设置
快速交货
免运费
国际贸易术语
支付类型
市场产品
电子鼻项目：ESP32-S3与边缘智能的融合
2024-11-04
在物联网飞速发展的今天，边缘计算和TinyML技术正逐渐成为焦点。想象一下，小小的芯片竟能在设备端实现强大的数据处理与决策，ESP32-S3 芯片就如同一位魔法大师，携手Edge Impulse平台，让电子鼻项目成为现实，带你开启一场奇妙的气味探索之旅。
本系列第四集， DFRobot 高级工程师夏青（Rockets Xia）将为您解读一个非常有意思的边缘计算TinyML实战项目。
*******************************************************
主讲嘉宾：
夏青（Rockets Xia），DFRobot高级工程师，蘑菇云创客空间共同创始人
夏青经常活跃于国内外创客社区。从2008起开始致力推广创客文化，促进创客运动在中国的发展，2010年与中国创客教父李大维等打造国内首个创客空间——新车间。2013年在DFRobot和浦软集团的支持下建设蘑菇云创客空间。作为蘑菇云创客空间共同创始人，经常鼓励和推动社区创客项目的推进。作为DFRobot高级工程师，积极致力于推动人工智能、物联网等先进技术在创客及创客教育领域的落地和推广。
（图片来源：DFRobot）
首先，先来了解一下边缘计算。边缘计算是一种基于分布式计算的环境，它在数据收集源附近，也就是设备端完成数据处理和决策。与集中式的云计算不同，边缘计算避免了数据传输到云端带来的延迟问题，具有实时处理数据的能力和更快的响应时间，同时降低了对云端的依赖，减轻了网络和服务器的负载。在物联网领域，尤其是工业物联网（IIoT）领域，边缘计算具有很高的应用性。
（图片来源：DFRobot）
而TinyML作为一种典型的边缘计算应用，使得在低功耗的设备上可以实现机器学习功能。今天要介绍的电子鼻项目，就采用了ESP32-S3芯片，并使用Edge Impulse平台进行TinyML模型训练和部署，以检测空气中的气体成分，实现气味的识别与分类。
（图片来源：DFRobot）
ESP32-S3芯片是乐鑫的高性能芯片之一，在边缘计算的应用中展现了卓越的性能和低功耗平衡。在前期视频介绍中已经对它有相应的介绍，下面进一步介绍电子鼻项目的具体情况。
（图片来源：DFRobot）
电子鼻项目的硬件组成包括FireBeetle ESP32-S3开发板作为核心控制器，负责整个系统的数据处理和控制；还有甲烷、一氧化碳、甲醛等气体传感器，用于检测空气中的不同气体成分；此外，还需要面包板和跳线来连接各个传感器和开发板。
（图片来源：DFRobot）
项目在完成焊接和组装后，就是模型训练和部署。Edge Impulse 是一款专为物联网设备设计的便捷机器学习平台，可以轻松的完成模型的训练、优化和部署，非常适合电子鼻这样的边缘智能项目。
项目分解如下：
（图片来源：DFRobot）
首先，选择可乐和葡萄汁作做为样本饮料进行实验。将饮料放入封闭容器，保存数据到电脑上，获得 CSV 格式的数据，并加上气味名称的label，以便后期分类和处理。静置十分钟，每个饮料多测几次，以获得更准确的气味数据。测量后用清水冲洗量杯，用风扇清洗容器，让容器内气体恢复正常空白环境，然后再次测量其他数据并保存。
（图片来源：DFRobot）
将 CSV 格式的文件上传到Edge Impulse平台，利用标记功能标记每个数据集，如葡萄汁和可乐，然后通过平台的功能筛选出对饮料气味分析更重要的特征。经过训练和测试，可以得到一个比较准确的模型，它能够自动识别和分类葡萄汁和可乐。
（图片来源：DFRobot）
同样的原理， 对水果进行类似有趣的实验，验证模型是否可以部署在FireBeetleESP32– S3主控板上。实验物品是生芒果和快腐烂的成熟芒果，利用气体传感器判断水果的成熟度。
（图片来源：DFRobot）
这样的电子鼻在仓库管理、生鲜和水果等高价值物品的物流管理中都有应用，可以减少浪费和损失，提供重要数据支持，降低损耗。
以上课程，可以了解了如何利用Firebeetle ESP32-S3主控和Edge Impulse平台构建电子鼻项目，从硬件介绍到模型训练和部署的全过程，展示了Firebeetle ESP32-S3在边缘人工智能应用中的强大能力。
（图片来源：DFRobot）
相信未来，随着物联网和边缘人工智能技术的不断发展，TinyML 的应用场景将更加广阔，能够在端侧跑TinyML模型的Firebeetle ESP32-S3将在智能家居、工业自动化、环境监测等众多领域发挥更大的作用。
本期就是物联网和ESP32系列的最后一期内容，希望能为您带来启发。在下方一并罗列了相关资源的链接，以及ESP32相关产品的编号，方便您进行复刻。
感谢您对本系列的关注，请继续留意我们，获取更多项目和教程。这个系列到此结束，期待与您有缘再见！
免责声明：各个作者和/或论坛参与者在本网站发表的观点、看法和意见不代表 DigiKey 的观点、看法和意见，也不代表 DigiKey 官方政策。
