Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2017

Podobné dokumenty
Raspberry PI: Obr. 1 Raspberry PI

Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2015

Obsah. O autorovi 11 Předmluva 13 Zpětná vazba od čtenářů 14 Errata 14

Praktický návod. Inteligentní elektroinstalace obytného domu Ego-n

PŘÍSTUP. Docházkový terminál itouch. Produktový list : DT - itouch

DOCHÁZKA. Docházkový dotykový terminál itouch. Hlavní rysy docházkového terminálu itouch:

Tablet DFS-T88 Android Návod k použití

TC-502L. Tenký klient

Návod k obsluze. IP kamera Minitar MWIPC-1510G

Instalace a první spuštění Programu Job Abacus Pro

Obsah ZÁKLADNÍ DESKA. O autorech 11 Úvod 13

DOCHÁZKA. Docházkový dotykový terminál itouch. Hlavní rysy docházkového terminálu itouch:

TC-502L TC-60xL. Tenký klient

Měření a vizualizace energií

SIMATIC S GPRS. Micro Automation. Promoters Meeting October Aplikace pro GPRS. Vzdálená stanice. Server SINAUT MICRO SC.

IMPLEMENTACE OPERAČNÍHO SYSTÉMU LINUX DO VÝUKY INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

IsoMatch Tellus CHYTŘE EFEKTIVNĚ SNADNĚ. Budoucnost zemědělství

Měření a vizualizace energií

IC 722z IP HD kamera s vestavěnou jednotkou domácí automatizace a zabezpečení na Z-Wave

MATLABLINK - VZDÁLENÉ OVLÁDÁNÍ A MONITOROVÁNÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Měření Záznam Online monitorování Regulace Alarmování

GPS lokátor s online sledováním Návod k obsluze

Strojírenský průmysl. REFERENCE Červenec 2017

NOVÁ ŘÍDICÍ JEDNOTKA PRO xcomfort RF SMART MANAGER Eaton Corporation. All rights reserved.

ZAŘÍZENÍ PRO VZDÁLENÝ SBĚR A PŘENOS DAT FIRMWARE

Lantronix, Inc. xprintserver Office Edition: Obchodní prezentace Listopad 2012

Řídicí jednotka DOMIS

Zařízení pro měření teploty, atmosférického tlaku a nadmořské výšky

NEUSTÁLE V KONTAKTU S VAŠÍM DOMOVEM

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

OVLÁDACÍ A MONITOROVACÍ SYSTÉM ID 6.2 typ

Bezpečnostní kamera Wanscam HW0028 HD 720P

Měření teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu s přenosem dat přes internet a zobrazování na WEB stránce

Rollei Historyline 98. Používání funkce Wi-FI

ZADÁVACÍ DOKUMENTACE Comenis 2.0

IP kamerový modul Lawmate PV-DY10i

Ovládání robota. Tvorba programu. Tvorba uživatelských profilů.

WiFi spínač ovládaný telefonem. Sonoff Pasiv 12V

CHYTRÁ ETHERNETOVÁ BRÁNA BEG200 UŽIVATELSKÁ PŘÍRUČKA

Návod k obsluze IP kamery Zoneway. IP kamery jsou určené pro odbornou montáž.

SMART GRID SYSTEM TECHNOLOGIE PRO ANALYTIKU A SPRÁVU ENERGETICKÝCH SÍTÍ. Představení společnosti Analyzátor sítě

2015 GEOVAP, spol. s r. o. Všechna práva vyhrazena.

Konvertibilní Tablet STRUČNÁ PŘÍRUČKA 8085 LKB001X CJB1FH002ASA

Internetové služby isenzor

NÁVOD K POUŽITÍ Kamera CEL-TEC S3000 Wifi IR

HOME CONTROL HC-PH-TS20 SET4 HC-PH-HD01 SET4

WiFi spínač ovládaný telefonem. Sonoff Basic/RF

TECHNICKÁ SPECIFIKACE PŘEDMĚTU VEŘEJNÉ ZAKÁZKY. Pořízení Počítačů a strojů na zpracování dat 2017 pro Vysokou školu polytechnickou Jihlava

MaCH. Typ. Popis CR-100 CR-100/24 CR-120 CR-120/24 CR-130 CR-130/24

DVR68WIFI. Profesionální univerzální FULL HD černá skříňka. Uživatelská příručka

MST - sběr dat pomocí mobilních terminálů on-line/off-line

"Šablony II - Využití ICT ve vzdělávání v ZŠ" Položka Specifikace Množství

Úvod. Klíčové vlastnosti. Jednoduchá obsluha

Interaktivní Úřední deska (IUD) popis systému

INTERFACE GSM VT-GSM-007

Modelová úloha Zabezpečení a správa budovy

INFORMAČNÍ SYSTÉM VIDIUM A VYUŽITÍ MODERNÍCH TECHNOLOGIÍ

DOPRAVNÍ DATA PRO KAŽDOU SITUACI

PRO ZAJIŠTĚNÍ AŽ 50% ÚSPORY MULTIFUNKČNÍ VÝDEJNÍ AUTOMATY / / S DISTRIBUČNÍ APLIKACÍ IDS

Sonoff RF Chytrý Wi-Fi vypínač ovládaný telefonem + 433MHz ovladačem

VÝVOJ INTERNETOVÝCH APLIKACÍ - VIA

Měření a vizualizace energií

Uživatelská příručka. 06/2018 Technické změny vyhrazeny.

Popis a funkce klávesnice BC-2018

Otočná IP kamera Secutek CW-EPFHD

Software pro vzdálenou laboratoř

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hořovice

STŘEDOŠKOLSKÁ ODBORNÁ ČINNOST. Obor SOČ: 18. Informatika. Školní sdílení PC obrazovek. School sharing PC screens

WiFi kamerový systém 4x 2Mpix kamera + NVR

Popis a funkce klávesnice K3

Špičková fotopast s FULL HD kamerou

Vývoj Internetu značně pokročil a surfování je dnes možné nejen prostřednictvím počítače, ale také prostřednictvím chytrých telefonů, tabletů a

Měření fyzické aktivity přes mobilní aplikaci DIANI PA

Mini HD Bluetooth kamera Zetta Z18

Systém WiFi dataloggerů

Úspora spotřeby energií Pohodlné používání a ovládání Flexibilní přizpůsobení a rozvoj Bezpečné používání a lepší ochrana

LSD v informatice. Michal Gruber, Ondřej Linger, Amin Shakery, Denis Sianov. SPŠE Ječná Ječná 30, Praha 2

Programovací software ConfigTool. Základní obsluha a postup připojení k zařízení přes USB a GPRS. Verze 2.00

MEDATRON, spol. s r.o.

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hořovice

Vzdálené připojení do sítě ČEZ VPN Cisco AnyConnect

DVR7ME01. Profesionální FULL HD černá skříňka do vozidel Mercedes

Instalace mobilního číšníka v Rychlé Pokladně

Přístupové moduly PAL Electronic Systems řady SmartGate. Základní přehled

i4wifi a.s. produktové novinky Červenec 2013

Petr Mašek, ABB s.r.o. LPBP / Elektro-Praga / Elfetex konference ABB 14 October 2016 Slide 1

Komunikace s automaty MICROPEL. správa systému lokální a vzdálený přístup do systému vizualizace, umístění souborů vizualizace

VIZUÁLNÍ PØÍRUÈKA K APLIKACI PRO MOBILNÍ TELEFONY SE SYSTÉMEM ANDROID

Mi Light Uživatelská příručka

Prostředky automatického řízení Úloha č.5 Zapojení PLC do hvězdy

Bezpečnostní kamera Wanscam HW Full HD 1080P

Představení systému, popis komponent, úvod do programování. Petr Mašek, Product marketing specialist

DVR66WIFI. Profesionální univerzální FULL HD černá skříňka. Uživatelská příručka

Skrytá IP kamera v baterii na iphone 6

Noste náramek na zápěstí podobně jako hodinky. Při prvním použití se ujistěte, zda je baterie nabitá. Slabá baterie způsobí vypnutí a

Začínáme s iusbportcamera. Designed by Sanho Corporation in Silicon Valley, California

Android TV Box UŽIVATELSKÝ MANUÁL

eses bezpečnostní kamera Full HD 1080P

Technická specifikace LOGGERY D/R/S

Transkript:

Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2017 Vývoj aplikací pro platformu Raspberry Pi David GYRGAR Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava 17. listopadu 15/2172 708 33 Ostrava-Poruba 20. dubna 2017 FAI UTB ve Zlíně

Klíčová slova: Raspberry Pi, webová aplikace, mobilní aplikace Anotace: Tato práce se zabývá mikropočítačem Raspberry Pi. Popisuje realizaci mobilní a webové aplikace, pro vizualizaci a archivaci měřených dat ze senzorů a taky možnost vzdáleného ovládání zařízení. Pro tyto aplikace jsou využity programovací jazyky PHP, Java a databázový systém MySQL. Přenos dat je řešen bezdrátově s pomocí technologie Bluetooth a Wi-Fi a data jsou posílány mimo jiné ve formátu JSON. Práce si klade za cíl možnost reálného použití aplikací v inteligentních domácnostech. Aplikace obsahuje možnost měření teploty, tlaku, osvětlení, ovládání světel, detekce otevřených dveří/oken a práce s kamerou. Veškeré informace může uživatel spravovat skrze webovou aplikaci, která je chráněna heslem. 2

Obsah 1. Úvod... 4 2. Raspberry Pi... 4 3. Mobilní aplikace... 5 4. Webová aplikace... 7 4.1 Komunikace s webovou aplikací... 7 4.2 Snímání teploty a tlaku... 7 4.3 Snímání světelné intenzity... 9 4.4 Snímač dveří... 9 4.5 Ovládání světel... 10 5. Závěr... 10 Literatura... 11 3

1. Úvod Tato práce pojednává o možnosti využití mikropočítače Rasberry Pi 3 pro domácnosti. Práce si klade za cíl možnost reálného a smysluplného využití v praxi. Je tedy kladen důraz nejen na funkčnost, ale i na design a ovládání. Mezi zmiňované aplikace patří: měření teploty, měření tlaku, měření intenzity osvětlení snímání otevřenosti dveří nebo skříní, kamerové snímkování a ovládání dvoustavových domácích zařízení, v této práci konkrétně lampy. Práce obsahuje kompletní řešení od fyzické implementace (senzory, relé ) až po originální webovou a mobilní aplikaci. 2. Raspberry Pi Pod pojmem Raspberry Pi si nesmíme představit pouze jeden produkt ale sérii produktů, které prošly určitým vývojem. Hlavní definice však zní, že se jedná o mikropočítač za zajímavou nákupní cenu což je i důvod jeho rozšíření. Pro ilustraci aktuální nejnovější model Raspberry Pi 3 Model B lze v tomto období (duben 2017) koupit v české distribuci od 1 100 Kč. Obr.1: Raspberry Pi 3 Model B Další část, kterou nesmíme opomenout, jsou přídavné moduly, které můžou plnit specifické funkce. Je důležité mít na paměti, že pro provoz samotného mikropočítače budeme ideálně potřebovat tyto periférie: monitor/displej s HMDI vstupem, HDMI kabel, počítačovou USB myš, USB klávesnici. Pokud chceme použít naše programy tak, že budou interagovat s okolním reálným světem, musíme mít k dispozici příslušné moduly a senzory, které nám budou řešit řízení a realizaci akčních zásahů nebo obstarávat měření v rámci zpětné vazby. Za zmínku taky stojí, že programování samotného mikropočítače můžeme provádět přímo v něm a nemusíme tím pádem nahrávat externě vytvořené programy. Pro tyto účely musíme mít nainstalovaný OS a příslušné nástroje. V této aplikaci je využíván operační systém Raspbian, založený na Linuxu. Jako programovací jazyk je použitý Python, ale lze použít i Javu a jiné. Je důležité, aby všechny aplikace běžely pod jedním programem, proto je využito vláken, které umožňují nezávislý chod. Poté lze aplikace jednoduše upravovat po částech a lze taky nastavit individuální časové intervaly a zachytávání errorů. Základ aplikace běží v nekonečné smyčce. 4

3. Mobilní aplikace Mobilní aplikace komunikuje s Raspberry pomocí bezdrátové technologie Bluetooh. Bluetooth je technologie pro bezdrátový přenos dat mezi dvěma zařízeními. Teoretická rychlost této technologie je 2,1 Mbps a rozsah 100 m. Aby vůbec mohla komunikace proběhnout, obě zařízení musí být propojena (synchronizována). Najednou můžete s vaším zařízením spojit až 8 dalších. Je pomalejší než wifi, ale je snadněji nastavitelná a méně náročná na spotřebu baterie. Raspberry Pi slouží jako server. Je využíván RFCOMM protokol. V Python skriptu je definování tzv. UUID, které musí být vytvořeno pro každý server, mělo by být originální. Po spuštění skriptu se čeká na připojení klienta a následně může probíhat komunikace. V aplikaci dochází ke spínání relé, které je připojeno na lampu. V našem skriptu se na základě přijatých dat rozhoduje o sepnutí nebo rozepnutí relé. Přijímaná data nabývají 3 hodnot: on sepnutí, off rozepnutí, close pro odpojení klienta. Rozhodování probíhá v nekonečné smyčce. Pokud dojde k odpojení klienta, server se vypne a skript se ukončí. Obr.2: Schéma zapojení 5

Android aplikace byla vytvořena jako nativní aplikace pro chytré telefony a tablety s operačním systémem Android. Aplikace byla vytvořena v programovacím jazyce Java a vývojovým prostředím bylo Android Studio. Jedená se o nativní aplikaci, která nepotřebuje připojení k internetu. To umožní ovládat Raspberry Pi i při výpadku Internetu v domácnosti. Hlavní požadavek je mít spárovaná obě zařízení a povolené Bluetooth. Aplikace funguje jako klient, musíme se tedy nejprve připojit k RFCOMM serveru, kterým je Raspberry. Následně můžeme pomocí tzv. Toggle Buttonu ovládat žárovku. Toggle Button funguje jako jakési dvou stavové tlačítko a díky změně obrázků můžeme pozorovat i aktuální stav. Hlavní myšlenka mobilní aplikace je jednoduchost na rozdíl od webové aplikace. Cílem je vytvořit pouze jakýsi ovladač pro světla a jiné dvoustavové spotřebiče a maximálně zobrazení aktuálních hodnot meteorologických snímačů. Použití Bluetooth navíc poskytuje větší míru bezpečnosti, vzhledem k rozsahu působení této technologie. Obr.3: Vzhled mobilní aplikace 6

4. Webová aplikace Webová aplikace slouží jako hlavní přístupový bod pro uživatele a obsahuje všechny funkce. Pro zlepšení bezpečnosti aplikace vyžaduje přihlášení pomocí jména a hesla. Heslo je následně jednosměrně šifrováno a porovnáváno se stejně zašifrovaným heslem v databázi. Toto základní opatření je vhodné pokud dojde k odcizení databáze. Ani admin s přístupem do databáze nemůže znát hesla svých uživatelů, protože nejsou uloženy v jejich originální formě. Obr.4: Login 4.1 Komunikace s webovou aplikací Je využito bezdrátové Wi-Fi komunikace. Přenos dat pro webovou aplikaci je obousměrný, pro nahrávání slouží POST request (požadavek) nebo FTP nahrávání. Pro příjem dat je využíván cyklicky čtený textový dokument, ve kterém jsou uvedeny informace ve formátu JSON. Serverová část webové aplikace je vytvořena v PHP a využívá prvky objektově orientovaného programování. Jako hlavní úložiště dat slouží MySQL databáze která je spolu s hostingem hostována na placeném hostingu. Raspberry jako takové tedy slouží pouze pro měření respektive ovládání vstupů a výstupů. 4.2 Snímání teploty a tlaku Základem této aplikace je senzor BMP180, který slouží jak k měření teploty tak ještě i k měření tlaku a nadmořské výšky. S Raspberry komunikuje přes rozhraní I2C, musí být proto zapojen na příslušné piny. Po změření jsou data odeslána POST requestem, následně s nimi pracuje PHP skript, který provede uložení do databáze. 7

Obr.5: Schéma zapojení senzoru BMP180 Obrazovky pro zobrazení teploty, tlaku a světelné intenzity jsou velmi podobné. Obsahují poslední naměřenou (pokud skript běží tak i aktuální) hodnotu dále denní extrémy, přehlednou tabulku a graf. Vše doplněné o příslušné časové údaje. Obr.6: Obrazovka pro zobrazení tlaku Obrazovka pro zobrazení tlakových dat je velmi podobná. Obsahuje poslední naměřenou (pokud skript běží tak i aktuální) tepotu dále denní extrémy, přehlednou tabulku a graf. 8

4.3 Snímání světelné intenzity Pro tuto aplikaci byl využit senzor TSL2561. Ten pro komunikaci používá také I2C rozhranní, vzhledem k tomu že jde již o druhé zařízení s tímto protokolem, musí být oba senzory napojeny paralelně. Pokud mají odlišnou adresu, nezpůsobí to žádný problém. 4.4 Snímač dveří Obr.7: Schéma zapojení senzoru TSL2561 V této aplikaci je použit jednoduchý magnetický senzor, který reaguje na přiblížení obou části, z nichž jedna je připojena k Raspberry Pi a druhá je volná. Využití najde u dveří, oken skříní a šuplíků. Zobrazovací část obsahuje aktuální stav (zelené okno - zavřeno, červené okno - otevřeno), ale i historii. Obr.8: Obrazovka pro snímač dveří 9

4.5 Ovládání světel Díky Internetu můžeme ovládat vstupy a výstupy z Raspberry Pi odkudkoliv. V této úloze se bude Raspberry cyklicky dotazovat webového serveru, na aktuální stav. Skript v Pythonu běžící neustále na Raspberry Pi čte textový dokument, který je umístěný na webovém serveru. Data v tomto dokumentu jsou zapsány pomocí formátu JSON. Jedná se o odlehčený formát pro výměnu dat, který je dobře čitelný, zapisovatelný a snadno analyzovatelný a generovatelný. Skript následně tento JSON rozklíčuje a podle toho zapne nebo vypne příslušné piny, které rozsvítí nebo zhasnou určité světlo. Vše běží v nekonečné smyčce Všechny stavy jsou uloženy v MySQL databázi běžící na stejném serveru. Tato aplikace může být využita pro ovládání jakéhokoliv 2 stavového zařízení v domácnosti. Obr.9: Komunikační schéma Obr.10: Ovládání světel 5. Závěr Práce popisuje aplikace pro domácnost s využitím mikropočítače jako hlavní jednotky. Obsahuje popis funkce, schémata, design webové a mobilní aplikace a popisuje samotný mikropočítač Raspberry Pi. V práci jsem realizoval mobilní a webovou aplikaci pro vizualizaci a archivaci měřených dat ze senzorů a také možnost vzdáleného ovládání zařízení. V práci jsou využity jazyky PHP, Java, databázový systém MySQL. Přenos dat je řešen bezdrátově s pomocí technologie Bluetooth a Wi-Fi a data jsou posílány mimo jiné ve formátu JSON. 10

Literatura [1] Android Developer portal. Dostupné z: https://developer.android.com/index.html [2] BENCHOFF, Brian. INTRODUCING THE RASPBERRY PI 3. In: HACKDAY [online]. 2016 [cit. 2016-05-15]. Dostupné z: http://hackaday.com/2016/02/28/introducing-theraspberry-pi-3/ [3] JSON.ORG. Úvod do JSON [online]. 2016 [cit. 2017-01-19]. Dostupné z: http://www.json.org/json-cz.html [4] NIELD, David. What is Bluetooth? [online]. 2016 [cit. 2017-01-18]. Dostupné z: http://www.techradar.com/how-to/computing/what-is-bluetooth-1323284 [5] Raspberry Pi Official web sites. Dostupné z: https://www.raspberrypi.org/resources/learn/ [6] SLEDGE. Co je Raspberry Pi? In: RASPI.cz :: Raspberry Pi [online]. 2011 [cit. 2016-05- 15]. Dostupné z: http://www.raspi.cz/2011/12/co-je-raspberry-pi/ [7] THE RASPBERRY PI FOUNDATION. Raspberry Pi FAQs. In: Raspberry Pi [online]. 2016 [cit. 2016-05-15]. Dostupné z: https://www.raspberrypi.org/help/faqs/ 11