CN211982016U - 一种基于Jetson Nano的边缘计算设备*** - Google Patents
一种基于Jetson Nano的边缘计算设备*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种基于Jetson Nano的边缘计算设备***，不仅可以支持多路摄像头，方便摄像头多角度、多位置分布，降低边缘计算设备部署成本，提高部署灵活性，而且通过安全访问模块的设计，保证只有获得授权的安全访问模块接入时，才可以正常使用边缘计算设备的USB接口和HDMI接口等对设备进行访问和操作，提高了边缘计算设备***的安全性以及可靠性；而且通过增加温度检测模块、负载开关、电热片等，保证边缘计算设备在低温环境下也能正常开机使用，扩大了设备使用场景的范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及边缘计算设备***领域，尤其是涉及一种基于 Jetson Nano的边缘计算设备***。
背景技术
边缘计算是指靠近数据源头一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台。边缘计算可以实时进行数据处理和分析，让数据处理更靠近源头，而不是外部数据中心或者云，具有低延时、低成本、高效率、个性化的特点。边缘计算技术的成熟推进了AI+应用场景模式的发展，AI+安防、AI+交通、AI+建筑等越来越多的应用场景出现边缘计算的身影。这些边缘计算应用场景不再需要在现场布置昂贵笨重的硬件设备，极大的提高了AI+应用场景的落地效率和复制速度，实现就近采集、处理、存储数据，快速部署迭代应用。
边缘计算应用场景的实现依赖于部署在现场的边缘计算设备，边缘计算设备需要具有体积小、功耗低、可靠性高、计算能力强的特点、 Jetson Nano是NVIDIA推出的人工智能计算模块，外观小巧，可以并行处理多个传感器，并且可在每个传感器上运行多个现代神经网络，支持许多常见的人工智能框架，适合边缘计算部署。
基于Jetson Nano的边缘计算设备应用于AI+安防，主要功能是基于AI图像自动识别技术，部署于应用现场，当出现非法人员、非法车辆以及现场人员非法操作时，设备自动报警并保存视频，上传至控制中心，未出现异常状态时不上传视频，整个过程无须人员干预。目前基于Jetson Nano开发的应用于AI+安防的边缘计算设备如图1 所示。整个设备的核心为Jetson Nano模块，支持USB(Universal S erial Bus，通用串行总线)2.0、USB3.0、Micro USB、RJ45、HDMI (High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口)、DB9多种***设备接口，可扩展4组MIPI(Mobile Industry Processor Inte rface，移动产业处理器接口)CSIx2(CMOS Serial Interface，相机串行接口)信号，最多可支持4个2路摄像头，USB扩展5G模块， MCU控制输出端控制整个***的上电时序并外接Audio Codec(音频编解码器)和喇叭。
设备的应用场景如图2所示，根据需求一定数量的边缘计算设备部署在应用现场，每个边缘计算设备可扩展4组MIPI CSI摄像头进行监控，当有异常情况发生时，边缘计算设备会自动识别并保存异常情况发生时的视频，并通过5G网络上传至后台控制中心，同时触发报警信号给MCU，MCU通过音频解码器以及喇叭发出报警声。
边缘计算设备使用Jatson Nano扩展的MIPI CSI接口来连接有线摄像头，一方面最多支持4个2路有线摄像头，当需要多点监控时，只能通过增加更多的边缘计算设备来实现；另一方面边缘计算设备使用场景为户外，无法做到专人实时看管，任何人都可以通过边缘计算设备的***USB、HDMI接口接入设备，进行操作并获取信息，安全性和可靠性极差，不利于边缘计算设备高效安全使用。
发明内容
本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种基于Jetson Nano的边缘计算设备***，不仅可以支持多路摄像头，而且提高了边缘计算设备***的安全性以及可靠性。
本实用新型第一方面提供了一种基于Jetson Nano的边缘计算设备***，包括：Jetson Nano模块、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元或单片机)、多种***设备接口，Jetson Nano模块通过***设备接口与***设备连接，MCU上电时序发送端与JetsonNano 模块上电时序接收端连接，还包括：WeFi模块、网络摄像头、金手指插槽、安全访问模块、电源芯片，所述Jetson Nano模块通过WeF i模块与多个网络摄像头连接，所述JetsonNano模块还通过金手指插槽与安全访问模块连接，所述安全访问模块通过金手指与MCU连接，所述MCU的通信端与Jetson Nano模块通信端连接，所述MCU 的使能信号发送端与电源芯片的使能信号控制端连接，所述电源芯片的电源输出端与Jetson Nano模块***设备接口连接。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述安全访问模块包括存储芯片以及接地端，所述存储芯片通过金手指插槽与 Jetson Nano模块的数据读取端连接，所述接地端通过金手指插槽与 MCU的在位检测端连接。
进一步地，所述存储芯片为EEPROM(Electrically Erasable Pro grammableread only memory，带电可擦可编程只读存储器)。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述存储存储芯片的电源输入端与电源连接，所述MCU的在位检测端通过上拉电阻与电源连接。
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，还包括温度检测模块、负载开关、电热片，所述温度检测模块与MCU的接收端连接，所述MCU的控制信号发送端与负载开关的接收端连接，所述负载开关的接收端与电热片的加热控制端连接。
进一步地，所述温度检测模块包括温度传感器、温度比较器、 A/D转换模块，所述温度传感器的输出端与A/D转换模块的输入端连接，所述A/D转换模块的输出端与温度比较器的输入端连接，所述温度比较器的输出端与MCU的输入端连接。
结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述We Fi模块通过PCIE(peripheral component interconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)接口和USB接口与Jetson Nano模块连接。
本实用新型采用的技术方案包括以下技术效果：
本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种基于Jetson Nano的边缘计算设备***，不仅可以支持多路摄像头，方便摄像头多角度、多位置分布，降低边缘计算设备部署成本，提高部署灵活性，而且通过安全访问模块的设计，保证只有获得授权的安全访问模块接入时，才可以正常使用边缘计算设备的USB接口和HDMI 接口等对设备进行访问和操作，提高了边缘计算设备***的安全性以及可靠性。
本实用新型技术方案中通过增加温度检测模块、负载开关、电热片等，保证边缘计算设备在低温环境下也能正常开机使用，扩大了设备使用场景的范围。
应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
为了更清楚说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中边缘计算设备***的结构示意图；
图2为现有技术中边缘计算设备***应用场景的结构示意图；
图3为本实用新型方案中实施例一的***结构示意图；
图4为本实用新型方案中实施例一的***应用场景的结构示意图；
图5为本实用新型方案中实施例一的***中安全访问模块的结构示意图；
图6为本实用新型方案中实施例二***的结构示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。
实施例一
如图3-图5所示，本实用新型提供了一种基于Jetson Nano的边缘计算设备***，包括：Jetson Nano模块1、MCU2、多种***设备接口3，Jetson Nano模块1通过***设备接口3与***设备连接， MCU2上电时序发送端与Jetson Nano模块1上电时序接收端连接，还包括：WeFi模块4、网络摄像头5、金手指插槽6、安全访问模块 7、电源芯片8，Jetson Nano模块1通过WeFi模块4与多个网络摄像头5连接，Jetson Nano模块1还通过金手指插槽6与安全访问模块7 连接，安全访问模块7通过金手指插槽6与MCU2连接，MCU2的通信端与Jetson Nano模块1通信端连接，MCU2的使能信号发送端与电源芯片8的使能信号控制端连接，电源芯片8的电源输出端与 Jetson Nano模块1的***设备接口3连接。
其中，安全访问模块7包括存储芯片701以及接地端702，存储芯片701通过金手指插槽6与Jetson Nano模块1的数据读取端连接，接地端702通过金手指插槽6与MCU2的在位检测端连接。具体地，存储芯片701为EEPROM，芯片型号可以是M24C64，MCU芯片可以选用STM32F051X8，WeFi模块型号可以选用W162M2，WeFi模块中的主芯片可以选用88W8897P，电源芯片型号可以选用 MPQ8636GLE，也可以根据实际情况调整，本方案在此不做限制。
存储芯片701的电源输入端与电源10连接，MCU2的在位检测端通过上拉电阻R1与电源10连接。WeFi模块4通过***设备接口 3中的PCIE接口301和USB接口302与JetsonNano模块1连接。具体地，WeFi模块4通过M.2KeyE连接器与***设备接口3中的 PCIE接口301和USB接口302分别连接，为Jetson Nano模块连接网络摄像头提供WeFi网络，网络摄像头5通过WeFi模块4与Jetson Nano模块1通信，解决了原本每个Jetson Nano模块1只能外接有限数目(最多四个)摄像头的问题，并且相比较通过MIPI CSI接口接出的有线摄像头，在摄像头监控位置的排布上也更具有灵活性。
***设备接口3主要包括PCIE接口301、USB接口302，可以接入WeFi模块；HDMI接口303，可以介入显示设备；DB9串口304，用于读取Jetson Nano模块1的串口信息；Micro USB接口305，可用于接入Micro USB设备；RJ45接口306，为网络接口，可以连接网络设备。其中，本发明中5G模块，支持5G网络，同时兼容4G模块，通过M.2Key B连接器与USB3.0 Hub(集线器)连接，USB3.0 Hub (集线器)与Jetson Nano模块1连接；USB接口可以接入鼠标键盘等USB设备；Micro USB接口可以接入Micro USB设备；天线可以是wifi天线和5G信号天线。
具体工作原理是：根据USB接口协议和HDMI接口协议，USB 接口和HDMI接口的正常使用需要有5V电源的存在，***加入安全访问模块7设计，当需要对边缘计算设备***进行操作时，需要将安全访问模块7通过金手指插槽6***。***安全访问模块7后，MC U2中的在位检测端原本为高电平的GPIO(General-purpose input/out put，通用输入/输出)引脚接地，变为低电平，同时边缘计算设备***为安全访问模块7上的存储芯片701提供3.3V上拉电源。MCU2 通过GPIO引脚读取到电平变化获知外部的访问请求后，发出控制信号到JetsonNano模块1，通知Jetson Nano模块1接入设备的请求。 Jetson Nano模块1收到请求后会通过I2C总线读取安全接入模块8 上存储芯片701中的信息(可以是二进制数据)并进行检测比对，如果信息无误，则向MCU2发出安全接入信号，通知MCU2接入的模块是安全访问模块7。MCU2接收到Jetson Nano模块1发送的安全接入信号后，向电源芯片8发出Power_En信号，控制电源芯片8产生5V电到USB接口和HDMI接口，在USB接口和HDMI接口有了 5V电之后，外接的USB设备和HDMI设备才可以正常使用。
本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种基于Jetson Nano的边缘计算设备***，不仅可以支持多路摄像头，方便摄像头多角度、多位置分布(在WeFi网络通信范围(100-300m) 内)，降低边缘计算设备部署成本，提高部署灵活性，而且通过安全访问模块的设计，保证只有获得授权的安全访问模块接入时，才可以正常使用边缘计算设备的USB接口和HDMI接口等对设备进行访问和操作，提高了边缘计算设备***的安全性以及可靠性。
实施例二
如图6所示，本实用新型技术方案还提供了一种基于Jetson Nano 模块的边缘计算设备***，与实施例一不同的是，本实施例还包括还包括温度检测模块9、负载开关10、电热片11，温度检测模块9与 MCU2的接收端连接，MCU2的控制信号发送端与负载开关10的接收端连接，负载开关10的接收端与电热片的加热控制端连接。
其中，温度检测模块9包括温度传感器901、温度比较器902、 A/D转换模块903，温度传感器901的输出端与A/D转换模块903的输入端连接，A/D转换模块903的输出端与温度比较器902的输入端连接，温度比较器902的输出端与MCU2的输入端连接。
其中，本实用新型技术方案中A/D转换模块903可以采用 AD9280ARSZ芯片，温度传感器901型号可以采用EMC1413，温度比较器902型号可以采用LM2901N，负载开关(loadswitch)型号可以采用SGM4073，也可以根据实际情况进行调整，本方案在此不做限制。
具体工作原理是：温度比较器设定温度数值，例如可以是零下 20度，一旦低于温度比较器设定的数值，MCU向负载开关发送控制信号，具体地，MCU发送控制信号使负载开关使能，负载开关接收到控制信号后，控制电源输出端输出，为电热片进行加热，确保边缘计算设备正常运行；当温度大于温度比较器设定的数值时，MCU向负载开关发送控制信号，具体地，MCU发送控制信号使负载开关不使能，负载开关接收到控制信号后，控制电源输出端停止输出，停止对电热片进行加热。
本实用新型技术方案中通过增加温度检测模块、负载开关、电热片等，保证边缘计算设备在低温环境下也能正常开机使用，扩大了设备使用场景的范围。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种基于JetsonNano的边缘计算设备***，包括：Jetson Nano模块、MCU、多种***设备接口，JetsonNano模块通过***设备接口与***设备连接，MCU上电时序发送端与Jetson Nano模块上电时序接收端连接，其特征是，还包括：WeFi模块、网络摄像头、金手指插槽、安全访问模块、电源芯片，所述Jetson Nano模块通过WeFi模块与多个网络摄像头连接，所述Jetson Nano模块还通过金手指插槽与安全访问模块连接，所述安全访问模块通过金手指与MCU连接，所述MCU的通信端与JetsonNano模块通信端连接，所述MCU的使能信号发送端与电源芯片的使能信号控制端连接，所述电源芯片的电源输出端与Jetson Nano模块***设备接口连接。
2.根据权利要求1所述的基于Jetson Nano的边缘计算设备***，其特征是，所述安全访问模块包括存储芯片以及接地端，所述存储芯片通过金手指插槽与Jetson Nano模块的数据读取端连接，所述接地端通过金手指插槽与MCU的在位检测端连接。
3.根据权利要求2所述的基于Jetson Nano的边缘计算设备***，其特征是，所述存储芯片为EEPROM。
4.根据权利要求2所述的基于Jetson Nano的边缘计算设备***，其特征是，所述存储芯片的电源输入端与电源连接，所述MCU的在位检测端通过上拉电阻与电源连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于Jetson Nano的边缘计算设备***，其特征是，还包括温度检测模块、负载开关、电热片，所述温度检测模块与MCU的接收端连接，所述MCU的控制信号发送端与负载开关的接收端连接，所述负载开关的接收端与电热片的加热控制端连接。
6.根据权利要求5所述的基于Jetson Nano的边缘计算设备***，其特征是，所述温度检测模块包括温度传感器、温度比较器、A/D转换模块，所述温度传感器的输出端与A/D转换模块的输入端连接，所述A/D转换模块的输出端与温度比较器的输入端连接，所述温度比较器的输出端与MCU的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的基于Jetson Nano的边缘计算设备***，其特征是，所述WeFi模块通过PCIe接口和USB接口与Jetson Nano模块连接。
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| CN202020808311.1U CN211982016U (zh) | 2020-05-15 | 2020-05-15 | 一种基于Jetson Nano的边缘计算设备*** |
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| CN (1) | CN211982016U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112597919A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-02 | 浙江工业大学 | 基于YOLOv3剪枝网络和嵌入式开发板的实时药盒检测方法 |
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2020
- 2020-05-15 CN CN202020808311.1U patent/CN211982016U/zh active Active
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| CN112597919A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-02 | 浙江工业大学 | 基于YOLOv3剪枝网络和嵌入式开发板的实时药盒检测方法 |
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