מעקב מים אוטומטי: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

צבאים אוכלים ורדים הניעו אותי לבנות מטר מים העוקב אחר מטרות שיסייע להרתיע את היצורים הרעבים … מפוח מים זה משתמש בזיהוי תנועה מבוסס וידאו כדי לכוון סרוו ולהפעיל התפרצויות מים קצרות לעבר המטרה. הוא יורה רק לאחר שהמטרה שנרכשה עומדת נייחת למשך מספר שניות (ניתן להתאים את העיכוב בקוד). לא אכפת לי אם הצבאים רק עוברים ליד אבל אם הם עוצרים לנשנש, בלבול!

להלן סרטון איך אני בודק את מפוצץ המים:

מפזר המים הוא קופסה עצמאית הניתנת לחיבור מרחוק (באמצעות Wi-Fi/VNC) מכל מחשב ברשת שלך כדי לעקוב אחר הפעולות שהוא עושה. הוא מצלם כל פעם שהוא מופעל, כך שתוכל לראות מאוחר יותר מה נהרס.

השתמשתי ב- Raspberry Pi, מצלמת NoIR, תאורת IR, סרוו ליניארי סטנדרטי ושסתום מים ליצירת יום/לילה, מטרה למעקב אחר מים. הקוד כתוב בפייתון ולווה בכבדות מדגימות קוד עיבוד תמונה של אדריאן רוזברק. אתה יכול לראות את כתיבתו בכתובת:

www.pyimagesearch.com/2015/06/01/home-surv…

מכיוון שאני הולך אחרי מטרות גדולות יחסית (צבי), הבעיה שלי פשוטה יותר במקצת. אני דורש רק כיוון אופקי כדי שאוכל להתחמק משימוש בסרוו אחד בלבד. ההמתנה שהצבא יעמוד דוממת עוזרת לי לחסל הרבה גורמי שווא. זהו ניסיון rev-0 שלי ומצאתי כמה דברים שאשנה אם אבנה עוד אחד. שמתי לב לדברים אלה בכתיבה המפורטת הבאה.

שלב 1: הקוד

מפוח המים משתמש ב- Raspberry Pi 3 לעיבוד. לצילום וידאו, מצלמת NoIR Raspberry Pi משמשת יחד עם תאורה IR לסרטון לילה. חבילת פייתון OpenCV/cv2 משמשת ללכידה ועיבוד של מידע תמונה וחישוב קואורדינטות מטרה. ספריית הפיגפיו משמשת לשליטה ב- gpio להפעלת סרוו יציבה. השימוש בחבילה הרגילה של RPi. GPIO הביא לסרוו רועד. הערה: בעת שימוש בספריית pigpio עליך להפעיל את שד פיגפיו. הוסף את זה לקובץ ההפעלה /etc/rc.local של Pi שלך עבור pigpio lib וממשק המצלמות של Raspberry Pi:

/etc/rc.local# הגדר/dev/video0 כדי לקשר ל- Raspberry Pi ממשק מצלמה מובנה מודול בדיקה bcm2835-v4l2# הפעל את שד pigpio עבור ספריית השליטה ב- Raspberry Pi Ipppiod

ראה https://pypi.python.org/pypi/pigpi לפרטים נוספים.

קוד המקור נקרא: water_blaster.py והוא מצורף למטה.

כתב ויתור: אני חדש בקידוד Python אז אל תתייחס לזה כאל מודל נהדר של סגנון קידוד Python!

האלגוריתם הבסיסי הוא כדלקמן:

• קח מסגרת הפניה ראשונית לסרטון. זה ישמש להשוות נגד כדי לזהות תנועה.
• קח מסגרת נוספת.
• המר את המסגרת לקנה מידה אפור, הגדל אותה, טשטש אותה.
• חישוב ההבדל ממסגרת ההתייחסות
• סנן הבדלים קטנים, קבל קואורדינטות של ההבדל הגדול ביותר.
• הגדר טיימר. אם קואורדינטת המטרה לא משתנה במשך כמה שניות, צלם את מה שאנחנו עומדים לירות והפעל את שסתום המים לפיצוץ מים. לטאטא את הסרוו קדימה ואחורה כמה מעלות להתפוצצות "רובה ציד".
• אם נקבל שלושה טריגרים מהר מדי, השבת את הצילומים, עצור מעט ולאחר מכן עדכן את מסגרת ההתייחסות מכיוון שאולי אנו מצלמים על צל או אור מרפסת שהודלק זה עתה …
• כל כמה דקות עדכן את מסגרת ההתייחסות כך שתתייחס לשינויים בתדירות נמוכה (השמש זורחת/שוקעת, מעונן נכנס פנימה וכו ')

אני משתמש רק במנגנון כיוון אופקי, אך תושבות סרוו של פאן/הטיה זמינות ב- EBay ויהיה קל להוסיף סרוו נוסף לשליטה על כיוון אנכי אם אתה רוצה מיקוד מדויק יותר.

הגדרתי את ה- Raspberry Pi לפעול כשרת VNC, ולאחר מכן התחבר אליו באמצעות VNC מהמחשב הנייד שלי כדי להפעיל את התוכנית ולפקח על הווידאו והיומנים. cd לתוך הספרייה שבה אתה מאחסן water_blaster.py והפעל אותה על ידי הקלדה:

./python water_blaster.py

הוא יפתח חלון צג וידיאו, יפתח קובץ יומן בשם "./log_ [תאריך]_time] וייצור תת-משנה בשם" trigger_pictures "שבו מאוחסנים קבצי-j.webp

להלן מספר הערות לגבי הגדרת VNC ב- Raspberry Pi שלך:

בפעם הראשונה שהתקנתי את ה- Raspberry Pi, השתמשתי במסך/מקלדת/עכבר חיצוניים כדי להגדיר את הדברים. שם הפעלתי את שרת VNC בתצורת RasPi (לוגו פטל / העדפות / תצורת פטל פאס / ממשקים / בדוק אפשרות VNC). לאחר מכן, כאשר הוא מפעיל אתחול, הוא מאפשר לך להתחבר לתצוגה שלה: 0 באמצעות לקוח VNC (עם אותו אישורים כמו משתמש ברירת המחדל "pi").

במצב ללא ראש הוא כברירת מחדל לתצוגה ברזולוציה קטנה מאוד (מכיוון שהיא לא מזהה שום תצוגה), כדי לאלץ אותה לרזולוציה גדולה יותר, אתה מוסיף זאת ל /boot /config.txt ומפעיל מחדש:

# השתמש אם יש לך תצוגה# hdmi_ignore_edid = 0xa5000080hdmi_group = 2# 1400x1050 w/ 60Hz# hdmi_mode = 42# 1356x768 w/ 60Hzhdmi_mode = 39

להלן מידע נוסף:

שלב 2: האלקטרוניקה

דרישות האלקטרוניקה של blaster מים הן מינימליות באמצעות ה- Rpberry Pi 3 gpio להנעת סרוו, שסתום מים ומאיר IR באמצעות מאגרי טרנזיסטורים נפרדים (בנוי על לוח פרוטו קטן). מצלמת NoIR סטנדרטית מתחברת ישירות ל- Raspberry Pi.

שם הסכימה הוא: water_blaster_schematic.pdf והוא מצורף למטה.

השתמשתי באספקה ייעודית של 5v/2.5A עבור ה- Raspberry Pi ובאספקת 12v/1A להנעת תאורת ה- IR ושסתום המים. אספקת 12V מפעילה גם רגולטור 5V לאספקת חשמל לסרוו 5V. זה נעשה כדי לשמור על כוח הבקרה המוטורי "הרועש" מבודד מהאספקה Raspberry Pi 5v. הספק 12v/1A התברר שהוא ממש בגבול שלו (למעשה מעט מעל ברגע שהוספתי את המאוורר). הקוד מכבה את תאורת ה- IR לפני שהוא מפעיל את ממסר שסתום המים כדי לשמור על הגרר הנוכחי בטווח … עדיף אם תשתמש במתאם 1.5A. הקפד לחבר את מסופי הקרקע של כל ספקי הכוח יחד.

מודול המצלמה הוא גרסת NoIR סטנדרטית המתחברת ישירות ל- Raspberry Pi. זו מצלמת פטל פטל כאשר מסנן ה- IR כבר הוסר ומאפשר להשתמש בה עם תאורת IR לצילום וידאו בלילה.

הסרוו המשמש הוא סרוו לינארי בגודל 5V סטנדרטי עם מומנט של 3-4 ק ג.

תאורת ה- IR הייתה טבעת 48 LED בעלות נמוכה שמצאתי ב- EBay בכ -4 $. הוא לא חזק במיוחד ויכול להאיר רק עד כ -15 רגל. אם יש לך תקציב נוסף, השגת תאורה חזקה יותר תהיה שיפור טוב.

הוספתי "מתג באגים" ל- gpio23. הקוד בודק את מצב המתג ואם תלחץ עליו ישבית את ממסר שסתום המים לבדיקת אש יבשה. חשבתי שאעשה יותר עם המתג הזה אבל בסופו של דבר לא השתמשתי בו בכלל. הייתי מסיר אותו ואת הקוד שמחפש אותו …

שלב 3: בנייה: מצלמה ומאיר IR

השתמשתי בקופסת תחמושת מפלסטיק מסוג Harbour Freight כמארז. בעיקר הייתי צריך משהו עמיד במים שכן הרבה ריסוס/נגר מים הוא בלתי נמנע. יש הרבה חורים/חיתוכים אבל הם מכוסים בסוככים, פלסטיק שקוף, או שהם קדוחים מתחת לתלייה כדי לשפוך מים. למראה האחורי, הייתי צריך להשתמש בקופסת מתכת עם גופי קירור המחוברים פנימית לרכיבי הספק הגבוה. על ידי כך אני חושב שיכולתי להימנע מהוספת המאוורר. קופסת הפלסטיק הייתה מבודדת מדי ואפשרה לטמפרטורת הפנים לעלות יותר מדי.

בסוף נחתך חלון קטן כדי שהמצלמה תוכל לצפות החוצה ומנורת ה- IR הותקנה בתוך מארז עדשה פלסטיק ישן שהייתי מונח מסביב.

שלב 4: בנייה: צנרת מים

כניסת המים מוזרמת לתוך שסתום מים 12V המחובר לצינור ויניל OD בגודל "ID x 3/8" OD. זה בתורו מחובר לצינור bar "דוקרני למחבר PVC בכושר החלקה ומודבק לכובע מים מ- PVC" PVC עם חור של 1/16 "שנקדח לזרם המים. רציתי להשאיר את ממסר שסתום המים מחוץ למזג האוויר כך שהוא מותקן בתוך הקופסה. קיימת הסכנה שאוכל להיגרם לדליפה אך קידחתי חורי ניקוז בתחתית הקופסה והרכבתי את האלקטרוניקה גבוה כדי למזער את הסיכוי לנזקי מים פוטנציאליים לאלקטרוניקה אם זה יקרה. תוכנית פחות אסתטית, אך בטוחה יותר, תהיה להתקין את השסתום מבחוץ ולהפעיל את חוטי הממסר של 12V פנימה. הדיסק הפלסטיק השקוף מעל הסרוו היה דרך נוחה להרכיב את קצה הצינור והוא מונע ממים לזרום למטה אל הסרוו. המאוורר היה מחשבה מחודשת מכיוון שהקופסה התחממה יותר מדי. בניתי מעליו סוכך קטן בכדי שלא יזלוגו פנימה מים.

שלב 5: בנייה: סרוו מכוון

חור נחתך בחלקו העליון של הקופסה וסרוו המטרה מותקן ואטום בסיליקון כדי לשמור על המים.

שלב 6: בנייה: הרכבת ספקי הכוח, המאוורר, פטל פאי ולוח הלוח

שני ספקי הכוח (5 וולט ו -12 וולט) מחוברים לכבל חשמל אחד היוצא מצדו של הקופסה. ה- Raspberry Pi ולוח הפרוטו מותקנים בצד הקופסה ליד החלק העליון. שימו לב לחורי הניקוז שנקדחו בתחתית ולחורי האוורור של האוויר שנקדחו לאורך הקצה העליון. המאוורר מותקן מול ה- Raspberry Pi. אין מתג הפעלה/כיבוי מכיוון שאני לא רוצה לעודד כיבוי פטל הפטל ללא פקודה רשמית של "כיבוי סודו עכשיו" (כלומר לא רוצה שהכוח יכבה בקלות רבה מדי).

שלב 7: בנייה: לוח הפרוטו

לוח הפרוטו מכיל וסת 5V, מכסה מסנן, טרנזיסטורים חשמליים (המניעים את סרוו ושסתום המים) ומתג באגים.

שלב 8: בנייה: מצלמת פטל פטל

מצלמת ה- Raspberry Pi מתחברת ישירות ל- Raspberry Pi באמצעות כבל הסרט ומותקנת על צלחת הפלסטיק השקופה המכסה את נתק הצפייה בחזית התיבה.

שלב 9: רשימת חלקים

בסופו של דבר עלה הפרויקט כ -120 דולר. עיקר עלות הפרויקט היא ה- Raspberry Pi, מצלמה, סרוו וספקי כוח. את רוב החלקים מצאתי ב- eBay או אמזון וחלקי האינסטלציה בחנות לחומרי בניין המקומית.

• Raspberry Pi 3 (אמזון) $ 38
• מצלמת NoIR (EBay) 30 $
• סרוו אנלוגי 5v (מומנט 4 ק"ג) (EBay) 10 $
• ספק כוח בקיר 5v/2.4A (EBay) 8 $
• שסתום מים 12V ½ אינץ '(EBay) 5 $
• צינורות, צינורות מחברים (אוש) $ 5
• קופסת תחמושת מפלסטיק (משא נמל) $ 5
• ספק כוח קיר 12v/1.5A (EBay) $ 5
• IR תאורה (EBay) $ 4
• שונות. רכיבים (נגדים, מתגים, דיודה) $ 2
• מאוורר מעבד (EBay) $ 2
• לוח פרוטו, סטנדים, ברגים (EBay) $ 2
• (2) טרנזיסטורים כוח (2n5296) (EBay) $ 1
• רגולטור 5v (LM7805) (EBay) $ 1
• שקוף מפלסטיק 3/32”(ברז פלסטיק שונות) סל 1 $
• כבל חשמל (אוש) $ 1

חנויות/אתרים בהם קניתי פריטים:

• Alice1101983 אתר eBay:
• 2bevoque EBay אתר:
• משא נמל
• חומרת אספקת מטעים
• אֲמָזוֹנָה
• הקש על פלסטיק