樹莓派在物聯網上的應用案例

20180521樹莓派社群聚會#21的分享，內容包括以下主題。
1.樹莓派現況
2.熱影像資訊分析(IR Camera)
3.能源監控分析(OpenEnergyMonitor)
4.應用與挑戰

購買 FLiR Dev Kit 紅外線熱影像開發套件:
https://www.piepie.com.tw/17702/13233

1. 1 樹莓派在物聯網上的應用案例 台灣樹莓派 <sosorry@piepie.com.tw> May, 21, 2018/Raspberry Pi Meetup #21
2. 姓名標示 — 非商業性 — 相同方式分享 CC (Creative Commons) 姓名標示 — 你必須給予 適當表彰、提供指向本授權 條款的連結，以及 指出（本作品的原始版本）是否已 被變更。你可以任何合理方式為前述表彰，但不得以 任何方式暗示授權人為你或你的使用方式背書。 非商業性 — 你不得將本素材進行商業目的之使 用。 相同方式分享 — 若你重混、轉換本素材，或依本 素材建立新素材，你必須依本素材的授權條款來 散布你的貢獻物。
3. 3 • Raspberry Pi 官方經銷商 • 專注 Raspberry Pi 應用與推廣 , 舉辦社群活動 關於我們
4. 4 • COSCUP,MakerConf,PyCon,HKOSCon 講者 • 投影片 • https://speakerdeck.com/piepie_tw • 程式碼 • https://github.com/piepie-tw 分享 x 教學
6. • 樹莓派現況 • 熱影像資訊分析 • 能源監控分析 • 應用與挑戰 大綱
7. • 信用卡大小般的電腦 Raspberry Pi 是什麼 ? http://www.flickr.com/photos/fotero/7697063016/
8. David Braben Eben Upton Robert Mullins Alan Mycroft Pete Lomas Jack Lang Liz
9. Raspberry Pi Family http://raspi.tv/2018/raspberry-pi-3b-plus-family-photo-update-march-2018 規格最好 買不到 最早量產
10. 總銷售已經超過 1700 萬台 http://goo.gl/gRCNrf
11. Pi 3B+ 硬體規格與特色 內建 WiFi 和 BT 可接相機模組 GPIO 控制腳位 http://bit.ly/2IYFuP2
12. 大家拿去幹嘛？ https://zh.moegirl.org/%E5%B0%BC%E5%85%8B%E6%9D%A8%E9%97%AE%E5%8F%B7
13. 13 http://makezine.com/2013/04/14/47-raspberry-pi-projects-to-inspire-your-next-build/
14. 14 http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_Things
15. 案例一 : 熱影像分析
16. Raspberry Pi Camera 超級比一比 http://www.semifluid.com/2017/01/23/raspberry-pi-camera-comparison/
17. http://www.semifluid.com/2017/01/23/raspberry-pi-camera-comparison/
18. 可見光影像可以進行各種辨識 https://www.youtube.com/watch?v=aE1kA0Jy0Xg
19. 但會受到天候或是光線影響 http://www.mdpi.com/1424-8220/16/11/1947
20. • 我們需要外部的光源來讓我們”看到” • 紅外線影像讓我們對溫度有”第六感” 為什麼需要紅外線影像？ https://lepton.flir.com/wp-content/uploads/2015/06/Introduction-to-Infrared-Thermography-Basics.pdf 可見光影像 紅外線影像
21. • 熱的傳播是靠傳導、對流和輻射 ( 不需介質 ) • 不受白天、晚上、煙霧、下雨等天候影響 • 熱輻射是電磁波的一種 ( 波長從 700nm 到 1mm) 熱輻射 (Infrared Radiation) https://www.slideshare.net/flirsystems/flir-thermal-imaging-seminars-november-2015
22. 熱紅外線成像原理 https://www.slideshare.net/flirsystems/flir-thermal-imaging-seminars-november-2015
23. 溫度可視化 https://www.slideshare.net/flirsystems/flir-thermal-imaging-seminars-november-2015
24. FLIR Lepton LWIR Camera https://www.sparkfun.com/products/13233 http://www.pureengineering.com/projects/lepton
25. 適用多種平台 http://www.pureengineering.com/projects/lepton
26. • LWIR sensor, wavelength 8 to 14 μm • 51-deg HFOV, 63.5-deg diagonal • 80(h) × 60(v) active pixels • Thermal sensitivity <50 mK • MIPI and SPI video interfaces • Two-wire I2C-like serial-control interface • Fast time to image (< 0.5 sec) • Low operating power, nominally 150 mW 規格 https://www.sparkfun.com/products/13233
27. 應用 : 故障分析 http://www.flir.com/instruments/content/?id=70502
28. • 在完全無光的場景也能清楚顯示物體 應用 : 安防監控 https://www.youtube.com/watch?v=LLS_kvW81EU 看不到人 人很清楚
29. 但我們需要大量的影像資料做訓練 才能做自動化辨識
30. 光學影像已經有大資料庫 https://www.slideshare.net/xavigiro/deep-learning-for-computer-vision-imagenet-challenge-upc-2016 超過 1,500 萬張
31. 數據驅動機器學習的準確率提高 https://weiwenku.net/d/101669943 準確率 錯誤率
32. 結合可見光影像與熱紅外線影像 http://www.fluke.com/fluke/uses/comunidad/fluke-news-plus/articlecategories/rd/how%20ir-fusion%20works blended 子母畫面 全螢幕模式
33. 樹莓派 x 熱物聯網
34. 熱區分佈 + 客流分析
35. 案例二 : 能源監控分析
36. 常見 IoT 架構 : 感測器節點 + 網路閘道器 http://micrium.com/iot/devices/
37. 37 • 第一步是先找出耗能的地方 (Kill A Watt) 節能控制
38. 38 • 第一步是先找出耗能的地方 (Kill A Watt) 節能控制 • 一個插頭要一個電力計 • 電力計顯示電流與電壓 • 看著螢幕並抄下數據 • 更有效率紀錄的方法？
39. • 2009 年發起 • 用開源工具發展的能源監控系統 • 紀錄與視覺化各種能源的消耗與產出 • 我們每天在什麼時間用了多少能源？ • 太陽能 , 水力發電該怎樣配置？ • 要怎麼做才能更省電？ https://www.slideshare.net/ihsanarn/windows-2000-38370674
40. https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/s2008/cj72_xg37/cj72_xg37/ 一開始是改裝插座 • 但數據傳輸或紀錄是問題 , 更換插座也是問題 插座內部電路板
41. http://www.engblaze.com/top-arduino-projects-for-advanced-hackers/ 第二代做了很多改良 非接觸式電流感測器 433MHz RF 傳輸 LCD 畫面顯示
42. 現在的使用情境 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/ecohome-lab-from-monitoring-to-control
43. emonTx 整合現有設備 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/ecohome-lab-from-monitoring-to-control 單相電度表功率量測 電流與功率量測 • 是終端監控節點
44. emonTH 擴充溫濕度感測功能 https://guide.openenergymonitor.org/setup/emonth/ • 可獨立運作 , 紀錄溫濕度 , 有單獨的電源供應來源 • 透過 433MHz RF 傳送資料 DHT22 溫濕度感測器 三號電池
45. emonPi 是整個系統的核心 https://openenergymonitor.org/forum-archive/node/3937.html • 由 Raspberry Pi 和 ATmega328 擴充板組成 • 外加 2.5” 硬碟與鋁合金外殼 ATmega328 擴充板 2.5” 硬碟 Pi
46. emonPi 功能方塊圖 https://recordnotfound.com/emonpi-openenergymonitor-52966 資料收集 資訊上傳
47. emonPi 擔任物聯網閘道器 https://blog.openenergymonitor.org/2017/06/emonpi-network-setup-wizard/ • 負責接收與儲存 emonTx 和 emonTH 傳來的資料 • 透過 WiFi 將資料傳到雲端服務 (emonCMS)
48. https://guide.openenergymonitor.org/setup/remote/
49. 可客製化的儀表板 https://guide.openenergymonitor.org/setup/dashboards/ • 監控不同的資料來源 ( 消耗與產生 ) 太陽能設備產生的電力度數 實際的電力使用度數
50. https://play.google.com/store/apps/details?id=org.emoncms.myapps
51. 國外如何經營開源專案？
52. 硬體開源 https://github.com/openenergymonitor/emontx-shield emonTx-shield
53. 也提供線上購買現成的模組 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/gdfsuez-slides-openenergymonitor
54. 軟體開源 https://github.com/openenergymonitor/emonTxFirmware
55. 前端韌體到網頁後台 https://github.com/emoncms/emoncms
56. 開放標準與擴充功能 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/ecohome-lab-from-monitoring-to-control • 使用 MQTT 或 HTTP RESTFul API 傳遞訊息 • 支援 OpenHAB 協定 • 使用 Node-RED 建立規則
57. 教學文件 https://community.openenergymonitor.org
58. 教學影片 https://www.youtube.com/channel/UCR3veP5iy9KqF-knnYJ7eAg/videos
59. 線上社群 https://community.openenergymonitor.org
60. 持續推廣 https://www.raspberrypi.org/blog/open-source-energy-monitoring-raspberry-pi/
61. 目標 https://openenergymonitor.org/
62. 應用與挑戰 / 如何量產？
63. Raspberry Pi Compute Module https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi-compute-module-new-product/ Compute Module
64. NEC Display - Open Module Intelligence https://www.youtube.com/watch?v=KO7p7cUbZQQ
65. $5 Raspberry Pi Zero https://shop.pimoroni.com/products/raspberry-pi-zero 限購一片
66. 客製化服務 https://www.element14.com/community/docs/DOC-76955
67. Trademark Rules https://www.raspberrypi.com/trademark-rules/ • 可以與不可以用的時機
68. 想保護機密資料不被盜拷？ • 綁定硬體 (offline verify) • 綁定網路卡 MAC $ ifconfig eth0|grep HWaddr|awk '{print $5}' • 綁定 SD card 序號 $ sudo blkid -s UUID /dev/mmcblk0p2 • 綁定 CPU 序號 $ cat /proc/cpuinfo|grep Serial|awk '{print $3}' • 結合網路驗證 (online verify)
69. 結語 • 持續且深入探索特定主題 • 使用開源軟體與硬體快速開發雛型系統 • 製作產品都要考慮量產與客製化問題
70. 70 Raspberry Pi Rocks the World Thanks