基于樹莓派的物聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)設計

張棚 李正 徐藝源 余植 張譽羚

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用尤為廣泛[5]。本設計是基于樹莓派3B模塊以及STM32模塊為控制核心，APP為人機交換界面，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控制舵機進行門的開關，此設計還具有報警功能。

關鍵詞：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計，物聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)則是通過搭建服務器，采集攝像頭圖像以及圖像處理和傳輸，通過同一局域網(wǎng)進行連接，再通過大數(shù)據(jù)、云計算傳輸?shù)紸PP。并通過APP控制門以及實現(xiàn)報警功能[2]。

1 控制系統(tǒng)設計概述

基于樹莓派[3]的智能家居門禁系統(tǒng)包括APP客戶端，攝像頭服務器和控制端服務器以及STM32操作端。用戶可以根據(jù)APP查看門外情況，再根據(jù)實際情況通過APP發(fā)送控制指令至后臺服務器，基于Bottle實現(xiàn)pythonweb[1，4]服務器配合Bootstrap、JQuery這兩個框架實現(xiàn)GPIO控制，STM32檢測到GPIO電平變化，實現(xiàn)開門或報警功能。用戶通過APP查看到MJPG-streamer視頻流服務器從webcam攝像頭采集的圖像，再根據(jù)實際情況，發(fā)送指令到Bottle后臺服務器，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以及蜂鳴器，輕松、便捷的實現(xiàn)門的開關，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模塊設計

2.1 MJPG-streamer服務器

MJPG-streamer是一款免費基于IP地址的視頻流服務器，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器CPU的開銷[7]。它為嵌入式設備和一些常規(guī)服務器提供了一個輕量且更少CPU消耗的方案。首先要對MJPG-streamer服務器的IP配置，再次啟動MJPG-streamer服務器。

2.2后臺框架Bottle的介紹

Bottle是一個Python Web框架，整個框架只有一個文件，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，確實是個可用的框架。

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這兩個框架實現(xiàn)GPIO控制。STM32檢測到GPIO電平變化，實現(xiàn)開門或報警功能。bootstrap、JQuery為前端框架，Bottle為后臺框架。前端是實現(xiàn)用戶按鈕按下時這兩個東西傳遞給后臺請求數(shù)據(jù)（post）。后臺獲取到后，去實現(xiàn)動作。APP還可以實現(xiàn)圖像的顯示，使用戶能看清門外實時情況。軟件整體功能框圖2所示。

4 結(jié)束語

經(jīng)過反復測試，該門禁系統(tǒng)能通過APP根據(jù)門外實際情況對房門進行開關控制，且有如下優(yōu)點：APP通用性強，能夠提高安全性和便捷性。通過MJPG-streamer中的input_control.so輸入插件，實現(xiàn)了攝像頭的自動跟蹤的功能。另外加入智能模式識別算法后，進行圖像識別，使得該系統(tǒng)功能更加強大。通過在此基礎上進行二次開發(fā)，連接其他智能化設備，實現(xiàn)的智能家居一體化的功能。其可擴展性強，市場應用價值高，成本價低，設計穩(wěn)定可靠。

參考文獻

[1] [美]Eric Matthes.Python編程從入門到實踐[M].人民郵電出版社，2016.安翔.物聯(lián)網(wǎng)Python開發(fā)實戰(zhàn)[M].電子工業(yè)出版社，2018.

[2] 廖建尚.物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)與應用[M].電子工業(yè)出版社，2017.06.

[3] [印度]Rushi Gajjar.樹莓派+傳感器，2016.

[4] Donald，J，Norris.人工智能入門與實戰(zhàn)：使用Raspberry Pi和Python演練[M].清華大學出版社，2015.

[5] 周迎正，孫歆鈺. 物聯(lián)網(wǎng)技術智能家居中的應用[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計[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，學生，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，學生，互聯(lián)網(wǎng)。

徐藝源（2004.10），男，漢，重慶市南岸區(qū)，學重慶第二外國語學校，學生。

余植（2004.06），男，漢，重慶市南岸區(qū)，重慶第二外國語學校，學生。

張譽羚（2005.03），女，漢，重慶市南岸區(qū)，重慶第二外國語學校，學生。