مراقبة المنزل Raspberry Pi مع Dropbox: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

سيوضح لك هذا البرنامج التعليمي كيفية إنشاء نظام مراقبة منزلي بسيط وقابل للتوسيع باستخدام Raspberry Pi وكاميرا ويب وبعض المكونات الكهربائية وحساب Dropbox الخاص بك. سيسمح لك النظام النهائي بطلب الصور وعرضها عن بُعد من كاميرا الويب الخاصة بك أثناء استخدام مستشعر درجة حرارة رقمي جاهز لمراقبة درجة حرارة منزلك عبر الإنترنت ، وكل ذلك باستخدام Dropbox.

كان هذا هو أول مشروع فكرت فيه بعد تلقي نموذج Raspberry Pi 2 B. كان هدفي هو إنشاء نظام مراقبة قائم على Python يمكنني التحكم فيه واستقبال البيانات عبر الإنترنت. على الرغم من وجود العديد من الطرق المختلفة للقيام بذلك ، فقد قررت استخدام Dropbox كواجهة بين Pi والإنترنت لأن لديهم واجهة برمجة تطبيقات Python بسيطة تسمح لك بتحميل الملفات وتعديلها والبحث عنها في مجلدات محددة باستخدام بضعة أسطر من الشفرة.

أردت أيضًا أن يكون الحل الخاص بي خفيفًا وبسيطًا ، وأن أتجنب ازدحام Pi الخاص بي بالمكتبات والبرامج غير الضرورية. يتكون مكون البرنامج في هذا المشروع من نص برمجي Python واحد ، مما يعني أنه يمكنك الاستمرار في استخدام Pi الخاص بك كالمعتاد ، حتى عندما يكون نظام المراقبة قيد التشغيل.

لهذا المشروع سوف تحتاج:

توت العليق باي. يجب أن يعمل أي نموذج ، لقد استخدمت مجموعة بدء تشغيل الكل في واحد ، لكن ربما تحتاج إلى الوحدة المركزية فقط

كاميرا ويب USB. اشتريت ADVENT AWC72015 رخيصًا ، والذي حدث للعمل بشكل جيد. قد يكون من الجيد الرجوع إلى هذه القائمة من كاميرات الويب المؤكدة للعمل مع Pi. لاحظ أن البعض يحتاج إلى موزع USB يعمل بالطاقة (يعمل المنجم بشكل جيد بدونه)

حساب Dropbox. أستخدم حسابي المجاني القياسي لأن هذا المشروع لا يتطلب مساحة تخزين كبيرة

مستشعر درجة حرارة رقمي DS18B20 ومقاوم 4.7 كيلو. يمكنك شراء المستشعر من هنا ، وقد يكون من المفيد الحصول على مجموعة من المقاومات المختلفة أيضًا

بعض ملحقات بناء الدوائر. أوصي باستخدام لوح التجارب وبعض كبلات التوصيل لتسهيل عملية بناء الدائرة قدر الإمكان

[إذا قررت شراء أي من هذه المنتجات ، فسأكون ممتنًا للغاية إذا قمت بالوصول إلى القوائم باستخدام الروابط أعلاه - وبهذه الطريقة ، أحصل على حصة صغيرة من الأرباح دون أي تكلفة إضافية عليك!]

الخطوة 1: قم بإعداد الجهاز

تتمثل الخطوة الأولى في التأكد من إعداد Pi والأجهزة الطرفية المرتبطة.

أولاً ، قم بتوصيل Pi بالإنترنت. يعد هذا ضروريًا للتأكد من أن برنامج المراقبة يمكنه تلقي طلباتك وتحميل البيانات إلى Dropbox. أستخدم اتصال إيثرنت لضمان الموثوقية ، ولكن يجب أن يعمل اتصال Wi-Fi بشكل جيد أيضًا ، مع الاستفادة أيضًا من إمكانية النقل المحسّن. إذا اخترت Wi-Fi ، فإنني أوصي بهذا USB dongle لـ Pi.

بعد ذلك ، قم بتوصيل كاميرا الويب الخاصة بك بـ Pi عن طريق توصيلها بأحد منافذ USB. في حين أن تعليمات كاميرا الويب Advent الخاصة بي لم تذكر صراحة أنها ستعمل مع Linux ، كل ما كان علي فعله هو توصيله وتشغيل Pi. لم يكن هناك حاجة إلى مزيد من التثبيت. قد تختلف كاميرات الويب الأخرى. يمكنك التحقق مما إذا تم اكتشاف كاميرا الويب الخاصة بك بواسطة Linux باستخدام الأمر التالي:

lsusb

في الصورة أعلاه ، كاميرا الويب الخاصة بي مُدرجة كـ "0c45: 6340 Microdia"

أخيرًا ، يمكنك توصيل مستشعر درجة الحرارة DS18B20 برأس Pi GPIO. أستخدم لوح التجارب لجعل عملية إنشاء الدوائر أسهل ، وأوصيك بفعل الشيء نفسه ، خاصة وأن DS18B20 يتطلب مقاومة 4.7 كيلو بين اثنين من دبابيسه الثلاثة. يوفر هذا الرابط مخططًا جيدًا للأسلاك يوضح كيف يمكن استخدام لوح التجارب للاتصال بمستشعر درجة الحرارة هذا.

تغطي الصفحة التالية من البرنامج التعليمي أعلاه أيضًا الخطوات اللازمة لقراءة البيانات الواردة من DS18B20 ، وتوضح لك كيفية التحقق من أنها تعمل. من المهم تنفيذ خطوات الإعداد هذه قبل أن تتمكن من استخدام DS18B20 لهذا المشروع. سنقوم أيضًا بدمج عينة نص برمجي Python من البرنامج التعليمي في برنامج المراقبة الخاص بنا ، لذلك قد ترغب في الحصول على قراءة سريعة لهذه الشفرة.

يرجى أيضًا تدوين رقم DS18B20 الفريد الخاص بك. إنه الرقم الذي يبدأ بـ "28 -" الذي تصادفه أثناء البرنامج التعليمي للإعداد. ستحتاج إلى إدخاله في برنامج Python القادم للسماح له بالقراءة في درجة الحرارة.

الخطوة 2: إعداد Dropbox

لكي يتفاعل Pi الخاص بك مع Dropbox ، تحتاج إلى إعداد تطبيق Dropbox جديد. سيوفر لك هذا التفاصيل المطلوبة لـ Pi الخاص بك لأداء إدارة الملفات عبر الإنترنت باستخدام Python. بافتراض أنك قمت بإنشاء حساب Dropbox وقمت بتسجيل الدخول ، يمكنك إنشاء تطبيق جديد باستخدام خيار قائمة "Developers". انظر الصورة أعلاه للحصول على ملخص للخطوات الهامة.

ضمن قائمة "المطورين" ، حدد "تطبيقاتي" ، ثم اضغط على الزر "إنشاء التطبيق". لملء النموذج الناتج ، حدد "Dropbox API" متبوعًا بـ "مجلد التطبيقات". أخيرًا ، يمكنك اختيار اسم فريد لتطبيقك داخل Dropbox. انقر فوق "إنشاء التطبيق".

سيتم نقلك بعد ذلك إلى صفحة إعدادات التطبيق داخل Dropbox. هناك شيء واحد آخر تحتاج إلى القيام به هنا - إنشاء رمز وصول لنفسك. للقيام بذلك ، قم بالتمرير لأسفل إلى قسم "OAuth 2" وضمن "رمز الدخول المُنشأ" ، انقر فوق الزر "إنشاء".

سيوفر لك هذا سلسلة طويلة من الأحرف اللازمة للوصول إلى حساب Dropbox الخاص بك باستخدام Python. قم بتدوين رمز الوصول هذا حيث ستحتاج إلى تحديده لاحقًا في الرمز الخاص بك. إذا فقدت الرمز المميز ، فيمكنك العودة إلى إعدادات التطبيق بالنقر فوق "تطبيقاتي" في قسم "المطورين" في Dropbox وإنشاء رمز مميز جديد.

يمكنك ترك الإعدادات الأخرى كما هي. للتأكد من أن تطبيقك قد أنشأ المجلدات الضرورية على حساب Dropbox الخاص بك ، انتقل إلى صفحة التخزين الرئيسية وابحث عن مجلد "التطبيقات". يجب أن يكون داخل هذا المجلد مجلدًا فرعيًا بالاسم الذي اخترته لتطبيقك الجديد. هذا هو المكان الذي سيتم فيه وضع جميع ملفات نظام المراقبة الخاص بك.

الخطوة 3: تجهيز مجلد تطبيق Dropbox الخاص بك

بمجرد إعداد تطبيق Dropbox الخاص بك ، حان الوقت للتفكير في كيفية استخدام المجلد الناتج في حساب Dropbox الخاص بك للتفاعل مع Pi الخاص بك. يتم إنجاز هذا بكل بساطة. سيستخدم البرنامج النصي Python الذي سيتم تشغيله على Pi مجموعة فرعية من الأوامر من Dropbox API للبحث عن أسماء بعض الملفات الفارغة التي لا تحتوي على امتدادات وتعديلها في مجلد التطبيق الخاص بك. سنطلق على هذه الملفات اسم "ملفات المعلمات" حيث سيسمح لك كل منها بالتحكم في جانب مختلف من سلوك نظام المراقبة. تُظهر الصورة أعلاه ملفات المعلمات الأربعة التي يجب أن تكون موجودة في مجلد تطبيق Dropbox الخاص بك لهذا المشروع. إنشائها بسيط:

ابدأ بمجلد التطبيق الخاص بك فارغًا تمامًا ، افتح برنامج محرر نصوص على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. بينما يمكن القيام بذلك باستخدام Pi ، وجدت أنه من الأسهل استخدام جهاز الكمبيوتر المحمول الذي يعمل بنظام Windows في مرحلة الإعداد هذه. بمجرد فتح محرر النصوص (استخدمت برنامج Notepad على Windows 7) ، كل ما عليك فعله هو حفظ ملف نصي فارغ تمامًا في أي مكان على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. كمثالنا الأول ، سننشئ المعلمة الأولى في صورة الرأس. قم بتسمية الملف "delay = 10" عند حفظه.

للتلخيص ، يجب أن يكون لديك الآن ملف نصي فارغ مخزّن على جهاز الكمبيوتر الخاص بك باسم "delay = 10". سيكون للملف أيضًا امتداد ".txt" والذي قد يكون مرئيًا أو غير مرئي.

الخطوة التالية هي تحميل هذا الملف إلى مجلد تطبيق Dropbox الخاص بك. هذا تمامًا مثل أي تحميل آخر لـ Dropbox. ما عليك سوى الانتقال إلى مجلد التطبيق الخاص بك والنقر فوق "تحميل" واختيار ملف "delay = 10".

عندما يتم تحميل هذا الملف ، يجب عليك إزالة الامتداد ".txt" الذي يجب أن يكون مرئيًا الآن في اسم الملف. للقيام بذلك ، ما عليك سوى النقر بزر الماوس الأيمن فوق الملف وتحديد "إعادة تسمية". قم بإزالة الجزء ".txt" من اسم الملف. يجب أن تترك الآن مع ملف يسمى "delay = 10" بدون امتداد للملف ، كما هو موضح في صورة الرأس.

ملف معامل "delay" هو واحد من أربعة ملفات سيستخدمها برنامج المراقبة. لإنشاء الملفات الأخرى ، يمكنك فقط نسخ ملف "delay" وإعادة تسميته بالنقر بزر الماوس الأيمن فوقه. بمجرد إنشاء ثلاث نسخ ، قم بتسميتها كما هو موضح في صورة الرأس بحيث يكون مجلد التطبيق الخاص بك مطابقًا للمجلد المعروض في بداية هذه الخطوة.

الخطوة 4: الشروع في العمل مع الكود

كما تمت مناقشته ، سيتكون جوهر نظام المراقبة الخاص بنا من نص برمجي Python واحد سيتفاعل مع Dropbox. لكي يكون برنامج المراقبة نشطًا ، يجب أن يعمل هذا البرنامج النصي في الخلفية على Pi الخاص بك. أعتقد أنه يتم وصفه بدقة على أنه برنامج نصي "خفي" ، مما يعني أنه يمكنك فقط تشغيله ونسيانه. النص مرفق بهذه الخطوة ، لذلك لا معنى لتكرار الكود هنا. قد يكون الوقت مناسبًا الآن لتنزيله والتعرف عليه.

قبل أن تتمكن من تشغيل البرنامج النصي ، من المهم التأكد من تثبيت مكتبات Python ذات الصلة. يتم سرد ما تحتاجه في الجزء العلوي من البرنامج النصي المرفق. هم انهم:

استيراد صندوق الإسقاط

استيراد pygame.camera استيراد وقت استيراد نظام التشغيل

تضمن تثبيت Python على Pi الخاص بي بالفعل pygame ونظام التشغيل والوقت ، لذا كان التثبيت الوحيد الذي يجب علي تثبيته هو Dropbox. لقد فعلت ذلك باستخدام تعليمات التثبيت البسيطة جدًا الخاصة بهم باستخدام النقطة.

بمجرد إعداد مكتباتك ، ستحتاج إلى تحرير السطرين العلويين من النص المرفق لمطابقة Dropbox Access Token والمعرف الفريد لجهاز استشعار درجة الحرارة DS18B20. هذان هما الخطان اللذان يجب تعديلهما:

APP_ACCESS_TOKEN = '**********'

THERMOMETER_FILE = '/ sys / bus / w1 / devices / 28 - ********** / w1_slave'

فقط استبدل النصوص بالقيم الصحيحة. في هذه المرحلة ، أنت جاهز بالفعل لبدء استخدام برنامج المراقبة! بدلاً من الاكتفاء بالقفز ، أوصيك بالمتابعة إلى الخطوة التالية للحصول على نظرة عامة على الكود.

هام: عند تشغيل هذا البرنامج النصي ، فأنت تريد تشغيله في الخلفية بحيث أ) يمكنك الاستمرار في استخدام Pi ، و ب) عند إغلاق جلسة SSH ، سيستمر تشغيل البرنامج النصي. هذا هو الأمر الذي أستخدمه عند تشغيل البرنامج النصي:

nohup python DropCamTherm.py &

ينجز هذا ثلاثة أشياء: سيتم تشغيل البرنامج النصي ('python DropCamTherm.py') ، وسيعيد التحكم إلى سطر الأوامر على الفور حتى تتمكن من الاستمرار في استخدام Pi ('&') ، وسوف يرسل مخرجات Python التي من شأنها يتم عرضه عادةً في سطر الأوامر في ملف يسمى "nohup.out". يمكن قراءة هذا باستخدام محرر نصوص Linux (المفضل لدي هو nano) ، وسيتم إنشاؤه تلقائيًا في الدليل الذي يتم تشغيل البرنامج النصي منه.

الخطوة الخامسة: التعمق أكثر في المدونة

عندما تفتح البرنامج النصي ، ستلاحظ أنه يتكون من ثلاث وظائف إلى جانب كتلة من التعليمات البرمجية التي تنفذ هذه الوظائف عند تشغيل البرنامج النصي. تستخدم الوظائف Dropbox API والوصول إلى ملف سجل درجة حرارة DS18B20 للاستماع إلى الأوامر من Dropbox وتحميل أحدث قراءة لدرجة الحرارة. فيما يلي نظرة عامة على ما تقوم به الوظائف وكيفية استخدامها لجعل نظام المراقبة يعمل:

- المعلمة الاستقصائية ():

توضح هذه الوظيفة الغرض من ملفات معلمات Dropbox التي أنشأناها في الخطوة 3. وهي تبحث في مجلد تطبيق Dropbox عن ملف يحتوي على النص "param =". ثم يستخرج النص بعد "=" ويحاول تحويله إلى عدد صحيح. يمكنك أن ترى أن هذا يسمح لنا بالتحكم في البرنامج عن طريق إلحاق الأرقام ذات الصلة بنهاية ملفات المعلمات يدويًا. ستحتوي الخطوة التالية على دليل تعليمات موجز يوضح لك كيفية استخدام كل ملف من ملفات المعلمات للتحكم في جانب من جوانب البرنامج.

- set_parameter ():

تسمح هذه الوظيفة للبرنامج بإعادة تسمية ملف معلمة من داخل بايثون. يقوم بذلك في مناسبات قليلة ، وذلك لتقليل الحاجة إلى إعادة تسمية الملفات يدويًا بشكل مفرط.

- set_latest_temp ():

تستخدم هذه الوظيفة set_parameter () لتحميل أحدث درجة حرارة إلى مجلد تطبيق Dropbox من خلال إلحاقها بملف معلمة "درجة الحرارة". تقرأ الوظيفة أحدث درجة حرارة من ملف سجل DS18B20 (المتوفر على نظام Linux في المسار المشار إليه بواسطة متغير THERMOMETER_FILE).

يحتوي الجزء الأخير من البرنامج على الكود الذي سيتم تنفيذه عند تشغيل البرنامج النصي. بعد بعض خطوات الإعداد المطلوبة لجهاز استشعار DS18B20 ، فإنه يفتح جلسة Dropbox باستخدام رمز الوصول الخاص بك ويستخدم pygame للبحث عن كاميرا الويب الخاصة بك. إذا تم العثور على كاميرا ويب ، فسوف تدخل حلقة حيث تستخدم poll_parameter () لاستخراج المعلومات من Dropbox والعمل عليها.

هام: ستلاحظ السطر التالي من التعليمات البرمجية:

cam = pygame.camera. Camera (cam_list [0] ، (864 ، 480))

… هذا يحاول إنشاء واجهة كاميرا قابلة للاستخدام من أول كاميرا ويب يكتشفها Pygame. قد تحتاج إلى تغيير الدقة لتتناسب مع كاميرا الويب الخاصة بك. جرب عددًا من القيم للعثور على الأفضل.

الخطوة 6: استخدام ملفات معلمات Dropbox

الآن يجب أن يكون لديك برنامج نصي يعمل ، عند تشغيله باستخدام الإرشادات الواردة في الخطوة 4 ، سيسمح لـ Pi الخاص بك بالبدء في مراقبة مجلد التطبيق لإدخالاتك. عند تشغيلك لأول مرة ، يجب أن يحتوي مجلد التطبيق على ملفات المعلمات التالية:

تأخير = 10

exitprogram = 0 imagerequest = 0 درجة حرارة = 0

يتم التفاعل مع البرنامج عن طريق إعادة تسمية ملفات المعلمات يدويًا عبر Dropbox. للقيام بذلك ، ما عليك سوى النقر بزر الماوس الأيمن فوق أحد الملفات وتحديد "إعادة تسمية". كل ملف معلمة له وظيفة مختلفة:

- تأخير:

يخبر هذا الملف برنامج المراقبة بعدد الثواني التي يجب انتظارها بين كل تكرار لحلقة المراقبة. عندما أعلم أنني لن أتفاعل مع البرنامج كثيرًا ، قمت بتعيينه على 60 أو 120. عندما أعرف أنني أرغب في طلب البيانات من Pi كثيرًا ، قمت بتعيينها على 10.

- برنامج الخروج:

يجب ضبط هذا على 1 أو 0. إذا اكتشف البرنامج أنه مضبوط على 1 ، فإنه سينهي البرنامج النصي. إذا قمت بتعيينه على 1 وخرج البرنامج النصي ، فستحتاج إلى تسجيل الدخول إلى Pi مرة أخرى لبدء النسخ الاحتياطي. توجد هذه المعلمة بحيث يمكنك إنهاء برنامج المراقبة بأمان عندما لا تكون بحاجة إليه للتشغيل (على سبيل المثال ، إذا عدت إلى المنزل ولم تعد ترغب في مراقبة كاميرا الويب عن بُعد).

- طلب الصور:

ربما يكون هذا هو المعيار الأكثر أهمية. يجب تعيين هذا على 1 أو 0. إذا اكتشف البرنامج أنه مضبوط على 1 ، فسيطلب صورة من كاميرا الويب وتحميلها إلى مجلد التطبيق (بعنوان "image.jpg"). في حالة وجود "image.jpg" أخرى ، فسيتم استبدالها.

- درجة الحرارة:

هذه هي قراءة درجة الحرارة DS18B20 التي تم ضبطها بواسطة وظيفة set_latest_temp (). لن تحتاج أبدًا إلى تحرير ملف المعلمة هذا - يتم تعيينه تلقائيًا بواسطة البرنامج.

لاحظ أنه إذا قمت بتعيين "exitprogram" أو "imagerequest" على 1 ، فسيعيدها البرنامج تلقائيًا إلى 0 قبل تنفيذ الشفرة ذات الصلة. هذا للراحة. قد تلاحظ أيضًا أن الكود يحتوي على الكثير من كتل "try" و "ما عدا" التي تحيط بالعديد من الوظائف الهامة. هذا للتأكد من أن البرنامج النصي لن يطرح استثناءات (وبالتالي يتوقف عن التشغيل) إذا حدث خطأ ما (مثل مشكلة الاتصال بالإنترنت التي تمنع الوصول إلى Dropbox).

الخطوة 7: الخاتمة

قدم هذا المشروع طريقة للتحكم في Raspberry Pi باستخدام Python و Dropbox. في حين أن الأجهزة المستخدمة في هذا المشروع عبارة عن مستشعر درجة حرارة وكاميرا ويب USB ، إلا أن هناك العديد من التطبيقات الأخرى لهذه الطريقة للتحكم في Pi. في الواقع ، يمكن التحكم في أي مكون من مكونات الأجهزة التي يمكن الوصول إليها عبر GPIO باستخدام بنية برنامج مماثلة ، مما يجعل من السهل جدًا توسيع النظام.

كخطوة تالية ، يمكنك أيضًا استخدام مكتبة GUI مثل Tkinter جنبًا إلى جنب مع Dropbox API لإنشاء برنامج عميل يسمح لك بتعديل ملفات المعلمات دون الحاجة إلى تسجيل الدخول إلى Dropbox.

آمل أن يكون هذا البرنامج التعليمي واضحًا ، وإذا كان لديك أي أسئلة أو تريد مني توضيح أي شيء ، فيرجى نشر تعليق!