SavePearlHarbor

Сигнализация для холодильника. Не жизнь, а «малина» c RaspberryPi 3

—

от автора

admin

Запылилась за месяц у меня на полке Raspberry Pi 3 со встроенным Wi-Fi. Ресурсов процессора и объема памяти уже достаточно для запуска ресурсоемких программ. Как же быстро разработать и запустить на ней свою программу состоящую всего из одного небольшого файла с отправкой фото на почту и веб сервером мониторинга?

Соберем простую систему для охраны холодильника от незаконного проникновения с фото регистрацией и интеграцией в интернет через smtp. Устроим у себя настоящий интернет вещей на кухне!

Эта же функция будет полезна худеющим. Система будет фотографировать нарушителя кухонного спокойствия и момент возможного правонарушения. Открытие холодильника будем обнаруживать с помощью герконового реле, видеосъемка с помощью обычной веб камеры в свете открытого холодильника. Чтобы нарушитель точно не ушел от ответа, серию его фото будем отправлять на почтовый ящик.

Краткое содержание статьи

  • Аппаратная часть
  • Программная часть
  • На Groovy
  • На Java
  • Как жить дальше с этими знаниями?

Аппаратная часть

Геркон — любой для охранной системы.
Веб-камера — у меня Logitech C310, подойдет любая поддерживаемая подсистемой Video4Linux
Raspberry Pi 3 Model B — есть встроенный WiFi и не нужен USB hub.

Геркон нужно подключить между контактом №17 и №15 — т.е. между GPIO3 и +3.3V по схеме.

Программная часть

В open source фреймворке Apache Camel и его компонентах Rhiot для JVM сделали многое, чтобы найти применение пылящемуся в шкафу одноплатному компьютеру. Достаточно, используя его язык для описания конфигурации, скомпоновать из готовых компонент «маршрут» сигналов/данных в системе и Camel превратит его в приложение.

В прошлой своей статье про разработку для интернета вещей в JVM я обещал пример для Camel и сегодня сдерживаю обещание! Идея этого проекта навеяна примером «Intruder detection with Raspberry-Pi». Только геркон доступнее и программно работать с ним так же как и с обычной кнопкой — не нужно никакого протокола I2C.

С помощью RouteBuilder создаем маршрут. Источники и приемники данных в camel описываются в виде URL и для каждого компонента/протокола описание формата любого компонента сможете прочитать на странице.

  • controlbus — это компонент для управления маршрутами. В нашем случае с помощью него запускаем и останавливаем фотосъемку.
  • pi4j-gpio — использует библиотеку pi4j для получения сигналов с GPIO «малины».
  • webcam — получает кадр с веб камеры через интервалы времени, определенные компонентом-таймером.
  • smtps — передача сообщения электронной почты.

camelContext.start() инициализирует компоненты и запускает маршрут.

Реагировать на размыкание контакта геркона очень просто:

Визуализация реакции на геркон в hawt.io

Маршрут же фото регистрации с отправкой снимка на почту в hawt.io

addEventNotifier() позволяет нам перехватывать события маршрута. Мы будем реагировать на запуск и остановку маршрута и отправлять сообщение о статусе сигнализации на почтовый ящик.

Если ваша почта не на сервере mail.ru, то найдите smtp хост, порт для вашей почты и внесите их вместо «smtps://smtp.mail.ru:465».

Пробовал также искать лицо на фото в том же маршруте Camel, но даже Raspberry PI 3 model B подтормаживает на этой задаче.

Фрагмент кода запускает веб консоль hawt.io для мониторинга и управления приложением: 

MavenClassLoader.usingCentralRepo()         .forMavenCoordinates('io.hawt:hawtio-app:2.0.0').loadClass('io.hawt.app.App') Thread.currentThread().setContextClassLoader(hawtIoConsole.getClassLoader()) hawtIoConsole.main('--port','10090')

Если же функциональности почти двухсот компонентов вам окажется мало, то разработать свой новый компонент для Apache Camel достаточно легко. Недавно делал это в проекте camel-gcode для отправки команд станку ЧПУ под управлением LinuxCNC из программы в JVM.

На Groovy

AlarmSystem.groovy 

@Grab('org.apache.camel:camel-groovy:2.18.0') @Grab('org.apache.camel:camel-core:2.18.0') @Grab('org.apache.camel:camel-mail:2.18.0') @Grab('io.rhiot:camel-webcam:0.1.4') @Grab('io.rhiot:camel-pi4j:0.1.4') @Grab('org.slf4j:slf4j-simple:1.6.6') import org.apache.camel.builder.RouteBuilder import org.apache.camel.impl.DefaultAttachment import org.apache.camel.impl.DefaultCamelContext import org.apache.camel.management.event.CamelContextStartedEvent import org.apache.camel.management.event.CamelContextStoppedEvent import org.apache.camel.support.EventNotifierSupport  import javax.mail.util.ByteArrayDataSource import com.github.igorsuhorukov.smreed.dropship.MavenClassLoader  def login = System.properties['login'] def password = System.properties['password']  def camelContext = new DefaultCamelContext() camelContext.setName('Alarm system') def mailEndpoint = camelContext.getEndpoint("smtps://smtp.mail.ru:465?username=${login}&password=${password}&contentType=text/html&debugMode=true") camelContext.addRoutes(new RouteBuilder() {     def void configure() {         from('pi4j-gpio://3?mode=DIGITAL_INPUT&pullResistance=PULL_DOWN').routeId('GPIO read')                 .choice()                 .when(header('CamelPi4jPinState').isEqualTo("LOW"))                     .to("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=resume")                 .otherwise()                     .to("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=suspend");          from("timer://capture_image?delay=200&period=5000")                 .routeId('RaspberryPI Alarm')                 .to("webcam:spycam?resolution=HD720")                 .setHeader('to').constant(login)                 .setHeader('from').constant(login)                 .setHeader('subject').constant('alarm image')         .process{             def attachment = new DefaultAttachment(new ByteArrayDataSource(it.in.body, 'image/jpeg'));             it.in.setBody("<html><head></head><body><img src=\"cid:alarm-image.jpeg\" /> ${new Date()}</body></html>");             attachment.addHeader("Content-ID", '<alarm-image.jpeg>');             it.in.addAttachmentObject("alarm-image.jpeg", attachment);             //set CL to avoid javax.activation.UnsupportedDataTypeException: no object DCH for MIME type multipart/mixed             Thread.currentThread().setContextClassLoader( getClass().getClassLoader() );         }         .to(mailEndpoint)     } }) registerLifecycleActions(camelContext, mailEndpoint, login) camelContext.start()  def hawtIoConsole = MavenClassLoader.usingCentralRepo()         .forMavenCoordinates('io.hawt:hawtio-app:2.0.0').loadClass('io.hawt.app.App') Thread.currentThread().setContextClassLoader(hawtIoConsole.getClassLoader()) hawtIoConsole.main('--port','10090')   void registerLifecycleActions(camelContext, mailEndpoint, login) {      camelContext.getManagementStrategy().addEventNotifier(new EventNotifierSupport() {         boolean isEnabled(EventObject event) {             return event instanceof CamelContextStartedEvent | event instanceof CamelContextStoppedEvent         }          void notify(EventObject event) throws Exception {             def status = event instanceof CamelContextStartedEvent ? 'up' : 'down'             if ('up' == status){                 def suspendEndpoint = camelContext.getEndpoint("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=suspend")                 suspendEndpoint.createProducer().process(suspendEndpoint.createExchange())             }             def message = mailEndpoint.createExchange();             message.in.setHeader('to', login)             message.in.setHeader('from', login)             message.in.setHeader('subject', "Alarm system is ${status}")             message.in.setBody("System is ${status}: ${new Date()}");             mailEndpoint.createProducer().process(message)         }     })     addShutdownHook { camelContext.stop() } }

На Java

Чтобы сделать то же самое на java понадобилось больше букв, файлов и конечно Reflection API.

Класс com.github.igorsuhorukov.alarmsys.AlarmSystem:

AlarmSystem.java 

 package com.github.igorsuhorukov.alarmsys;  //dependency:mvn:/com.github.igor-suhorukov:mvn-classloader:1.8 //dependency:mvn:/org.apache.camel:camel-core:2.18.0 //dependency:mvn:/org.apache.camel:camel-mail:2.18.0 //dependency:mvn:/io.rhiot:camel-webcam:0.1.4 //dependency:mvn:/io.rhiot:camel-pi4j:0.1.4 //dependency:mvn:/org.slf4j:slf4j-simple:1.6.6 import com.github.igorsuhorukov.smreed.dropship.MavenClassLoader; import org.apache.camel.Endpoint; import org.apache.camel.Exchange; import org.apache.camel.Processor; import org.apache.camel.builder.RouteBuilder; import org.apache.camel.impl.DefaultAttachment; import org.apache.camel.impl.DefaultCamelContext; import org.apache.camel.management.event.CamelContextStartedEvent; import org.apache.camel.management.event.CamelContextStoppedEvent; import org.apache.camel.support.EventNotifierSupport;  import javax.mail.util.ByteArrayDataSource; import java.lang.reflect.Method; import java.util.Date; import java.util.EventObject;  class AlarmSystem {     public static void main(String[] args) throws Exception{          String login = System.getProperty("login");         String password = System.getProperty("password");          DefaultCamelContext camelContext = new DefaultCamelContext();         camelContext.setName("Alarm system");         Endpoint mailEndpoint = camelContext.getEndpoint(String.format("smtps://smtp.mail.ru:465?username=%s&password=%s&contentType=text/html&debugMode=true", login, password));         camelContext.addRoutes(new RouteBuilder() {             @Override             public void configure() throws Exception {                 from("pi4j-gpio://3?mode=DIGITAL_INPUT&pullResistance=PULL_DOWN").routeId("GPIO read")                         .choice()                         .when(header("CamelPi4jPinState").isEqualTo("LOW"))                         .to("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=resume")                         .otherwise()                         .to("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=suspend");                  from("timer://capture_image?delay=200&period=5000")                         .routeId("RaspberryPI Alarm")                         .to("webcam:spycam?resolution=HD720")                         .setHeader("to").constant(login)                         .setHeader("from").constant(login)                         .setHeader("subject").constant("alarm image")                         .process(new Processor() {                             @Override                             public void process(Exchange it) throws Exception {                                 DefaultAttachment attachment = new DefaultAttachment(new ByteArrayDataSource(it.getIn().getBody(byte[].class), "image/jpeg"));                                 it.getIn().setBody(String.format("<html><head></head><body><img src=\"cid:alarm-image.jpeg\" /> %s</body></html>", new Date()));                                 attachment.addHeader("Content-ID", "<alarm-image.jpeg>");                                 it.getIn().addAttachmentObject("alarm-image.jpeg", attachment);                                 //set CL to avoid javax.activation.UnsupportedDataTypeException: no object DCH for MIME type multipart/mixed                                 Thread.currentThread().setContextClassLoader( getClass().getClassLoader() );                              }                         }).to(mailEndpoint);             }         });          registerLifecycleActions(camelContext, mailEndpoint, login);         camelContext.start();          Class<?> hawtIoConsole = MavenClassLoader.usingCentralRepo()                 .forMavenCoordinates("io.hawt:hawtio-app:2.0.0").loadClass("io.hawt.app.App");         Thread.currentThread().setContextClassLoader(hawtIoConsole.getClassLoader());         Method main = hawtIoConsole.getMethod("main", String[].class);         main.setAccessible(true);         main.invoke(null, (Object) new String[]{"--port","10090"});     }      private static void registerLifecycleActions(final DefaultCamelContext camelContext, final Endpoint mailEndpoint, final String login) {         camelContext.getManagementStrategy().addEventNotifier(new EventNotifierSupport() {              public boolean isEnabled(EventObject event) {                 return event instanceof CamelContextStartedEvent | event instanceof CamelContextStoppedEvent;             }              public void notify(EventObject event) throws Exception {                 String status = event instanceof CamelContextStartedEvent ? "up" : "down";                 if ("up".equals(status)){                     Endpoint suspendEndpoint = camelContext.getEndpoint("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=suspend");                     suspendEndpoint.createProducer().process(suspendEndpoint.createExchange());                 }                 Exchange message = mailEndpoint.createExchange();                 message.getIn().setHeader("to", login);                 message.getIn().setHeader("from", login);                 message.getIn().setHeader("subject", "Alarm system is "+status);                 message.getIn().setBody("System is "+status+": "+new Date());                 mailEndpoint.createProducer().process(message);             }         });         Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(){             @Override             public void run(){                 try {                     camelContext.stop();                 } catch (Exception e) {                     System.exit(-1);                 }             }         });     } }

Для сборки нужен

pom.xml c зависимостями проекта

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"          xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">      <modelVersion>4.0.0</modelVersion>     <groupId>com.github.igor-suhorukov</groupId>     <artifactId>alarm-system</artifactId>     <packaging>jar</packaging>     <version>1.0-SNAPSHOT</version>     <properties>         <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>         <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>     </properties>     <dependencies>         <dependency>             <groupId>com.github.igor-suhorukov</groupId>             <artifactId>mvn-classloader</artifactId>             <version>1.8</version>         </dependency>         <dependency>             <groupId>org.apache.camel</groupId>             <artifactId>camel-core</artifactId>             <version>2.18.0</version>         </dependency>         <dependency>             <groupId>org.apache.camel</groupId>             <artifactId>camel-mail</artifactId>             <version>2.18.0</version>         </dependency>         <dependency>             <groupId>io.rhiot</groupId>             <artifactId>camel-webcam</artifactId>             <version>0.1.4</version>         </dependency>         <dependency>             <groupId>io.rhiot</groupId>             <artifactId>camel-pi4j</artifactId>             <version>0.1.4</version>         </dependency>         <dependency>             <groupId>org.slf4j</groupId>             <artifactId>slf4j-simple</artifactId>             <version>1.6.6</version>         </dependency>     </dependencies> </project>

Запускаем результат на Raspberry Pi 3 Model B

Сборка linux Raspbian на SD карте уже чудесным образом содержит Java 8 от Oracle. Настройте подключение к интернет по WiFi или подключите патчкордом и сконфигурируйте доступ к интернет по ethernet сети через RJ-45 разьем на плате.

Так что вся установка будет состоять из простых команд: 

wget https://repo1.maven.org/maven2/com/github/igor-suhorukov/groovy-grape-aether/2.4.5.4/groovy-grape-aether-2.4.5.4.jar wget https://raw.githubusercontent.com/igor-suhorukov/alarm-system/master/AlarmSystem.groovy

И запуска программы: 

java -Dlogin=...ВАША_ПОЧТА...@mail.ru @Dpassword=******* -jar groovy-grape-aether-2.4.5.4.jar AlarmSystem.groovy

Или вы можете просто внести свои логин и пароль в скрипт, чтобы не светить их в истории команд: 

def login = ... def password = ...

Сразу после запуска скрипта маршрут «GPIO read» ждет сигнала с геркона и запущен, а второй маршрут «RaspberryPI Alarm» с вебкамерой — на паузе.

На это можно посмотреть в веб консоли…

Еще можно отложить jconsole в сторону. Ведь потоки и метрики jvm можно смотреть в hawt.io


Эта консоль мониторинга доступна по адресу http:// АДРЕС_МАЛИНЫ :10090/hawtio/

Java версию нужно собрать с помощью maven. Или же можно пойти на хитрость и запустить Java программу как скрипт с динамическим разрешением зависимостей следующим образом:

java -Dlogin=…YOUR_EMAIL…@mail.ru -Dpassword=******* -DscriptPath=https://raw.githubusercontent.com/igor-suhorukov/alarm-system/master/src/main/java/com/github/igorsuhorukov/alarmsys/AlarmSystem.java -jar java-as-script-1.0.jar

Про то как работает java-as-script-1.0.jar и что еще можно делать с его помощью будет отдельная статья.

Как жить дальше с этими знаниями?

Apache Camel оказался отличным инструментом для быстрого прототипирования, так как есть много готовых компонент для различной периферии, интернет-сервисов. Хоть его обычно и используют в enterprise приложениях для интеграции, но даже на современных одноплатных компьютерах и в решениях для «интернета вещей» он даст фору другим подходам для разработки систем. Просто «распробуйте» его и он вам понравится, особенно вместе с Groovy!

Проект доступен в github репозитарии alarm-system и засветился на официальном сайте Apache Camel в разделе «Camel and the IoT (Internet of Things)».
ссылка на оригинал статьи https://habrahabr.ru/post/314898/

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *