闹钟通知功能

闹钟通知功能

概述

本节介绍如何在 ESP32 音频播放系统中实现告警通知功能。学习完成后，您将能够：

• 设计工厂广播系统中的告警优先级机制
• 实现告警音频的播放逻辑
• 通过 MQTT 触发和处理告警通知
• 理解告警打断和恢复常规广播的流程

前置要求

在开始本节之前，请确保：

• 已完成 MQTT 远程控制配置
• 已实现播放状态管理
• 了解基本的优先级队列概念

Alarm Priority System

Priority Levels

enum AlarmPriority {
  PRIORITY_LOW = 0,       // 一般通知（换班提醒等）
  PRIORITY_MEDIUM = 1,    // 重要通知（生产异常等）
  PRIORITY_HIGH = 2,      // 紧急告警（设备故障等）
  PRIORITY_CRITICAL = 3   // 危急告警（火灾、安全事件）
};

优先级	描述	行为	示例
LOW	一般通知	不打断当前播放，显示通知文字	换班提醒、午休通知
MEDIUM	重要通知	降低背景音乐音量并播报通知	设备维护提醒、生产异常
HIGH	紧急告警	打断当前播放，强制播报警告音频	温度超限、设备故障
CRITICAL	危急告警	最高优先级，持续报警直到确认	火灾报警、紧急疏散

Alarm Priority Manager

class AlarmManager {
private:
  struct AlarmEvent {
    AlarmPriority priority;
    String audioURL;      // 告警音频文件 URL
    String message;       // 告警文本消息
    unsigned long timestamp;
    bool requiresAck;     // 是否需要人工确认
    bool isActive;
  };

  AlarmEvent currentAlarm;
  AlarmPriority currentPriority;
  bool alarmPlaying;
  unsigned long alarmStartTime;

public:
  AlarmManager() : currentPriority(PRIORITY_LOW), alarmPlaying(false) {}

  // 触发告警
  bool triggerAlarm(AlarmPriority priority, const String& url,
                    const String& msg, bool requireAck = false) {
    // 更高优先级才打断当前告警
    if (alarmPlaying && priority <= currentPriority) {
      return false;
    }

    currentAlarm = {priority, url, msg, millis(), requireAck, true};
    currentPriority = priority;

    // 保存当前播放状态
    saveCurrentState();

    // 停止当前播放
    stopCurrentPlayback();

    // 播放告警音频
    playAlarmAudio(url);
    alarmPlaying = true;
    alarmStartTime = millis();

    Serial.printf("🚨 告警触发! [%d] %s\n", priority, msg.c_str());
    return true;
  }

  // 确认告警
  void acknowledgeAlarm() {
    if (!currentAlarm.requiresAck) return;

    currentAlarm.isActive = false;
    alarmPlaying = false;

    // 恢复常规播放
    restorePreviousState();

    Serial.println("✅ 告警已确认");
  }

  // 自动恢复（限时告警自动结束）
  void checkAutoRecovery() {
    if (!alarmPlaying) return;

    // 告警播放超过 30 秒自动恢复
    if (millis() - alarmStartTime > 30000 && !currentAlarm.requiresAck) {
      alarmPlaying = false;
      currentAlarm.isActive = false;
      restorePreviousState();
      Serial.println("⏱️ 告警自动恢复");
    }
  }

  bool hasActiveAlarm() { return alarmPlaying; }
  AlarmPriority getActivePriority() { return currentPriority; }
};

Alarm Audio Sources

Dual-URL Playback System

实现一个双源播放系统，在常规广播和告警播放之间切换：

// 告警音频列表
const char* alarmAudioURLs[] = {
  "http://fileserver/audio/换班提醒.mp3",      // LOW
  "http://fileserver/audio/设备异常.mp3",       // MEDIUM
  "http://fileserver/audio/紧急情况.mp3",       // HIGH
  "http://fileserver/audio/紧急疏散.mp3"        // CRITICAL
};

// TTS 动态生成告警语音
// Node-RED 端可以使用 text-to-speech 节点生成自定义告警语音
// 例如: TTS 生成 "车间A温度已超过安全阈值，请立即检查"

MQTT Alarm Trigger

// MQTT Topic: factory/broadcast/alarm
// Payload 格式:
// {
//   "priority": 2,
//   "type": "temperature_alert",
//   "message": "车间A温度超过安全阈值：45°C",
//   "audio_url": "http://fileserver/alerts/temp_alert.mp3",
//   "requires_ack": true
// }

void handleAlarmMessage(const char* jsonPayload) {
  StaticJsonDocument<256> doc;
  DeserializationError error = deserializeJson(doc, jsonPayload);

  if (error) {
    Serial.printf("告警 JSON 解析失败: %s\n", error.c_str());
    return;
  }

  AlarmPriority priority = (AlarmPriority)doc["priority"];
  const char* message = doc["message"] | "";
  const char* audioURL = doc["audio_url"] | "";
  bool requiresAck = doc["requires_ack"] | false;

  alarmManager.triggerAlarm(priority, audioURL, message, requiresAck);
}

// 在 mqttCallback 中订阅
// mqttClient.subscribe("factory/broadcast/alarm");

Alarm Confirmation and Escalation

Acknowledge Timeout and Escalation

// 告警确认倒计时和升级逻辑
class AlarmEscalation {
private:
  unsigned long triggerTime;
  int currentLevel;
  bool resolved;

  const unsigned long ESCALATION_INTERVALS[] = {
    30000,    // 30秒未确认 → 升级
    60000,    // 1分钟未确认 → 再次升级
    120000    // 2分钟未确认 → 最高升级
  };

public:
  void startAlarm() {
    triggerTime = millis();
    currentLevel = 0;
    resolved = false;

    // 开启确认超时检查
    Serial.printf("告警确认超时检查已启动 (等级 %d)\n", currentLevel);
  }

  void checkEscalation() {
    if (resolved) return;

    unsigned long elapsed = millis() - triggerTime;

    for (int i = currentLevel; i < 3; i++) {
      if (elapsed > ESCALATION_INTERVALS[i]) {
        currentLevel = i + 1;

        // 升级通知
        String escalationMsg = String("{\"event\":\"escalation\",") +
                               "\"level\":" + String(currentLevel) + "," +
                               "\"timeout_ms\":" + String(elapsed) + "}";

        mqttClient.publish("factory/broadcast/alarm/escalation",
                          escalationMsg.c_str());

        Serial.printf("⚠️ 告警升级到等级 %d\n", currentLevel);
      }
    }
  }

  void markResolved() { resolved = true; }
};

Node-RED Alarm Flow

Node-RED Alarm Processing

在 Node-RED 中配置告警逻辑：

// 温度传感器 → 告警判断 → MQTT 触发
流程:
1. MQTT In: factory/zone1/temperature (传感器数据)
2. Function: checkThreshold
   - 如果 temperature > 40°C:
     - 构建告警 JSON
     - 发送到广播系统
3. MQTT Out: factory/broadcast/alarm (触发广播)
4. MQTT Out: factory/notification/telegram (发送消息通知)

Node-RED Function 节点示例：

// 检查温度阈值并触发告警
const TEMP_THRESHOLD = 40;
const temp = msg.payload.temperature;

if (temp > TEMP_THRESHOLD) {
    return {
        payload: {
            priority: 2,
            type: "temperature_alert",
            message: `车间A温度异常: ${temp}°C (阈值: ${TEMP_THRESHOLD}°C)`,
            audio_url: "http://media-server/alerts/high_temp.mp3",
            requires_ack: true,
            timestamp: Date.now()
        },
        topic: "factory/broadcast/alarm"
    };
}
return null;

故障排除

问题 1: 告警音频播放完毕后无法恢复常规广播

症状: 告警播放结束后，常规广播没有自动恢复

原因: 状态恢复逻辑未正确实现

解决方案:

// 在音频 loop() 中检测告警播放结束
void audioLoop() {
  if (alarmManager.hasActiveAlarm()) {
    if (decoder && !decoder->isRunning()) {
      // 告警音频播放完毕，自动恢复
      alarmManager.acknowledgeAlarm();
    }
    alarmManager.checkAutoRecovery();
  } else {
    // 常规播放
    if (decoder && decoder->isRunning()) {
      if (!decoder->loop()) {
        handleStreamEnd();
      }
    }
  }
}

Summary

本节介绍了告警通知功能的实现：

1. 优先级系统：四级优先级（LOW → CRITICAL），更高优先级打断低优先级
2. 告警触发：通过 MQTT JSON 消息触发告警，指定优先级、音频源和消息
3. 确认机制：支持人工确认和定时自动恢复
4. 告警升级：未及时确认的告警自动升级通知
5. Node-RED 集成：传感器数据 → 阈值判断 → 告警触发 → 语音广播