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樹莓派在物聯網上的應用案例

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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.raspberrypi.com.tw/17702/13233/

Published in: Technology
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樹莓派在物聯網上的應用案例

  1. 1. 1 樹莓派在物聯網上的應用案例 台灣樹莓派 <sosorry@raspberrypi.com.tw> May, 21, 2018/Raspberry Pi Meetup #21
  2. 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. ● 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
  4. 4. ● 信用卡大小般的電腦 Raspberry Pi 是什麼 ? http://www.flickr.com/photos/fotero/7697063016/
  5. 5. David BrabenEben UptonRobert Mullins Alan Mycroft Pete Lomas Jack Lang Liz
  6. 6. 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
  7. 7. 總銷售已經超過 1700 萬台 http://goo.gl/gRCNrf
  8. 8. 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
  9. 9. 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
  10. 10. 10 http://makezine.com/2013/04/14/47-raspberry-pi-projects-to-inspire-your-next-build/
  11. 11. 11 http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_Things
  12. 12. 案例一 : 熱影像分析
  13. 13. Raspberry Pi Camera 超級比一比 http://www.semifluid.com/2017/01/23/raspberry-pi-camera-comparison/
  14. 14. http://www.semifluid.com/2017/01/23/raspberry-pi-camera-comparison/
  15. 15. 可見光影像可以進行各種辨識 https://www.youtube.com/watch?v=aE1kA0Jy0Xg
  16. 16. 但會受到天候或是光線影響 http://www.mdpi.com/1424-8220/16/11/1947
  17. 17. ● 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
  18. 18. ● 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
  19. 19. 熱紅外線成像原理 https://www.slideshare.net/flirsystems/flir-thermal-imaging-seminars-november-2015
  20. 20. 溫度可視化 https://www.slideshare.net/flirsystems/flir-thermal-imaging-seminars-november-2015
  21. 21. FLIR Lepton LWIR Camera https://www.sparkfun.com/products/13233 http://www.pureengineering.com/projects/lepton
  22. 22. 適用多種平台 http://www.pureengineering.com/projects/lepton
  23. 23. ● 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
  24. 24. 應用 : 故障分析 http://www.flir.com/instruments/content/?id=70502
  25. 25. ● 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
  26. 26. 但我們需要大量的影像資料做訓練 才能做自動化辨識
  27. 27. 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
  28. 28. 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
  29. 29. 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
  30. 30. 樹莓派 x 熱物聯網
  31. 31. 熱區分佈 + 客流分析
  32. 32. 案例二 : 能源監控分析
  33. 33. 常見 IoT 架構 : 感測器節點 + 網路閘道器 http://micrium.com/iot/devices/
  34. 34. 34 ● 第一步是先找出耗能的地方 (Kill A Watt) 節能控制
  35. 35. 35 ● 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?
  36. 36. ● 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
  37. 37. 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
  38. 38. 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
  39. 39. 現在的使用情境 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/ecohome-lab-from-monitoring-to-control
  40. 40. 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
  41. 41. 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
  42. 42. 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
  43. 43. emonPi 功能方塊圖 https://recordnotfound.com/emonpi-openenergymonitor-52966 資料收集 資訊上傳
  44. 44. 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)
  45. 45. https://guide.openenergymonitor.org/setup/remote/
  46. 46. 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
  47. 47. https://play.google.com/store/apps/details?id=org.emoncms.myapps
  48. 48. 國外如何經營開源專案?
  49. 49. 硬體開源 https://github.com/openenergymonitor/emontx-shield emonTx-shield
  50. 50. 也提供線上購買現成的模組 https://www.slideshare.net/OpenEnergyMonitor/gdfsuez-slides-openenergymonitor
  51. 51. 軟體開源 https://github.com/openenergymonitor/emonTxFirmware
  52. 52. 前端韌體到網頁後台 https://github.com/emoncms/emoncms
  53. 53. 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
  54. 54. 教學文件 https://community.openenergymonitor.org
  55. 55. 教學影片 https://www.youtube.com/channel/UCR3veP5iy9KqF-knnYJ7eAg/videos
  56. 56. 線上社群 https://community.openenergymonitor.org
  57. 57. 持續推廣 https://www.raspberrypi.org/blog/open-source-energy-monitoring-raspberry-pi/
  58. 58. 目標 https://openenergymonitor.org/
  59. 59. 應用與挑戰 / 如何量產?
  60. 60. Raspberry Pi Compute Module https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi-compute-module-new-product/ Compute Module
  61. 61. NEC Display - Open Module Intelligence https://www.youtube.com/watch?v=KO7p7cUbZQQ
  62. 62. $5 Raspberry Pi Zero https://shop.pimoroni.com/products/raspberry-pi-zero 限購一片
  63. 63. 客製化服務 https://www.element14.com/community/docs/DOC-76955
  64. 64. Trademark Rules https://www.raspberrypi.org/trademark-rules/ ● 可以與不可以用的時機
  65. 65. 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)
  66. 66. 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
  67. 67. 67 Raspberry Pi Rocks the World Thanks

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