基于阿里云物联网平台实现的简易出入监控

Posted 2021-01-26

本文通过一个简单实例，主要介绍了如何使用树莓派快速接入阿里云iot platform，并实现了一个简易的监控人员出入并拍照上送钉钉群的场景

场景
在公司大门入口处布点树莓派和红外感应，实现出入口人员出入时，自动拍照并上送钉钉群机器人

准备
物料准备
树莓派
HC-SR501 人体红外感应器
树莓派摄像头
母对母杜邦线三根
阿里云环境准备
物联网平台
对象存储OSS
函数计算
日志服务（可选）
操作步骤
1 云端开发
1.1 物联网平台
登录阿里云控制台，进入物联网平台控制面板

1.1.1 新建产品
进入设备管理，创建产品，选择基础版或高级版都可以，本实例使用基础版就可以满足基本要求。

系统会自动创建3个Topic,我们需要使用 /ProductName/${deviceName}/update，作为设备告警消息的上送的Topic。

1.1.2 设备管理
在产品中新增设备，并获得设备的3元组，在2.3节的设备代码的编写时需要使用此3元组。设备三元组是设备的唯一标示

1.1.3 新建规则引擎
设置规则引擎的意义在于，可以将设备上送的消息数据，通过配置转发规则将处理后的数据转发到阿里云其他服务，例如RDS、TBS和函数计算等等。我们需要注意的是从设备端到规则引擎处理后的JSON数据格式的变化，下图中是基础版的演变过程：

我们在设备端消息上送定义的JSON的格式是：

{
‘photo‘: ‘xxxxxxx.jpg‘
}
新创建一个规则，数据格式选择JSON。编写处理数据的SQL

SELECT deviceName() deviceName, photo FROM "/a1O4b4XcICc/+/update"
配置完成后，我们可以模拟调试一下，检查规则是否正确：

接着，配置数据转发，把数据转发到FC函数计算中。分别选择在1.3步骤中创建好的服务和函数。

1.2 对象存储
由于设备端拍摄的照片需要在钉钉中展示，因此把照片存储在OSS上是一个解决方案。

1.2.1 新建bucket
新建一个bucket用于存储设备上送的照片。读写权限选择公共读
然后在bucket中创建photo目录。

1.3 函数计算
经过物联网平台规则引擎转发过来的JSON数据，我们通过建立函数，把它转发到钉钉机器人接口上，实现钉钉群中的消息通知

1.3.1 新建服务
新创建服务，如果需要记录和回溯函数执行的日志，则需要开通日志服务，配置日志仓库。

1.3.2 新建函数
使用空白模版新建函数，不需要触发器，运行环境选择python2.7

1.3.3 函数代码

-- coding: utf-8 --

import logging
import json
import requests

钉钉消息发送实现

def post(data):
webhook_url=‘https://oapi.dingtalk.com/robot/send?access_token=${Token}‘ #钉钉群机器人的webhook的URL
headers = {‘Content-Type‘: ‘application/json; charset=utf-8‘}
post_data = json.dumps(data)
try:
response = requests.post(webhook_url, headers=headers, data=post_data)
logging.info(‘Send success‘)
except requests.exceptions.HTTPError as exc:
logging.error("Send Error,HTTP error: %d, reason: %s" % (exc.response.status_code, exc.response.reason))
raise
except requests.exceptions.ConnectionError:
logging.error("Send Error,HTTP connection error!")
raise
else:
result = response.json()
logging.info(‘Send Error:%s‘ % result)
if result[‘errcode‘]:
error_data = {"msgtype": "text", "text": {"content": "Send Error, reason:%s" % result[‘errmsg‘]}, "at": {"isAtAll": True}}
logging.error("Send Error:%s" % error_data)
requests.post(webhook_url, headers=headers, data=json.dumps(error_data))
return result

发送钉钉markdown消息

def post_markdown(title,text):
data = {
"msgtype": "markdown",
"markdown": {
"title": title,
"text": text
},
"at": {
"atMobiles": [],
"isAtAll": False
}
}
post(data)

函数计算入口

def handler(event, context):
logger = logging.getLogger()
evt = json.loads(event)
#OSS endpoint url
post_markdown(‘告警‘,‘‘ % evt.get(‘photo‘,‘‘))
logger.info(‘photo name is %s‘, evt.get(‘photo‘,‘‘))
return ‘OK‘
2 设备端开发
HC-SR501模块感应到有人移动时，会输出高电平，则触发摄像头拍照，并将照片文件存储到OSS，同时发送消息到IOT平台的/ProductName/${deviceName}/update消息队列中

2.1 硬件安装
连接好摄像头
将HC-SR501 人体红外感应器的vcc引脚接5v，也就是pin4，I/O引脚接pin18，GND引脚接地pin6

2.2 环境准备
我们在树莓派上使用python2.7作为开发语言。

1. pip install aliyun-python-sdk-iot-client
2. pip install oss2
3. mkdir py-demo (项目程序文件夹)
4. cd py-demo
5. mkdir photo (本地照片临时目录)
6. vim monitor.py
   2.3 代码开发
   monitor.py 内容如下：

-- coding: utf-8 --

import json
import uuid
import logging
from time import sleep
from picamera import PiCamera
import RPi.GPIO as GPIO
import oss2
import aliyunsdkiotclient.AliyunIotMqttClient as iot

参数定义

options = {
‘productKey‘: ‘${productKey}‘, # 设备标识三元组
‘deviceName‘: ‘${deviceName}‘, # 设备标识三元组
‘deviceSecret‘: ‘${deviceSecret}‘, # 设备标识三元组
‘port‘: 1883, # iot mqtt port
‘host‘: ‘iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com‘, # iot mqtt endpoint
‘endpoint‘: ‘http://oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com‘, # oss endpoint
‘ak‘: ‘${ak}‘,
‘sk‘: ‘${sk}‘,
‘bucket‘: ‘${bucket}‘, # oss bucket
‘ir_pin‘: 24 # 人体红外感应器设置读取针脚标号
}

topic = ‘/‘ + options[‘productKey‘] + ‘/‘ + options[‘deviceName‘] + ‘/user/test‘

拍照存oss，并发送通知

def takephoto2oss(client):

#拍照
photo_filename = str(uuid.uuid1()) + ".jpg"
print(‘take photo :‘ + photo_filename)
camera.capture(‘photo/‘ + photo_filename)

#存OSS
print(‘save photo to oss :‘ + photo_filename)
bucket.put_object_from_file(
    ‘photo/‘ + photo_filename, ‘photo/‘ + photo_filename)

#消息上送
payload_json = {
    ‘photo‘: photo_filename
}
print(‘send data to iot server: ‘ + str(payload_json))
client.publish(topic, payload = str(payload_json))

def on_connect(client, userdata, flags_dict, rc):
print("Connected with result code " + str(rc))

def on_disconnect(client, userdata, flags_dict, rc):
print("Disconnected.")

if name == ‘main‘:

GPIO 初始化

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setup(options[‘ir_pin‘], GPIO.IN)

# 摄像头 初始化
camera = PiCamera()
camera.resolution = (640, 480)
camera.vflip = True
camera.hflip = True

# OSS 初始化
auth = oss2.Auth(options[‘ak‘], options[‘sk‘])
bucket = oss2.Bucket(auth, options[‘endpoint‘], options[‘bucket‘])

# IOT Mqtt 初始化
client = iot.getAliyunIotMqttClient(options[‘productKey‘], options[‘deviceName‘], options[‘deviceSecret‘], secure_mode = 3)
client.on_connect = on_connect
client.connect(host=options[‘productKey‘] + ‘.‘ + options[‘host‘], port=options[‘port‘], keepalive = 60)

while True:
    # 当高电平信号输入时报警
    if GPIO.input(options[‘ir_pin‘]) == True:
        print " Someone is coming!"
        takephoto2oss(client)
    else:
        continue
    sleep(3)

3 测试运行
3.1 设备端运行
在py-demo文件夹下运行

python monitor.py
3.2 云端查看上送消息
进入设备界面，观察设备状态

在设备的Topic列表中，也可以看到发布的消息个数

高级版的产品，还提供了消息日志，而本例中的产品是基础版，并无此功能。

3.3 钉钉群机器人结果
当有人出入门口的时候，钉钉群就可以收到机器人的消息推送

3.4 后续完善
如果大家有兴趣，还可以进一步结合阿里云的人脸识别服务，再配合继电器，实现人员考勤和出入门禁的功能

总结
通过阿里云物联网平台，结合阿里云提供的其他产品和服务，使用者可以快速地构建一套基于云边端一体的IOT产品，开发者只需关注业务层面的开发，而不用再花太多的精力在底层和通讯上，大大减少了开发周期，实现了产品的快速研发和迭代，节约了开发成本。