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智慧家庭體驗:使用 Raspberry Pi 打造創新

Mary-Kate Olsen
發布: 2024-11-29 09:33:09
原創
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當我踏上 Nexus Club 的旅程時,我並不知道自己會創造一個將尖端技術與日常實用性結合的系統。最初的腦力激盪會議演變成一個成熟的智慧家庭系統,以無縫且直觀的方式整合了臉部辨識和遠端監控。

這個專案的核心是激情與精確的結合。我的職責是確保 Raspberry Pi、人臉辨識系統、SQL 資料庫和直播 Web 應用程式透過 Firebase 即時資料庫進行有效通訊。結果呢?一個安全、高效且具有未來感的系統,重新定義了「智慧」家居的含義。

大局

智慧型房屋系統旨在識別人臉以進行存取控制,在結構化 SQL 資料庫中記錄嘗試,並允許使用者透過網路應用程式上的即時攝影機監控房屋。這個專案的亮點在於這些看似獨立的組件如何協同工作。

架構一覽:

  1. Raspberry Pi,中央處理單元,處理人臉辨識並傳送即時攝影機訊號。
  2. 線上 SQL 資料庫,其中安全儲存所有臉部資料和存取嘗試日誌。
  3. Firebase 即時資料庫,作為通訊中心,實現本地系統和雲端之間的平滑即時更新。
  4. 一個使用 Flask 建立的網路應用程式,允許使用者遠端查看即時動態。

The Smart House Experience: Crafting Innovation with a Raspberry Pi

分解

1.人臉辨識正確

人臉辨識系統由 ArcFace 深度學習模型提供支持,可產生高精度人臉嵌入。這些數據對於確定是否應授予某人存取權限至關重要。

這就是真正的工作所在。嵌入必須進行有效的預處理和儲存。使用 NumPy,我將嵌入轉換為數組,並將它們標準化以保持一致性,並將它們結構化以插入 SQL 資料庫。 NumPy 高效率的陣列運算最大限度地減少了處理時間,確保系統保持快速回應。

2.SQL 資料庫:系統的核心

SQL 資料庫作為資料儲存的支柱。它容納了:

  • 人臉資料:名稱、ID 及其對應的嵌入。
  • 訪問日誌:每次成功和失敗的進入嘗試的記錄,並帶有時間戳。

這種結構化方法確保所有資料組織良好且易於查詢。面臨的挑戰是保持本地系統和資料庫之間的同步,這是透過 Firebase 即時資料庫充當中間人來完成的。

3.Firebase:即時橋樑

Firebase 不是主要的儲存解決方案,但它作為即時通訊中心是不可或缺的。

  • 更新:每次偵測到人臉時,Firebase 都會將即時資料傳輸到 Raspberry Pi 和 Web 應用程式。
  • 指令:Firebase 充當本機系統和 Web 應用之間指令的網關,確保快速回應。

此設定允許系統立即回應人臉辨識事件,同時將長期資料儲存卸載到 SQL 資料庫。

4.執行緒:多工處理以達到平穩效能

Raspberry Pi 是該系統的多任務冠軍。它需要兼顧運行臉部辨識模型、處理相​​機流以及與 Firebase 和 SQL 資料庫互動等任務。

在 Python 中使用 執行緒,我將這些任務分成單獨的執行緒。例如:

  • 一個執行緒持續監視攝影機。
  • 另一個處理即時人臉辨識。
  • 與 Firebase 和 SQL 資料庫的第三個託管通訊。

The Smart House Experience: Crafting Innovation with a Raspberry Pi

這種方法確保了系統即使在資料負載繁重的情況下也能平穩運作。

直播網路應用程式

該網路應用程式是使用 Flask 建立的,具有簡單但重要的目的:顯示來自 Raspberry Pi 的即時攝影機回饋。

我利用 Picamera2 將影片直接串流到網路應用程式。雖然該應用程式不允許管理員登入或資料庫管理,但它為用戶提供了即時監控房屋的能力。這是一個重要的功能,展示了系統的可訪問性和透明度。

經驗教訓

這個專案不僅僅是關於編碼或建立硬件,而是關於學習如何創建解決現實世界問題的整合系統。一些重要的教訓包括:

  • 模組化設計的重要性:將每個元件(人臉辨識、資料庫和 Web 應用程式)視為獨立的模組,使開發和除錯變得更加容易。
  • 結合 SQL 和 NoSQL 資料庫:使用 SQL 進行結構化儲存和 Firebase 進行即時通訊教會了我如何利用這兩個系統的優勢。
  • 最佳化是關鍵:無論是使用 NumPy 進行預處理,還是使用執行緒進行多工處理,每一次最佳化都讓我們更接近流暢、反應迅速的系統。

回顧旅程

這個專案證明了透過創造力、協作和正確的工具可以取得多大的成就。從系統概念化到最終產品的實現,每一步都是學習和創新的機會。

當然,也存在一些挑戰——調試線程問題、優化資料庫查詢以及確保即時效能——但這些障礙只會讓最終結果更有價值。

回顧過去,我不僅為我們建造的東西感到自豪,而且為我們建造它的方式感到自豪。您並不是每天都能設計出一個既實用又具有未來感的系統,一個能夠即時解決問題同時保持用戶友好的系統。

The Smart House Experience: Crafting Innovation with a Raspberry Pi

如果您需要智慧家庭系統,或者只是想討論如何整合 SQL 和 Firebase 甚至 Ai/ML,請隨時與我們聯繫。畢竟,這段旅程才剛開始。

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來源:dev.to
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