,
"is_default": true,
"serial_port_configuration": {
"com_port": null,
"baud": 460800,
"stop_bits": 1,
"parity": 0,
"handshake": 0,
"max_live_sample_rate": 3301
}
},
{
"name": "wifi_simple",
"display_name": "Simple Stream over WiFi",
"value": 2,
"is_default": true,
"wifi_configuration": {
"use_mqttsn": false,
"use_external_broker": false,
"external_broker_address":"",
"broker_port":1885,
"device_ip_address": null,
"device_port": 0,
"max_live_sample_rate": 1000000
}
}
],
"capture_sources": [
{
"max_throughput": 0,
"name": "Motion",
"part": "MC3635",
"sample_rates": [
333, 250, 200, 100, 50
],
"is_default": true,
"sensors": [
{
"column_count": 3,
"is_default": true,
"column_suffixes": [
"X",
"Y",
"Z"
],
"type": "Accelerometer",
"parameters": [],
"sensor_id": 1229804865,
"can_live_stream": true
}
]
},
{
"max_throughput": 0,
"name": "Audio",
"part": "IM69D130",
"sample_rates": [
16000
],
"is_default": true,
"sensors": [
{
"column_count": 1,
"is_default": true,
"column_suffixes": [""],
"type": "Microphone",
"parameters": [],
"sensor_id": 1096107087,
"can_live_stream": true
}
]
},
{
"max_throughput": 0,
"name": "Qwiic Scale",
"part": "NAU7802",
"sample_rates": [
333, 250, 200, 100, 50
],
"is_default": false,
"sensors": [
{
"column_count": 1,
"is_default": true,
"column_suffixes": [
""
],
"type": "Weight",
"parameters": [],
"units": null
}
],
"sensor_id": 1334804865,
"can_live_stream": true
},
{
"max_throughput": 0,
"name": "ADC",
"part": "ADS1015",
"sample_rates": [
100,
250,
500,
1000,
1600,
2400,
3300
],
"is_default": false,
"sensors": [
{
"column_count": 1,
"is_default": true,
"column_suffixes": [
""
],
"type": "Analog Channel"
}
],
"sensor_id": 1184532964,
"can_live_stream": true
},
],
"is_little_endian": true
}
第 2 步:使用 Sensi ML 構(gòu)建 AI 模型
這是我在早上 7 點(diǎn)左右為構(gòu)建 AI 模型錄制的降雨和雷聲示例,因此來自其他來源的環(huán)境噪聲很低:
首先在 Sensi ML DCL 的 Capture Mode 中,記錄暴雨和雷聲

然后在標(biāo)簽瀏覽器模式下,手動(dòng)識(shí)別聲音并將其標(biāo)記為降雨或雷聲

第 3 步:訓(xùn)練模型
這一步在https://app.sensiml.cloud/網(wǎng)頁界面上完成,構(gòu)建訓(xùn)練模型

之后,可以測(cè)試和探索模型以提高性能。
然后下載模型(文件附在下面)并刷入快速羽毛板
部署
好吧,刷完bin文件后,我通過電腦的藍(lán)牙和另一端的HC-05將設(shè)備連接到Putty,進(jìn)行無線UART連接。
降雨和雷聲的檢測(cè)不是很準(zhǔn)確。我敢肯定,我在 AI 模型構(gòu)建和測(cè)試階段錯(cuò)過了很多優(yōu)化。我必須再試一次,從頭開始重建一切以獲得更好的模型!

?
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