樹莓派在物聯網上的應用案例

by 台灣樹莓派

Slide 1

Slide 1 text

1 樹莓派在物聯網上的應用案例台灣樹莓派 May, 21, 2018/Raspberry Pi Meetup #21

Slide 2

Slide 2 text

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。

Slide 3

Slide 3 text

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

Slide 4

Slide 4 text

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

Slide 5

Slide 5 text

No content

Slide 6

Slide 6 text

● 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

Slide 7

Slide 7 text

● 信用卡大小般的電腦 Raspberry Pi 是什麼 ? http://www.flickr.com/photos/fotero/7697063016/

Slide 8

Slide 8 text

David Braben Eben Upton Robert Mullins Alan Mycroft Pete Lomas Jack Lang Liz

Slide 9

Slide 9 text

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

Slide 10

Slide 10 text

總銷售已經超過 1700 萬台 http://goo.gl/gRCNrf

Slide 11

Slide 11 text

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

Slide 12

Slide 12 text

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

Slide 13

Slide 13 text

13 http://makezine.com/2013/04/14/47-raspberry-pi-projects-to-inspire-your-next-build/

Slide 14

Slide 14 text

14 http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_Things

Slide 15

Slide 15 text

案例一 : 熱影像分析

Slide 16

Slide 16 text

Raspberry Pi Camera 超級比一比 http://www.semifluid.com/2017/01/23/raspberry-pi-camera-comparison/

Slide 17

Slide 17 text

http://www.semifluid.com/2017/01/23/raspberry-pi-camera-comparison/

Slide 18

Slide 18 text

可見光影像可以進行各種辨識 https://www.youtube.com/watch?v=aE1kA0Jy0Xg

Slide 19

Slide 19 text

但會受到天候或是光線影響 http://www.mdpi.com/1424-8220/16/11/1947

Slide 20

Slide 20 text

● 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

Slide 21

Slide 21 text

● 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

Slide 22

Slide 22 text

熱紅外線成像原理 https://www.slideshare.net/flirsystems/flir-thermal-imaging-seminars-november-2015

Slide 23

Slide 23 text

溫度可視化 https://www.slideshare.net/flirsystems/flir-thermal-imaging-seminars-november-2015

Slide 24

Slide 24 text

FLIR Lepton LWIR Camera https://www.sparkfun.com/products/13233 http://www.pureengineering.com/projects/lepton

Slide 25

Slide 25 text

適用多種平台 http://www.pureengineering.com/projects/lepton

Slide 26

Slide 26 text

● 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

Slide 27

Slide 27 text

應用 : 故障分析 http://www.flir.com/instruments/content/?id=70502

Slide 28

Slide 28 text

● 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

Slide 29

Slide 29 text

但我們需要大量的影像資料做訓練才能做自動化辨識

Slide 30

Slide 30 text

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

Slide 31

Slide 31 text

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

Slide 32

Slide 32 text

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

Slide 33

Slide 33 text

樹莓派 x 熱物聯網

Slide 34

Slide 34 text

熱區分佈 + 客流分析

Slide 35

Slide 35 text

案例二 : 能源監控分析

Slide 36

Slide 36 text

常見 IoT 架構 : 感測器節點 + 網路閘道器 http://micrium.com/iot/devices/

Slide 37

Slide 37 text

37 ● 第一步是先找出耗能的地方 (Kill A Watt) 節能控制

Slide 38

Slide 38 text

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？

Slide 39

Slide 39 text

● 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

Slide 40

Slide 40 text

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

Slide 41

Slide 41 text

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

Slide 42

Slide 42 text

現在的使用情境 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/ecohome-lab-from-monitoring-to-control

Slide 43

Slide 43 text

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

Slide 44

Slide 44 text

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

Slide 45

Slide 45 text

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

Slide 46

Slide 46 text

emonPi 功能方塊圖 https://recordnotfound.com/emonpi-openenergymonitor-52966 資料收集資訊上傳

Slide 47

Slide 47 text

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)

Slide 48

Slide 48 text

https://guide.openenergymonitor.org/setup/remote/

Slide 49

Slide 49 text

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

Slide 50

Slide 50 text

https://play.google.com/store/apps/details?id=org.emoncms.myapps

Slide 51

Slide 51 text

國外如何經營開源專案？

Slide 52

Slide 52 text

硬體開源 https://github.com/openenergymonitor/emontx-shield emonTx-shield

Slide 53

Slide 53 text

也提供線上購買現成的模組 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/gdfsuez-slides-openenergymonitor

Slide 54

Slide 54 text

軟體開源 https://github.com/openenergymonitor/emonTxFirmware

Slide 55

Slide 55 text

前端韌體到網頁後台 https://github.com/emoncms/emoncms

Slide 56

Slide 56 text

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

Slide 57

Slide 57 text

教學文件 https://community.openenergymonitor.org

Slide 58

Slide 58 text

教學影片 https://www.youtube.com/channel/UCR3veP5iy9KqF-knnYJ7eAg/videos

Slide 59

Slide 59 text

線上社群 https://community.openenergymonitor.org

Slide 60

Slide 60 text

持續推廣 https://www.raspberrypi.org/blog/open-source-energy-monitoring-raspberry-pi/

Slide 61

Slide 61 text

目標 https://openenergymonitor.org/

Slide 62

Slide 62 text

應用與挑戰 / 如何量產？

Slide 63

Slide 63 text

Raspberry Pi Compute Module https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi-compute-module-new-product/ Compute Module

Slide 64

Slide 64 text

NEC Display - Open Module Intelligence https://www.youtube.com/watch?v=KO7p7cUbZQQ

Slide 65

Slide 65 text

$5 Raspberry Pi Zero https://shop.pimoroni.com/products/raspberry-pi-zero 限購一片

Slide 66

Slide 66 text

客製化服務 https://www.element14.com/community/docs/DOC-76955

Slide 67

Slide 67 text

Trademark Rules https://www.raspberrypi.com/trademark-rules/ ● 可以與不可以用的時機

Slide 68

Slide 68 text

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)

Slide 69

Slide 69 text

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

Slide 70

Slide 70 text

70 Raspberry Pi Rocks the World Thanks