基于RaspberryPi2代的智能安防系统设计

1、基于Raspberry Pi 2代智能安防系统设计一、简介将摄像头与Raspberry Pi 2相连，当Raspberry Pi 2检测到有人非法进入房屋时，主人可以通过浏览器查看摄像头拍摄到的画面，以了解房间内的情况。这里将使用激光报警器作为入侵检测传感器。当有人进入房间时，系统会自动发送一封email给主人，通知主人有人遮挡住了激光报警器。二、系统模块说明1、首先选购摄像头，因为我们的需求，只要能够看清楚房间内发生的情况即刻，所以我们不是必须要有高清录像的功能。况且因为我们的软硬件性能的限制，也没有办法使用高清摄像功能，根据网上查找推荐后，选择罗技C920摄像头，这个摄像头具备高清摄像的功

2、能，可以采集高品质的视频图像，不过在这里也是可以用的。2、其次组装激光模块，这里需要两部分组装。第一部分是起光源作用的激光发射器，第二部分是由光电二极管、模拟信号处理电路组成的激光传感器。激光发射器是很普通的电池供电的低功率发射器。这里直接使用5V电源供电即可。3、做这个项目的时候，了解到有一个叫Motion的软件包，他是一个非常成熟的软件，专门用于基于摄像头画面来进行图像分析，这里使用它来完成视频监控功能。4、下面是这个项目的结构简图：将信号发送给Raspberry Pi 2用户查看摄像头内容提醒用户有人闯入房间触发激光模块时，给Raspberry Pi 2发信号三、硬件模块设计1、因为Ra

3、spberry Pi 系统本身就能够自动检测识别到很多类型的摄像头，所以我们可以直接把摄像头连接到USB接口上，然后终端运行lsusb命令就可以查到识别出的摄像头。2、然后安放摄像头，以比较好的视角监控房间的情况，尽量可以看到激光模块，并可以很好地监视房间。3、组装激光模块，选择合适的位置安放好激光模块后，用一个镜子来反射激光束，如果有东西遮挡了激光束，就会触发警报。4、将Raspberry pi 与激光模块连接。这里使用一个继电器电路来间接整套设备。这个电路非常简单，不过依然是很可靠的，平时继电器是处于断开状态，也就是说GPIO引脚接入的是高电平。当激光被遮挡时，这个引脚会被接地，输入低电平

4、。系统的程序需要定期检测GPIO引脚的电平，如果引脚输入的是低电平，就开始执行相关的报警操作，向主人发送email。如下原理图：10k3.3vVVVRaspberry Pi 2接地引脚激光模块连接点连接点四、软件模块设计我选择了一个名为Motion的软件包用作远程视频监控的软件。这个软件包提供了很多强大的功能，在Raspberry Pi上可以运行Motion。Motion还可以实时分析视频中每一帧图像之间的差别，并以此为依据触发相应的报警。其实这个功能也可以实现报警功能，不过由于Raspberry Pi 2 的性能有限，如果用这个监视的话，那么Raspberry Pi将会全负荷进行图像分析，这

5、样的话，就没有足够的资源来支持远程视频监控，监控视频会有卡顿。因此，在这个项目中，主要使用Motion内置的Web服务器。这个服务器可以从摄像头捕捉视频流，并转发到一个指定的TCP/IP端口上。我们只需要在一台电脑上用浏览器访问Raspberry Pi 并指定相应的端口号，就可以查看视频画面。这个功能对于这个项目来说十分合适。然后开始做Email通知的模块，这里准备了一个email账号，使用一个名为smtplib 的Python库，它会使用email的免费SMTP服务器来发送电子邮件。五、选择1-2个软件模块的详细设计Email通知模块，因为我在这里使用smtplib的Python库，他可以在

6、家庭网络的路由器后面工作，下面是用来发送邮件的Python程序：import subprocessimport smtplibimport socketfrom email.mime.text import MIMETextimport datetimeimport os#邮箱设置to = 'youremail'gmail_user = 'user'gmail_password = 'password'smtpserver = smtplib.SMTP('',587)smtpserver.ehlo()smtpserver.star

7、ttls()smtpserver.ehlo()smtpserver.login(gmail_user,gmail_password)today = datetime.date.today()arg = 'ip route list'proc = subprocess.Popen(arg,shell = True,stdout = subprocess.PIPE)data = municate()split_data = data0.split()local_ip = split_datasplit_data.index('src') + 1public_ip =

8、 os.system('wget - -q > test.txt;echo')public_ip = open('test.txt','r').read()msg_content = 'Alarm detected. Public ip is %s:8081,local ip is %s' % (public_ip,local_ip)msg = MIMEText(msg_content)msg'Subject' = 'Raspberry Pi Alarm on %s' % todaymsg&#

9、39;From' = gmail_usermsg'To' = tosmtpserver.sendmail(gmail_user,to,msg.as_string()smtpserver.quit()在这里，公网IP地址是通过这个第三方的网站服务来获得的。当Raspberry Pi检测到GPIO 23引脚上输入低电平时，Laser Trip程序会发送一封报警邮件。当激光束被遮挡时，继电器会吸合，然后GPIO 23引脚就会获得一个低电平信号。程序代码：import subprocessimport smtplibimport socketfrom email.mime.te

10、xt import MIMETextimport datetimeimport osimport RPi.GPIO as GPIO import timedef send_alarm():#邮箱设置to = 'youremail'gmail_user = 'user'gmail_password = 'password'smtpserver = smtplib.SMTP('',587)smtpserver.ehlo()smtpserver.starttls()smtpserver.ehlo()smtpserver.login(gm

11、ail_user,gmail_password)today = datetime.date.today()arg = 'ip route list'proc = subprocess.Popen(arg,shell = True,stdout = subprocess.PIPE)data = municate()split_data = data0.split()local_ip = split_datasplit_data.index('src') + 1public_ip = os.system('wget - -q > test.txt;ec

12、ho')public_ip = open('test.txt','r').read()msg_content = 'Alarm detected. Public ip is %s:8081,local ip is %s' % (public_ip,local_ip)msg = MIMEText(msg_content)msg'Subject' = 'Raspberry Pi Alarm on %s' % todaymsg'From' = gmail_usermsg'To' =

13、 tosmtpserver.sendmail(gmail_user,to,msg.as_string()smtpserver.quit()GPIO.setmode(GPIO.BCM)GPIO.setup(23,GPIO.IN)count = 0while True:if(GPIO.input(23) = Flase & count = 0):count = count + 1send_alarm()time.sleep(10)count = 0当收到报警邮件时，可以打开一个浏览器，输入公网IP地址加上8081端口，比如：21:8081这样，就可以访问

14、到Motion软件包所提供的Web界面了，上面提供了实时的摄像头监控画面。六、设计对1-2个软件模块的测试文档这里可以直接用命令安装Motion软件：sudo apt-get install motion但是安装完成之后并不能直接使用，需要配置一个motion.conf配置文件，位于在/etc/motion/目录下，其关键的部分配置如下:daemon offsetup_mode offvideodevice /dev/video0v4l2_palette 2width 640height 480framerate 2threshold 3500threshold_tune off# Noise

15、 threshold for the motion detection (default: 32)noise_level 64gap 10quality 50# Use ffmpeg to encode mpeg movies in realtime (default: off)ffmpeg_cap_new onffmpeg_cap_motion onffmpeg_bps 500000ffmpeg_video_codec msmpeg4snapshot_interval 1locate ontarget_dir /mnt/flash_8G/motion/snapshotssnapshot_fi

16、lename %v-%Y%m%d%H%M%S-snapshotjpeg_filename %v-%Y%m%d%H%M%S-%qmovie_filename %v-%Y%m%d%H%M%Swebcam_port 8081webcam_quality 60webcam_motion offwebcam_maxrate 8webcam_localhost off# TCP/IP port for the http server to listen on (default: 0 = disabled)control_port 8080control_localhost offcontrol_html_

17、output onon_event_start /home/pi/motion/on_motion_detected.shon_event_end /home/pi/motion/on_motion_end.sh其中，daemon off:关掉deamon模式。否则运行motion后，会在后台直接运行，需要用top命令查看出motion的进程号，才能kill掉motion进程。locate on: 设置当探测到图像中有运动时，把运动区域用矩形框起来。videodevice /dev/video0: 设置加载USB摄像头的设备，一般为video0，当使用network webcam，需要设置ne

18、tcam_url，此时，videodevice选项自动失效。v4l2_palette 2:设置图像的编码格式为MJPEG，可选值为0-8，分别对应的不同的图像编码格式。width和height:设置图像、视频的长度和宽度，值越大，图像越清晰，但所需的网络流量越大，为降低占用的宽带流量，这里设置为640和480。threshold_tune off: 设置是否使用motion detection阈值自动调节。当设置为on时，下一个设置threshold 4500自动失效。设置off时，可以由threshold指定当探测到多少像素变化时，判断为图像中有运动。ffmpeg_cap_new on: 指在侦测到运动时，用视频纪录下来。ffmpeg_video_codec msmpeg4: 设定视频的编码器。/target_dir /mnt/tmp_motion: 当探测到运动时，图片和视频的保存路径，这里设为保存在U盘下。默认为/var/lib/motion/snapshots。snapshot_interval 1: 设定自动采集图片的周期，当有运动被检测到时,采集频率会自动变高。webcam_port 8081:设置视频输出流的访问端口，默认8081端口。当需要外网访问motion监控的过程