告警基于卡片电脑和云存储技术的智能远程告警监控系统

基于卡片电脑树莓派和云存储技术的

智能远程告警监控系统

目录

1. 摘要................................ ... ............................. ................................ ................................................................ ................................ ............2

2. 课题背景................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .2

2. 1 国内外现状................................................................ ................................ ................................................................ ..................3

2.2 本课题目标................................ ................................ ................................ ................................................................ ..................3

3. 方案设计................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .3

3. 1 设计目标................................ ................................ ................................................................ ................................ .............................3

3.2 设计思路................................ ................................ ................................................................ ................................ .............................4

3.3 工作原理................................ ................................ ................................................................ ................................ .............................5

4. 系统组成和实现........ ........................ ................................ ................................ ................................................................ .................7

4. 1 系统组成................................ ................................ ................................ ................................ ................................ .............................7

4. 1. 1 树莓派卡片电脑................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ........7

4. 1.2 USB电脑摄像头温度传感器 USB无线网卡................................ ................................ .....................................7

4. 1.3 百度云网盘................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ...................8

4. 1.4 Yeelink物联网平台................................ ................................ ................................ ................................ ...............................8

4.2 系统实现................................ ................................ ................................................................ ................................ .............................8

4.2. 1 安装Linux系统................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ........8

4.2.2 连接网络................................ ................................ ................................ ................................................................ ........................9

4.2.3 使用ssh远程连接................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ...9

4.2.4 动态侦测模块配置调测................................ ................................ ................................ ................................ .....................10

4.2.5 百度云上传工具调测和配置................................ ................................ ................................ ..........................................10

4.2.6 温度采集并上传物联网平台................................ ................................ ................................ ..........................................11

4.2.7 告警开关及邮件告警功能程序................................ ................................ ................................ ................................ .....13

4.2.8 开机自启动脚本编写调测................................ ................................ ................................ ................................ ................14

5. 实物及监控效果........ ........................ ................................ ................................ ................................................................ ..............14

5. 1 系统实物图................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ....................14

5.2 监控效果................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ..........................14

5.2. 1 动态侦测图像和视频展现................................ ................................................................ ................................ ................14

5.2.2 监控温度展现................................ ................................ ................................ ................................ ..........................................16

5.2.3 告警通知及展现................................................................ ................................ ................................ ................................ .....16

6. 系统成本情况................................ ................................ ................................ ................................ ....................................................17

7. 课题结论与改进想法................................................................ ................................ ................................ ................................ ....17

8. 参考文献................................ ................................ ................................ ................................ ................................ ..............................18

1.摘要

本课题是研究利用:①树莓派卡片电脑、②百度云免费网络存储、③物联网免费云平台、④图像动态侦测技术、⑤温度传感器及电脑摄像头、以及移动互联网等技术和设备实现低成本的动态侦测智能远程告警监控系统。

通过邮件、短信、微信和微博等在手机客户端实时呈现文字及声音告警通知。并可通过手机客户端随时随地查看图像、视频、温度等监控信息通过微博或邮件自动发布温度等信息。

2.课题背景

随着生活水平的提高和住房条件的改善平时小孩上学父母上班假期全家出游家里无人的情况非常普遍年轻父母忙于工作牵挂在家只有保姆照看的小孩子子女忙于工作担心家中的独居老人。本课题的目的就是希望能够做到

①无人在家时家中一有动静就能得到通知并可以随时随地查看家中监控的情况。

②年轻父母上班或不在家牵挂小孩时可以随时随地了解记录的家中小孩子的情况。

③家中有年迈的老人独居时子女可以每天随时随地关注记录的父母在家活动情况。

2. 1 国内外现状

1. 小区安装的监控系统通常是通过门禁或者红外感应有告警后通知保安查看一般没有视频或者图像。

2.利用家里的电脑开启摄像头录像功能是一种方式但有很大的缺点a) 录像区域不容易改变 电脑不容易搬动放置位置受到限制。b) 录像存储时间有限制 电脑硬盘容量有限视频文件较大一直录像存储时间有限。c) 难以搜索要查看内容录像文件很多如有小偷关顾需一段段搜索视频文件。d) 电脑一直开启不环保 电脑的功能一般为100-300瓦一直开启很耗电不环保。

3.购买专门的监控控设备通常由视频录像机和摄像头组成但也有缺点a) 录像设备的成本高需要买监控视频录像机,加上专门的摄像头需要几千元。b) 摄像头安装不方便通常家里都已经装修好了不容易布线和安装。c) 难以做到远程查看设备需放在固定的地方一般无法远程查看。

4.近来也出现了一些具有网络功能的摄像头通常也还是利用SD卡进行本地存储功能通过网络远程查看但SD卡存储容量小且一直读写寿命短远程查看受限摄像头接入网络带宽看视频不流畅。也有一些网络摄像头提供私有的云存储但需要付一定的费用安全和私密性也有一定的风险。

2.2 本课题目标

本课题的研究目标是克服现有的小区监控、家用电脑监控、专用监控设备以及互联网摄像头等设备方面的不足和缺点整合最新的树莓派卡片电脑、百度云存储、物联网云平台、动态图像侦测、温度、图像、视频采集、移动互联网及邮件、微博、微信、短信等技术和设备实现低成本的智能远程告警监控系统。

此外系统告警通知功能对于不同应用场景可打开或关闭针对应用场景①开启告警通知可以有效防盗针对应用场景②和③可关闭告警通知可以避免告警打扰但告警数据仍会记录存储。

3.方案设计

3. 1 设计目标

通过研究克服现有各种监控实现方式的缺点设计并制作完成基于卡片电脑和云存储技术的智能远程监控系统。

本课题在以下几个方面实现改进和创新

1. 尽可能低的成本

利用一般家里电脑用USB摄像头手机充电器等现成设备 以及免费的百度云网盘查看可以利用电脑和手机。

2. 尽可能低的功耗

利用最新的卡片电脑树莓派耗电只有1瓦左右大大低于电脑和专用监控设备几百瓦的功耗可以24小时在线运行真正做到绿色环保。

3. 无限容量的存储

利用百度的公有云存储 申请免费2T百度网盘存储时间几乎无限制而且云存储的安全性高不会丢失或损坏 同时可以设置密码保护隐私。

4. 智能的动态侦测

只有在摄像头监控范围内有图像有变化有动静的时候才开启录像。在无人或图像没有变化时不启动录像。大大减少了存储也方便查找监控图像或视频。

5. 提供照片和视频

除了侦测到有动态变化时录像外 同时还将存储动态变化时的一张照片。通过手机查看时可以先查看照片以减少流量和提高速度有疑问时再有针对性的查看对应的视频。

6. 有告警及时通知

在有盗贼进入的情况下可及时通过邮件微信等方式通过手机及时通知主人主人查看监控图像后可以及时报小区保安或110。通过告警开关可以打开或关闭告警通过温度开关可以定期推送温度。当温度异常高时启动紧急火险告警不受开关限制。

7. 随时随地可查看

由于存储在百度云监控内容可以在世界各地随时通过电脑或者手机查看不再受时间和空间的限制。

8. 监控内容可扩展

由于采用了最新的树莓派卡片电脑功能很多不但可以监控图像和视频还可以连接温度湿度等多种传感器并与物联平台联网实现多种智能监控。

3.2 设计思路

1. 数据采集

本次设计考虑采集图像视频和温度。利用家用电脑的USB摄像头来采集图像和视频利用常用的温度传感器来采集温度数据。需要考虑采集频度 图像大小、质量等。

2. 数据处理

对采集到的图像视频和温度等数据需要进行一定的处理本次设计考虑采用最新的树莓派卡片电脑进行处理成本低接口多支持网络多媒体信息等处理。对应采集的图像和视频直接用采集时的时间命名便于识别和处理。

3. 数据传输

本次设计采用最常用的WIFI方式利用USB网卡实现系统的网络连接实现与互联网互通。也可以利用移动网络的3G网卡实现网络连接进行采集数据的传输。

4. 数据存储

采集到的数据可以利用SD存储卡实现本地存储但储容量有限。也可以利用网络存储本次设计在本地存储的同时写满可覆盖 利用百度网盘可免费申请2T的存储空间安全性高存储内容不易丢失采集数据监控时间基本没有限制。

温度数据存储量比较小但对如何能清晰呈现出来的要求高本次设计考虑上传并存储到物联网平台通过平台存储并展现。

5. 动态侦测

图像和视频数据如果一直采集处理和存储会是一个问题家庭网络会产生很大的流量存储也需要很大的空间并难以从视频或图像中找到想要查看的内容。

本次设计考虑采用动态侦测功能摄像头监控范围内当有物体移动或变化时通过动态侦测启动录像功能运动停止10秒时间后停止录像并同时截取其间的一副图像。

6. 告警触发

对应图像和视频监控 当系统侦测到变化后将采集图像和视频上传到百度云存储将告警信号传到物联网Yeelink云平台。当告警开关打开时将告警信号通过QQ邮件推送到客户端也可同时启动短信通知。

对应温度监控当温度大于或小于某一个设定数值时启动告警触发。当温度异常高时启动紧急火险告警。

7. 告警呈现

可以通过邮件通知微博或微信等方式将告警信息及时通知到主人的手机客户端。主人收到告警后可以及时查看监控到的图片或者视频或者是温度的变化。紧急火险告警会连续出现几次。

8. 数据展现

对于图像和视频数据可以通过百度云手机客户端 随时随地查看图像或视频。 图像也可通过物联网客户端查看。

对于温度数据可通过Yeelink物联网手机客户端随时随地查看温度变化曲线。温度信息也可通过微博定期发布。当打开温度开关时可定期实时通过邮件推送到客户端播报温度信息。

上述信息可以在多个终端上同时查看也可以通过电脑查看。并可以查看所有存储的历史采集数据。

9. 功能扩展

树莓派卡片电脑功能和接口很多除图像、视频和声音外还可连接温度湿度 PM2.5等多种传感器实现多种智能监控。本次设计只考虑了图像视频和温度。

3.3 工作原理

1. 实时监控智能拍摄并上传百度网盘。检测到有大于300像素可设置改变后开始拍摄一直拍到10秒可设置没有移动为止。在拍摄完毕后截取正中间一帧图像同视频一起

上传百度网盘。也可以存储到本地U盘备份。随时随地均可实时查看网盘上的全部监控视频和图像也可缓存至手机。没有网络或网络有故障的情况下可以拔下本地U盘查看近期监控录像。

2. 实时采集温度数据上传Yellink物联网平台进行温度数据存储及展现。当温度开关打开时通过邮件推送到客户端播报实时温度信息。

3. 移动侦测到图像变化且告警开关打开时监测到温度达到告警设定值时温度异常高时有火灾风险时及时启动邮件微博或微信告警功能通送达主人手机。主人通过手机或电脑及时查看监控内容及时作出处理。

4.系统组成和实现

4. 1 系统组成

4. 1. 1 树莓派卡片电脑

由英国剑桥大学阿普顿经过六年的设计与开发完成只有信用卡大小中间有一颗微电脑处理器四周有网口插座及USB接口你可以用它来链接鼠标、键盘和网线还有视频模拟信号视频接口和音频接口 旁边还有HDMI 高清多媒体接口以及电源接口。

树莓派虽然只有信用卡大小运行速度也比台式机稍慢但是“麻雀虽小五脏俱全”它具备了普通电脑的所有的基本功能

4. 1.2 USB电脑摄像头温度传感器 USB无线网卡

1. Logitech/罗技C270高清网络台式电脑电视视频摄像头。

2. DS18B20常用的温度传感器具有体积小硬件开销低抗干扰能力强精度高的特点。

3. EDUP迷你USB无线网卡wif i发射接收器。

4. 1.3 百度云网盘

百度网盘是百度推出的一项云存储服务 目前有Web版、 Windows客户端、 Android手机客户端、 iPhone版、 iPad版、 WinPhone版等用户可以轻松把自己的文件上传到网盘上并可以跨终端随时随地查看和分享。

4. 1.4 Yeelink物联网平台

Yeelink是目前中国最大的物联网云平台,提供传感器云服务;通过实时数据处理,提供安全可靠的状态监控。

4.2 系统实现

4.2. 1 安装Linux系统

1.在树莓派官网www.raspberrypi.org下载页面

http://www.raspberrypi.org/downloads/#下载树莓派系统镜像树莓派推荐的

Raspbian 并放到~/

2.插入SD卡到电脑

3.打开“磁盘工具”卸载SD卡

4.打开“终端”软件打指令 sudo dd if=2012-12-16-wheezy-raspbian. img 注 “if=”

+文件位置 of=/dev/disk1

5.等待dd命令完成工作后推出SD卡

接着用HDMI线接到电视上作为显示器把SD卡插入树莓派作为硬盘插上USB键盘和鼠标上电自动开机。大约1分钟后开机成功输入用户名pi和密码raspberry就进入了树莓派的命令行。在命令行里打入“startx”就可以进入图形界面。

4.2.2 连接网络

1. 打开/etc/network/interfaces:sudo nano /etc/network/interfaces

2. 在文件最后输入auto wlan0iface wlan0 dhcp wpa-conf /etc/wpa.conf

3. 保存并退出nano 顺次按“^x” “y” “回车” 

4. 打开/etc/wpa.conf sudo nano /etc/wpa.conf

5. 写入如下内容network={

[Tab] ssid= “Your_SSID”

[Tab] key_mgmt=WPA-PSK

[Tab] psk= “Private Wireless Network”

}

6. 保存并退出nano

7. 重新连接网络sudo ifup wlan0

4.2.3 使用ssh远程连接

1. 用电脑上的浏览器打开192. 168.0. 1无线路由器输入用户名密码。

2. 左边侧栏里选择DHCP服务器-客户端列表

3. 找到树莓派的ip是192. 168.0. 124

4. 到DHCP服务器-静态地址分配里把树莓派分配到192. 168.0. 124

5. 在电脑上运行指令 ssh pi@192. 168.0. 124

做完如上步骤后 电脑屏幕上出现

The authenticity of host '192. 168.0. 124 (192. 168.0. 124)' can't be established.RSA key fingerprint is

1e:8d:db:3f:cd:45:2c:0f:86:4f:34:23:b4:94:b1:a1.Are you sure you want to continue c onn e c ting (yes/n o)?