R-PiAlerts: بناء نظام أمان قائم على WiFi مع Raspberry Pis: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

أثناء العمل على مكتبك ، فجأة تسمع ضوضاء بعيدة. هل عاد شخص ما للمنزل للتو؟ سيارتي متوقفة أمام منزلي ، هل اقتحم أحدهم سيارتي؟ ألا ترغب في تلقي إشعار على هاتفك أو على مكتبك حتى تتمكن من تحديد ما إذا كنت تريد التحقيق أم لا؟ حسنا السؤال لا أكثر! R-PiAlerts هنا!

ما هو R-PiAlerts؟ R-PiAlerts هو نظام أمان قائم على Raspberry Pi3 مبني حول Firebase's Cloud. إذا تم اكتشاف حركة ، فسيقوم النظام بإخطار المستخدم باقتحام محتمل برسالة نصية وشاشة LED وامضة (إنذار مرئي صامت من نوع ما). بمجرد أن يتلقى المستخدم إشعارًا ، يمكنه التحقيق. سيتم تسجيل جميع الحركات المكتشفة في قاعدة بيانات Firebase. إلى جانب عرض سجل الحركة على متصفح الويب ، يمكن للمستخدم أيضًا الوصول إلى سجل الحركة عبر تطبيق iOS. قررت بناء هذا بسبب الارتفاع الأخير في عمليات اقتحام كل من المركبات والمنازل حول منطقتي.

لماذا Pi3؟ كنت بحاجة إلى شيء صغير يمكنه اكتشاف الحركة ونفاد البطارية إذا لزم الأمر. بعد ذلك ، يمكنني إخفاء الوحدة خلف باب أو في سيارة. تحتاج الوحدة أيضًا إلى أن تكون قادرة على إرسال إشعارات أو تنبيهات إلي. يمكن لـ Pi3 القيام بكل هذه الأشياء باستخدام wifi المدمج وقدرته على تشغيل حزمة بطارية USB. أسباب أخرى لماذا اخترت Pi3:

• Pi غير مكلفة نسبيًا
• من السهل نشرها وتوسيع نطاقها
• إنها قابلة للتكوين من وجهة نظر البرامج
• القدرة على استخدام شاشات العرض وأجهزة الاستشعار. سيستخدم هذا المشروع SenseHat
• تعمل بدون رأس (بدون شاشة أو لوحة مفاتيح أو ماوس)

كيف يعمل

• من الناحية المثالية ، سيحتاج المستخدم إلى 2 Raspberry Pis متصلان بقاعدة بيانات Firebase ، ولكن سيعمل Pi واحدًا أيضًا.
• باستخدام SenseHat ، سيكتشف Pi الأول (Pi1) الحركة باستخدام مقياس التسارع بينما سيعرض Pi الثاني (Pi2) إشعارات الحركة.

• عندما يكتشف Pi1 الحركة ، فإنه يفعل 3 أشياء

  • حركة الدخول إلى قاعدة البيانات
  • إنشاء إدخال إعلام في قاعدة البيانات لعرض Pi2
  • إرسال رسالة نصية للمستخدم لإعلام المستخدم بالحركة.

• عندما يكتشف Pi2 إشعارًا ليتم عرضه من قاعدة البيانات ، يحدث شيئان

  • ستعرض شاشة LED الخاصة بـ Pi2 الإخطار بشكل مستمر
  • يمكن للمستخدم مسح الإشعار بالضغط على زر Pi2 SenseHat. سيؤدي هذا أيضًا إلى مسح إدخال الإخطار في قاعدة البيانات.

• مع تطبيق iOS ، يمكن للمستخدم

  • الوصول إلى قاعدة البيانات ؛ قراءة وحذف سجل الحركة
  • يمكن للمستخدم إرسال Pi1 لعرض رسالة على شاشة LED الخاصة بـ Pi1.

تطبيقات عملية

1. إذا قمت بركن سيارتك في الشارع داخل نطاق wifi. قم بتوصيل حزمة بطارية بـ Pi1 (انظر الصورة). إخفاء Pi1 في سيارتك. ضع Pi2 في مكان يسهل رؤيته مثل بجوار مكتبك (انظر الصورة).
2. تطبيق آخر هو وضع Pi1 في منزلك بجانب الباب. إن Pi صغيرة جدًا لدرجة أن معظم الناس لن يلاحظوها خاصةً إذا كانت خلف جانب المفصلة (انظر الصورة). ثم ضع Pi2 على مكتب عملك.
3. دخول الكلب إلى مكان في المنزل لا يفترض؟ ضع Pi1 في تلك المنطقة. تأكد من وضع Pi في صندوق قوي حتى لا يمضغه الكلب.

طالما أن Pis الخاص بك في نطاق wifi ، يمكنهم تنبيهك أو إخطارك بالحركة. إذا لم يكن لديك Pi ثانٍ ، فيمكنك فقط استخدام Pi1 لاكتشاف الحركة وتلقي إشعارات الرسائل القصيرة عبر هاتفك الخلوي.

فاتورة المواد

• اثنان (2) Raspberry Pi 3s يعملان على Raspbian (سيعمل Raspberry Pi 2 أيضًا مع دونجل wifi)
• اثنان (2) القبعات الحسية
• جهاز Mac و iOS

البرنامج المطلوب

• مكتبة Pyrebase (الاتصال بـ Firebase)
• مكتبة SenseHat (للوصول إلى مقياس التسارع وشاشة LED)
• مكتبة Twilio (لإرسال الرسائل القصيرة)
• Python 3 ، مدمج بأحدث Raspbian
• Raspbian مع IDLE
• Xcode8 و Cocoapods على جهاز Mac الخاص بك
• الاستعداد للتعلم والاستكشاف

ملاحظة جانبية: ليس هذا هو الحل الأمني الوحيد المستند إلى Pi. إذا كانت لديك أي أفكار أو اقتراحات أو تريد فقط إعادة صياغة الكود الخاص بي ، فالرجاء ترك تعليق أدناه! =)

الخطوة 1: إعداد حسابات Firebase و Twilio

أولاً ، قبل أن نبدأ في العبث بـ Pis ، نحتاج إلى إعداد Firebase و Twilio. Firebase هي الواجهة الخلفية لـ Google كخدمة. يتضمن Firebase ميزات مثل قاعدة البيانات ، والرسائل السحابية ، والمصادقة ، والتخزين ، وما إلى ذلك. بالنسبة لهذا المشروع ، سنحتاج فقط إلى استخدام قاعدة بيانات Firebase الحقيقية والمصادقة. ستكون المصادقة مطلوبة لقراءة قاعدة بيانات Firebase الخاصة بك والكتابة فيها. لإعداد Firebase:

1. سجل للحصول على حساب Firebase مجاني
2. اذهب إلى وحدة التحكم. إنشاء مشروع جديد وتسميته.
3. تحت القائمة اليمنى ، انقر على "نظرة عامة"
4. انقر فوق "إضافة Firebase إلى تطبيق الويب الخاص بك" ، وانسخ APIKey ومعرف المشروع (وليس عنوان url). يوجد معرف المشروع في عناوين URL المختلفة مثل قاعدة البيانات:
5. تحت القائمة اليسرى ، انقر فوق "المصادقة". انتقل إلى "طريقة تسجيل الدخول" وقم بتمكين "البريد الإلكتروني / كلمة المرور"
6. ضمن "المستخدم" ، قم بإنشاء حساب مستخدم جديد باستخدام البريد الإلكتروني / كلمة المرور من اختيارك. ستستخدم بيانات الاعتماد هذه لتسجيل الدخول إلى قاعدة البيانات.
7. تحت القائمة اليسرى ، انتقل إلى "قاعدة البيانات"
8. هذه هي قاعدة البيانات الخاصة بك. إنه فارغ الآن. عند ملئه ، سيكون بتنسيق JSON. يجب أن يكون عنوان URL هو نفسه الذي رأيته سابقًا.

يتيح Twilio للمطورين إرسال رسائل إلى عملائهم. سنستخدمه لإرسال رسائل نصية قصيرة إلى هاتفك عندما يكتشف Pi الحركة. سوف تزودك Twilio برقم هاتف لإرسال الرسائل القصيرة. لإعداد Twilio:

1. قم بالتسجيل للحصول على حساب مجاني في موقع Twilio
2. انسخ معرف الحساب الخاص بك و authToken
3. انقر فوق "قيود الإصدار التجريبي" وحدد "الحصول على رقم هاتف Twilio الأول الخاص بك"
4. انسخ رقم هاتفك الجديد

الخطوة 2: قم بإعداد Pis الخاص بك

قبل أن نبدأ في برمجة Pis ، نحتاج إلى إجراء بعض الإعداد. تأكد من أن لديك كلمة مرور لتسجيل الدخول لحسابك. أولاً سنقوم فعليًا بتوصيل لوحات SenseHat بـ Pis. بعد ذلك ، سنقوم بتثبيت مكتبات SenseHat و Twilio و Pyrebase الضرورية. تم تصميم قاعدة بيانات Firebase في الوقت الفعلي للأجهزة المحمولة أو مواقع الويب. ومع ذلك ، يمكننا قراءة وكتابة قاعدة البيانات السحابية من خلال Rest API مع مكتبة مساعدة مثل Pyrebase.

قم بتوصيل SenseHat تأكد من أن SenseHats متصلة بجهاز Pis الخاص بك. إذا كانت لديك حالة غير عادية ، فقد تحتاج إلى إزالة Pi قبل توصيل SenseHat.

تثبيت المكتبات سيتم إجراء جميع عمليات تثبيت المكتبة في Terminal

• قم بتشغيل جهاز Pis الخاص بك إذا لم يكن لديك بالفعل.
• عند بدء التشغيل ، تحصل على قوس قزح LED الملون هذا على SenseHat! (انظر الصورة)

• انتقل إلى المحطة الطرفية وقم بالتحديث / ترقية التوزيع ، اكتب:

  • sudo apt-get update
  • sudo apt-get dist-Upgrade

• بعد الانتهاء من الترقيات ، اكتب ما يلي لتثبيت مكتبات SenseHat:

  sudo apt-get install sense-hat

• لتثبيت Pyrebase ، اكتب:

  sudo pip تثبيت pyrebase

• أخيرًا ، قم بتثبيت Twilio

  sudo pip تثبيت twilio

الخطوة 3: Python Script for Pi1

كما ذكرنا سابقًا ، سيكون Pi1 هو Pi الذي سيتم استخدامه لاكتشاف الحركة. سيتم استخدام قيم مقياس التسارع SenseHat لتحديد الحركة. وبالتالي ، سيكون رمز Pi1 حول الوصول إلى قيم قوة مقياس التسارع وتسجيل الحركات المكتشفة في قاعدة بيانات Firebase. فيما يلي نظرة عامة على تدفق العملية:

• إذا اكتشف Pi1 حركة ، فسيضيف إدخالاً إلى الطفل "التنبيهات" في Firebase DB.
• سيقوم Pi1 أيضًا بتحديث الطفل "notifypi2" برسالة إشعار بخصوص الحركة.
• Pi2 ، ثم يقرأ "notifypi2" ويعرض الإخطار على شاشة مصفوفة LED الخاصة به.

لقد قمت بتضمين نص Pi1 Python لتتبعه. توضح التعليقات في البرنامج النصي ما يفعله الكود.

ملاحظات ورؤى إضافية للنص Pi1

• لإعداد Firebase و Twilio. املأ مفاتيح API المناسبة والمعرفات وكلمات المرور وما إلى ذلك التي نسختها من الخطوات السابقة.

• فيما يتعلق بمصادقة Firebase ، لمزيد من الأمان ، يمكنك طلب إدخال المستخدم بدلاً من الترميز الثابت لبيانات الاعتماد هذه. في كل مرة نكتب أو نقرأ من قاعدة البيانات ، سنحتاج إلى تضمينها

  مستخدم ['idtoken'] مع ال

  الحصول على () ، دفع () ، ضبط () أساليب.

• هناك حاجة إلى درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية حتى نتمكن من التدخل في حالة ارتفاع درجة حرارة Pi في السيارة أو في بيئة مغلقة.
• نأخذ أيضًا القيمة المطلقة لقوى G لأننا لا نحتاج إلى معرفة القيم السالبة. نحتاج فقط إلى معرفة ما إذا كانت هناك قوى G.
• إذا كانت عبارة If تتحقق من قيم مقياس التسارع. إذا كانت قوى G أكبر من 1 في أي اتجاه ، فسيسجل Pi1 وقت الحركة ويعرض علامة تعجب على شاشة LED الخاصة به. سيتم أيضًا تحديث الطفل "notifypi2". عند تحديث "notifypi2" ، سيقرأه Pi2 ويعرض "!!!" على شاشة LED الخاصة به لإعلام المستخدم بالحركة / الاقتحام المحتمل. سيرسل Pi1 أيضًا إلى المستخدم إشعارًا عبر الرسائل القصيرة بالحركة.
• عند استخدام طريقة push () ، سيقوم Firebase تلقائيًا بإنشاء طفل بإدخال جديد. هذا مطلوب حتى تكون بيانات الحركة المسجلة فريدة. الطريقة set () من ناحية أخرى ستحل محل البيانات السابقة.
• تعد حلقة 10 ثوانٍ للتحقق من قاعدة البيانات ضرورية حتى لا يطلب Pi البيانات من Firebase بشكل متكرر. إذا كنت تقوم باستمرار بإرسال رسائل غير مرغوب فيها إلى Firebase ، فسوف تقوم Google بتسجيل خروجك في غضون 10 دقائق تقريبًا.
• سيقوم Firebase أيضًا بطرد المستخدم كل 60 دقيقة إذا لم يتم تحديث الرمز المميز. لقد ضبطت التحديث على 1800 ثانية (30 دقيقة).

الخطوة 4: Python Script for Pi2

إذا نظرت إلى الصورة ، فهذه صورة Pi2 تعرض إخطارًا بالحركة المحتملة.

نص Pi2 هو نفسه تمامًا مثل Pi1 باستثناء أن النص لا يكتشف الحركة. يعرض Pi2 أو يعيد تعيين رسائل الإعلام فقط من الطفل "notifypi2". نظرًا لأن هذا هو الاختلاف الوحيد ، فسأشرح ذلك أدناه.

• كل 10 ثوانٍ ، سيتحقق Pi2 من "notifypi2" للعرض. إذا كانت هناك رسالة إعلام يتم عرضها ، فسيعرضها Pi2 باستمرار حتى يراها المستخدم.
• فقط تدخل المستخدم بالضغط على زر عصا التحكم سوف يتم مسح الرسالة وإعادة تعيينها على جانب قاعدة البيانات.

الخطوة 5: اختبار Pis

حان الوقت لاختبار Pis.

• قم بتشغيل البرامج النصية لملف Pis.
• سجّل الدخول إلى Firebase وانتقل إلى قسم قاعدة بيانات مشاريعك.
• قم بهز Pi1 ، سترى علامة تعجب حمراء على شاشة Pi1 LED. يجب أن تحصل أيضًا على رسالة SMS.
• تحقق من قاعدة البيانات ، يجب أن تبدأ إدخالات التنبيه في الظهور. يجب أيضًا تحديث "notifypi2".
• ألق نظرة على Pi2. يجب عليك أيضًا التمرير "!!!" لمسح رسالة الإعلام هذه ، فقط اضغط على عصا التحكم. يجب إعادة تعيين "notifypi2". تحقق من Firebase للتأكيد.
• إذا وجدت أن Pi1 حساس جدًا للحركة ، فقم بزيادة الحد إلى أكبر من 1G في النص Pi1.

إذا سارت الأمور على ما يرام ، فلن تتعطل البرامج النصية الخاصة بك. الآن ، لديك نظام إعلام يعمل. بمجرد أن يكتشف Pi1 الحركات أو الاهتزازات ، ستتلقى إشعارًا برسالة SMS وإشعار LED مرئيًا على Pi2.

الخطوة 6: إنشاء تطبيق R-PiAlerts IOS

حان الوقت لإنشاء تطبيق iOS! سيكون التطبيق بسيطًا إلى حد ما. سيكون لها LoginViewController و ItemsTableViewController. سيعرض ItemsTableViewController إخطارات تنبيه من طفل "التنبيهات". يمكن للمرء أيضًا حذف إدخالات قاعدة البيانات من التطبيق. لتوفير بعض الصداع ، إذا كنت تخطط لإلقاء نظرة على البرامج التعليمية عبر الإنترنت لـ Firebase ، فتأكد من البحث عن البرامج التعليمية المؤرخة بعد مارس 2016 حيث كانت هناك تغييرات كبيرة العام الماضي في ذلك الوقت. أي شيء قبل مارس 2016 سيكون إرثًا. لقد كنت مهتمًا بالملفات السريعة ، يرجى مراجعة التعليقات في الكود. إذا كنت تريد درسًا تعليميًا تفصيليًا حول كيفية إنشاء تطبيق Firebase يقرأ قاعدة البيانات ، فراجع البرنامج التعليمي لـ Ray Wunderlich.

قم بإعداد نظرة عامة على مشروع iOS الخاص بك

• قم بإنشاء مشروع iOS ذو عرض واحد في Xcode.
• انسخ معرف الحزمة
• انتقل إلى مشروع Firebase الخاص بك على موقع الويب وأنشئ ملف info.plist بمعرف الحزمة.
• أضف ملف GoogleService-info.plist إلى مشروعك. تعمل قائمة المعلومات هذه فقط مع مشروع Firebase المحدد الذي أنشأته.
• أغلق Xcode وقم بتثبيت Firebase عبر Cocoapods. تأكد من تثبيت المصادقة وقاعدة البيانات.

• أعد تشغيل Xcode ، ثم قم بتهيئة AppDelegate.swift لـ Firebase. لا يتطلب الأمر سوى سطرين من التعليمات البرمجية.

  استيراد Firebase ا

  FIRApp.configure (). اختياريًا ، يحتوي Firebase على ميزة استمرار لا تتطلب سوى سطر واحد من التعليمات البرمجية

  FIRDatabase.database (). persistentEnabled = true

• يمكن العثور على خطوات التثبيت التفصيلية على موقع ويب Firebase

كيف يتفاعل التطبيق مع قاعدة بيانات Firebase:

• سيحتاج التطبيق إلى مصادقة المستخدم.
• بمجرد المصادقة ، يأخذ التطبيق لقطة من قاعدة بيانات Firebase ويخزنها ككائن "عنصر".
• الكائن المذكور سوف يملأ المصفوفة. سيتم استخدام المصفوفة المذكورة لملء معاينة الجدول.
• سيراقب المراقب التغييرات التي تطرأ على قاعدة بيانات Firebase وينشئ لقطة.
• بمجرد اكتشاف التغييرات ، سيتم إلحاق مجموعة من اللقطة الجديدة.
• سيتم بعد ذلك إعادة تحميل Tableview لإظهار التغييرات.

مخطط عام حول كيفية إنشاء التطبيق

• ألق نظرة على صورة حول كيفية وضع التطبيق في أداة إنشاء واجهة Xcode.
• قم بإنشاء ViewController في أداة إنشاء الواجهة وقم بتوجيه الفئة المخصصة إلى LoginViewController.swift.
• إضافة textfields للبريد الإلكتروني وكلمة المرور. لا تنس تشغيل "Secure Text Entry" لحقل كلمة المرور. أضف زر تسجيل الدخول.
• اربط حقول النص والزر بـ LoginViewController.swift. سيتولى LoginViewController.swift معالجة المصادقة.
• أضف وحدة تحكم في التنقل في أداة إنشاء الواجهة. قم بإنشاء مقطع من LoginViewController إلى Navigation Controller. تأكد من إعطاء معرف المقطع.
• قم بتعيين الفئة المخصصة لـ tableview الجديدة التي تأتي مع وحدة التحكم في التنقل لتوجيه ItemsTableViewController.swift. لدي أيضًا زرين على ItemsTableViewController: تسجيل الخروج وزر إضافة. اربط الأزرار بـ ItemsTableViewController.swift.
• بخصوص كود LoginViewController.swift. سيقوم المستخدم بإدخال بيانات اعتماد تسجيل الدخول وسيعيد Firebase المستخدم. إذا كان المستخدم موجودًا ، فسيقوم بإجراء مقطع باستخدام المعرف. (انظر الكود المرفق)
• أضف فئة Item.swift (انظر الكود المرفق)
• فيما يتعلق برمز ItemsTableViewController ، فهو رمز قياسي جدًا لمعاينة الجدول. سيكون هناك مراقب لرصد التغييرات في قاعدة البيانات الخاصة بك المحفوظة كلقطة ككائن عنصر. ثم يقوم كائن العنصر بإلحاق المصفوفة لملء معاينة الجدول. يعيّن الزر "إضافة" إدخالاً في قاعدة بيانات Firebase ليقرأه ويعرضه Pi1. للضحك ، أضفت أيضًا رمزًا (انظر الرمز المرفق)

الخطوة 7: اختبر التطبيق

قم بتشغيل التطبيق الخاص بك

• تسجيل الدخول وهز Pi1 الخاص بك. يجب أن تبدأ في رؤية إشعارات التنبيه الجديدة تظهر.
• اضغط على زر الإضافة وشاهد Pi1 يعرض رسالتك.
• اسحب لليسار ، راجع إزالة إدخالات "التنبيهات".
• هل تتلقى عددًا كبيرًا جدًا من الإخطارات في تتابع سريع؟ اضبط عتبة مقياس التسارع أو قم بزيادة وقت السكون في النص Pi1.

الخطوة 8: الخاتمة

مذهل! الآن لدينا Pis يمكنه اكتشاف الحركة وإرسال إشعارات بالحركات إليك. علاوة على ذلك ، يمكنك إدارة سجل رسائل التنبيه باستخدام جهاز iOS الخاص بك! حان الوقت لنشر Pis. ضع Pi1 بجوار باب منزلك و Pi2 حول منطقة عملك. في المرة القادمة التي يأتي فيها شخص ما ، يمكنك التحقق من الموقف! أو الأفضل من ذلك ، حاول الاختباء في Pi في سيارتك باستخدام بطارية. اغلق الأبواب عدة مرات ، انظر ماذا سيحدث!

هذه مجرد بداية للإمكانيات المتعلقة بما يمكنك فعله باستخدام Raspberry Pi و Firebase. يتضمن SenseHat أيضًا مستشعرات بيئية وجيروسكوب وبوصلة. يمكنك إعداد Pis الخاص بك لتسجيل تغييرات معينة في البيئة. هل تريد تصعيد لعبتك؟ عندما يكتشف Pi الخاص بك الحركات ، استخدم الكاميرا لالتقاط الصور واحصل على نص Pi هو الصور. حاول أيضًا استخدام خوارزمية رؤية الكمبيوتر للتعرف على الوجوه. إذا كان وجه شخص تعرفه ، يمكنك الحصول على إشعار! استمتع!