基于樹莓派的物聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張棚 李正 徐藝源 余植 張譽(yù)羚

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)以及硬件的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也得到飛快發(fā)展，并且在智能家居方面應(yīng)用尤為廣泛[5]。本設(shè)計(jì)是基于樹莓派3B模塊以及STM32模塊為控制核心，APP為人機(jī)交換界面，攝像頭圖像數(shù)據(jù)通過樹莓派3B模塊采集，互聯(lián)網(wǎng)作為信號傳輸媒介傳輸?shù)紸PP，用戶直接使用APP查看門外情況，并通過APP控制舵機(jī)進(jìn)行門的開關(guān)，此設(shè)計(jì)還具有報(bào)警功能。

關(guān)鍵詞：樹莓派;物聯(lián)網(wǎng);門禁系統(tǒng)

Abstract： with the continuous development of the Internet and hardware， the Internet of things has also been rapid development， and is particularly widely used in smart home. This design is based on raspberry pie 3B module and STM32 module as the control core， the web app is the human-computer exchange interface， the camera image data is collected by raspberry pie 3B module， and the Internet is transmitted to the web app as a signal transmission medium. Users can directly use the web app to view the situation outside the door， and the user can control the steering gear to open the door through the web app.

Key words： Raspberry pie; Internet of things; access control system

0 引言

門禁系統(tǒng)是一種提高安全性便于生活的智能設(shè)計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)則是通過搭建服務(wù)器，采集攝像頭圖像以及圖像處理和傳輸，通過同一局域網(wǎng)進(jìn)行連接，再通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算傳輸?shù)紸PP。并通過APP控制門以及實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能[2]。

1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

基于樹莓派[3]的智能家居門禁系統(tǒng)包括APP客戶端，攝像頭服務(wù)器和控制端服務(wù)器以及STM32操作端。用戶可以根據(jù)APP查看門外情況，再根據(jù)實(shí)際情況通過APP發(fā)送控制指令至后臺(tái)服務(wù)器，基于Bottle實(shí)現(xiàn)pythonweb[1，4]服務(wù)器配合Bootstrap、JQuery這兩個(gè)框架實(shí)現(xiàn)GPIO控制，STM32檢測到GPIO電平變化，實(shí)現(xiàn)開門或報(bào)警功能。用戶通過APP查看到MJPG-streamer視頻流服務(wù)器從webcam攝像頭采集的圖像，再根據(jù)實(shí)際情況，發(fā)送指令到Bottle后臺(tái)服務(wù)器，再結(jié)合其它框架控制GPIO端口電平，最后STM32接收電平變化控制舵機(jī)以及蜂鳴器，輕松、便捷的實(shí)現(xiàn)門的開關(guān)，提高用戶的居住安全和生活質(zhì)量以及便捷度[6]?？刂葡到y(tǒng)圖如圖1所示。

2模塊設(shè)計(jì)

2.1 MJPG-streamer服務(wù)器

MJPG-streamer是一款免費(fèi)基于IP地址的視頻流服務(wù)器，是用于從webcam攝像頭采集圖像，把他們以流的形式通過基于IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩魹g覽器。它可以利用某些webcams的硬件壓縮功能來降低服務(wù)器CPU的開銷[7]。它為嵌入式設(shè)備和一些常規(guī)服務(wù)器提供了一個(gè)輕量且更少CPU消耗的方案。首先要對MJPG-streamer服務(wù)器的IP配置，再次啟動(dòng)MJPG-streamer服務(wù)器。

2.2后臺(tái)框架Bottle的介紹

Bottle是一個(gè)Python Web框架，整個(gè)框架只有一個(gè)文件，幾十K，卻自帶了路徑映射、模板、簡單的數(shù)據(jù)庫訪問等Web框架組件，確實(shí)是個(gè)可用的框架。

2.3 本系統(tǒng)APP的功能

聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)的APP是基于bootstrap、JQuery這兩個(gè)框架實(shí)現(xiàn)GPIO控制。STM32檢測到GPIO電平變化，實(shí)現(xiàn)開門或報(bào)警功能。bootstrap、JQuery為前端框架，Bottle為后臺(tái)框架。前端是實(shí)現(xiàn)用戶按鈕按下時(shí)這兩個(gè)東西傳遞給后臺(tái)請求數(shù)據(jù)（post）。后臺(tái)獲取到后，去實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。APP還可以實(shí)現(xiàn)圖像的顯示，使用戶能看清門外實(shí)時(shí)情況。軟件整體功能框圖2所示。

4 結(jié)束語

經(jīng)過反復(fù)測試，該門禁系統(tǒng)能通過APP根據(jù)門外實(shí)際情況對房門進(jìn)行開關(guān)控制，且有如下優(yōu)點(diǎn)：APP通用性強(qiáng)，能夠提高安全性和便捷性。通過MJPG-streamer中的input_control.so輸入插件，實(shí)現(xiàn)了攝像頭的自動(dòng)跟蹤的功能。另外加入智能模式識(shí)別算法后，進(jìn)行圖像識(shí)別，使得該系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大。通過在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，連接其他智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)的智能家居一體化的功能。其可擴(kuò)展性強(qiáng)，市場應(yīng)用價(jià)值高，成本價(jià)低，設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)

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[5] 周迎正，孫歆鈺. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能家居中的應(yīng)用[J].信息通信，2018（11）：283-284.

[6]李爽，何富貴，張偉.基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居門窗控制設(shè)計(jì)[J].無線通信，2018（4）：170-183.

[7] Perry Lea. Internet of Things for Architects. Packt Publishing.2018.

作者簡介：

張棚（1998.04），男，漢，四川省樂山市，碩士研究生，重慶郵電大學(xué)，學(xué)生，互聯(lián)網(wǎng)

李正（1997.07），男，漢，安徽省，碩士研究生，重慶郵電大學(xué)，學(xué)生，互聯(lián)網(wǎng)。

徐藝源（2004.10），男，漢，重慶市南岸區(qū)，學(xué)重慶第二外國語學(xué)校，學(xué)生。

余植（2004.06），男，漢，重慶市南岸區(qū)，重慶第二外國語學(xué)校，學(xué)生。

張譽(yù)羚（2005.03），女，漢，重慶市南岸區(qū)，重慶第二外國語學(xué)校，學(xué)生。