基于树莓派的物联网门禁系统设计

2021-12-06张棚李正徐艺源余植张誉羚

科学与生活 2021年23期

张棚李正徐艺源余植张誉羚

摘要：随着互联网以及硬件的不断发展，物联网也得到飞快发展，并且在智能家居方面应用尤为广泛[5]。本设计是基于树莓派3B模块以及STM32模块为控制核心，APP为人机交换界面，摄像头图像数据通过树莓派3B模块采集，互联网作为信号传输媒介传输到APP，用户直接使用APP查看门外情况，并通过APP控制舵机进行门的开关，此设计还具有报警功能。

关键词：树莓派;物联网;门禁系统

Abstract： with the continuous development of the Internet and hardware， the Internet of things has also been rapid development， and is particularly widely used in smart home. This design is based on raspberry pie 3B module and STM32 module as the control core， the web app is the human-computer exchange interface， the camera image data is collected by raspberry pie 3B module， and the Internet is transmitted to the web app as a signal transmission medium. Users can directly use the web app to view the situation outside the door， and the user can control the steering gear to open the door through the web app.

Key words： Raspberry pie; Internet of things; access control system

0 引言

门禁系统是一种提高安全性便于生活的智能设计，物联网门禁系统则是通过搭建服务器，采集摄像头图像以及图像处理和传输，通过同一局域网进行连接，再通过大数据、云计算传输到APP。并通过APP控制门以及实现报警功能[2]。

1 控制系统设计概述

基于树莓派[3]的智能家居门禁系统包括APP客户端，摄像头服务器和控制端服务器以及STM32操作端。用户可以根据APP查看门外情况，再根据实际情况通过APP发送控制指令至后台服务器，基于Bottle实现pythonweb[1，4]服务器配合Bootstrap、JQuery这两个框架实现GPIO控制，STM32检测到GPIO电平变化，实现开门或报警功能。用户通过APP查看到MJPG-streamer视频流服务器从webcam摄像头采集的图像，再根据实际情况，发送指令到Bottle后台服务器，再结合其它框架控制GPIO端口电平，最后STM32接收电平变化控制舵机以及蜂鸣器，轻松、便捷的实现门的开关，提高用户的居住安全和生活质量以及便捷度[6]。控制系统图如图1所示。

2模块设计

2.1 MJPG-streamer服务器

MJPG-streamer是一款免费基于IP地址的视频流服务器，是用于从webcam摄像头采集图像，把他们以流的形式通过基于IP的网络传输到用户浏览器。它可以利用某些webcams的硬件压缩功能来降低服务器CPU的开销[7]。它为嵌入式设备和一些常规服务器提供了一个轻量且更少CPU消耗的方案。首先要对MJPG-streamer服务器的IP配置，再次启动MJPG-streamer服务器。

2.2后台框架Bottle的介绍

Bottle是一个Python Web框架，整个框架只有一个文件，几十K，却自带了路径映射、模板、简单的数据库访问等Web框架组件，确实是个可用的框架。

2.3 本系统APP的功能

联网门禁系统的APP是基于bootstrap、JQuery这两个框架实现GPIO控制。STM32检测到GPIO电平变化，实现开门或报警功能。bootstrap、JQuery为前端框架，Bottle为后台框架。前端是实现用户按钮按下时这两个东西传递给后台请求数据（post）。后台获取到后，去实现动作。APP还可以实现图像的显示，使用户能看清门外实时情况。软件整体功能框图2所示。

4 结束语

经过反复测试，该门禁系统能通过APP根据门外实际情况对房门进行开关控制，且有如下优点：APP通用性强，能够提高安全性和便捷性。通过MJPG-streamer中的input_control.so输入插件，实现了摄像头的自动跟踪的功能。另外加入智能模式识别算法后，进行图像识别，使得该系统功能更加强大。通过在此基础上进行二次开发，连接其他智能化设备，实现的智能家居一体化的功能。其可扩展性强，市场应用价值高，成本价低，设计稳定可靠。

参考文献

[1] [美]Eric Matthes.Python編程从入门到实践[M].人民邮电出版社，2016.安翔.物联网Python开发实战[M].电子工业出版社，2018.

[2] 廖建尚.物联网开发与应用[M].电子工业出版社，2017.06.

[3] [印度]Rushi Gajjar.树莓派+传感器，2016.

[4] Donald，J，Norris.人工智能入门与实战：使用Raspberry Pi和Python演练[M].清华大学出版社，2015.

[5] 周迎正，孙歆钰. 物联网技术智能家居中的应用[J].信息通信，2018（11）：283-284.

[6]李爽，何富贵，张伟.基于物联网智能家居门窗控制设计[J].无线通信，2018（4）：170-183.

[7] Perry Lea. Internet of Things for Architects. Packt Publishing.2018.

作者简介：

张棚（1998.04），男，汉，四川省乐山市，硕士研究生，重庆邮电大学，学生，互联网

李正（1997.07），男，汉，安徽省，硕士研究生，重庆邮电大学，学生，互联网。

徐艺源（2004.10），男，汉，重庆市南岸区，学重庆第二外国语学校，学生。