Część 1. Autonomiczny czujnik bioakustyczny ThinkBioT Budowa sprzętu: 13 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

ThinkBioT ma na celu zapewnienie ram programowych i sprzętowych, zaprojektowanych jako technologiczna podstawa wspierająca dalsze badania, poprzez obsługę drobiazgów związanych z gromadzeniem, wstępnym przetwarzaniem, transmisją danych i zadaniami wizualizacji, umożliwiając naukowcom skupienie się na ich odpowiednich przedsięwzięciach związanych z klasyfikacją i gromadzeniem danych bioakustycznych.

Ten prototyp jest wciąż w fazie rozwoju i jako taki radzę poczekać, aż wszystkie tutoriale z serii ThinkBioT zostaną ukończone.:) Aby uzyskać aktualne wiadomości, zaglądaj na ThinkBioT Github na

Krok 1: Zbierz komponenty

Zbierz komponenty wymienione w pliku wykazu materiałów (w załączeniu). Podstawowe komponenty elektroniczne są wymienione wraz z ich nazwami marek i nie są wymienne, pozostałe elementy łącznie z obudową mogą być zastąpione generycznymi odpowiednikami.

Krok 2: Zbierz wymagane narzędzia

Aby wykonać ten prototyp, upewnij się, że masz co najmniej następujące narzędzia;

• Wiertarka elektryczna z piłą walcową 24 mm i dużym zestawem bitów z tworzywa sztucznego
• Śrubokręt krzyżakowy nr 1
• Nożyce boczne (lub ostre nożyczki)
• Małe szczypce (igłowe lub standardowe)
• Okulary ochronne

Uwaga: szczypce są opcjonalne i są wymagane tylko dla użytkowników, dla których małe elementy są trudne w obsłudze

Krok 3: Przygotuj obudowę

Zakładając okulary ochronne, wywierć otwory pod złącza w obudowie.

Potrzebne będą 3 otwory

1. Wodoodporne złącze USB do montażu na panelu - użyj piły walcowej lub wiertła krokowego.
2. Obudowa mikrofonu - użyj dużego wiertła
3. Złącze przelotowe SMA (M-M)

Jeśli używasz obudowy Evolution 3525, zalecamy wiercenie w płaskim panelu po przeciwnej stronie obudowy. Jednak tak naprawdę zależy to od tego, jak zamierzasz zamontować urządzenie, po prostu upewnij się, że złącza znajdują się pod urządzeniem, aby chronić je przed bezpośrednim deszczem.

Po wywierceniu można włożyć mikrofon do uchwytu i podłączyć kabel krosowy SMA i kabel krosowy USB (dostarczany z Voltaic V44).

Krok 4: Zainstaluj Stretch na Raspberry Pi 3

Przed zamontowaniem w prototypie Raspberry Pi 3 musi być skonfigurowany i mieć zainstalowany system operacyjny. W komputerach jednopłytkowych Raspberry Pi system operacyjny jest przechowywany na wymiennej karcie SD.

Użyłem Samsung Micro SD EVO+ 128 GB.

Aby zainstalować Stretch na karcie SD;

1. Pobierz Raspbian Stretch z Raspbian Stretch. Uwaga: ThinkBioT używa Stretch, ponieważ modele Coral Edgetpu są obecnie testowane tylko do wersji 1.13.0 TensorFlow, która nie była testowana na Debian Buster.
2. Upewnij się, że twoja karta SD jest sformatowana jako Fat32 zgodnie z tym przewodnikiem.
3. Postępuj zgodnie z jednym z poniższych samouczków (w zależności od typu systemu operacyjnego), aby zapisać obraz Stretch na karcie SD. Windows, Mac OS lub Linux
4. Opcjonalnie podłącz w tym momencie swój port Raspberry HMDI do ekranu.
5. Włóż kartę SD do gniazda w raspberry Pi i podłącz ją do zasilania. Początkowo zalecamy użycie oficjalnego zasilacza Raspberry, aby upewnić się, że podczas instalacji oprogramowania nie pojawią się żadne ostrzeżenia o zbyt niskim zasilaniu.

Uwaga: wybrałem pełną wersję Stretch) w przeciwieństwie do wersji „Lite”, ponieważ początkowe połączenie bezprzewodowe jest łatwiejsze do skonfigurowania za pomocą interfejsu graficznego. Dodatkowe funkcje są wyłączane przez skrypty ThinkBiot, gdy urządzenie jest w trybie polowym, więc GUI nie wymaga większego narzutu zasilania w terenie.

Krok 5: Połącz się z lokalną siecią WIFI przez SSH

Aby skonfigurować prototyp, musisz mieć możliwość połączenia się z Raspberry Pi w celu wymiany poleceń i przeglądania danych konfiguracyjnych. Początkowo korzystanie z graficznego interfejsu pulpitu może być łatwiejsze, dopóki nie połączysz się z SSH. Zalecamy, aby po wstępnej konfiguracji połączyć się przez terminal SSH bezpośrednio z wierszem poleceń, jak opisano na końcu samouczka.

1. Postępuj zgodnie z samouczkiem tutaj, aby połączyć się z naszym Raspberry Pi
2. Zaleca się również zainstalowanie Winscp, jeśli jesteś użytkownikiem Windows, ponieważ jest bardzo

Uwagi: W zależności od niezawodności Twojego Wi-Fi uznaliśmy, że konieczne jest łączenie się przez hotspoty naszych telefonów komórkowych. Skonfigurowanie tego umożliwi również komunikację z urządzeniem w terenie, w którym nie ma zewnętrznego Wi-Fi. Należy jednak uważać, aby nie przekroczyć limitów danych!

Krok 6: Zainstaluj Witty Pi 2

Płytka witty Pi służy do utrzymywania czasu systemowego, gdy Raspberry Pi jest zasilane, oraz do włączania i wyłączania go podczas cyklu działania ThinkBioT.

1. Najpierw otwórz terminal przez połączenie SSH lub lokalnie za pomocą opcji Pulpit, aby uzyskać informacje na temat otwierania i używania sesji terminala, kliknij tutaj.
2. Postępuj zgodnie z konfiguracją w dowcipnej dokumentacji Pi.
3. Uwaga: na pytanie „Usunąć pakiet fake-hwclock i wyłączyć demona ntpd? (zalecane) [t/n]” odpowiedz y. Na pytanie „Czy chcesz zainstalować Qt 5 dla działającego GUI? [t/n]” odpowiedz n
4. Po zainstalowaniu oprogramowania układowego odłącz Raspberry Pi od źródła zasilania i zamontuj płytkę na Raspberry Pi bez użycia śrub.
5. Podłącz Raspberry Pi z powrotem do zasilania i korzystając z instrukcji zawartych w dokumentacji Wittty Pi, zsynchronizuj czas i wyłącz Raspberry Pi. Aby wyłączyć i uruchomić, możesz po prostu nacisnąć dowcipny przycisk Pi od teraz.

Krok 7: Zamontuj elementy systemu w wewnętrznym zgłoszeniu pomocy

Użyłem niedrogiej akrylowej obudowy Raspberry Pi do zamontowania naszych podstawowych komponentów systemu, możesz zmienić kolejność i styl montażu. Użyłem słupków montażowych 2,5 M między każdą warstwą, aby umożliwić przepływ powietrza i wykorzystałem wewnętrzne otwory do montażu komponentów.

1. Montaż raspberry Pi (i dołączonego Witty Pi): Za pomocą śrub i mocowań dostarczonych z Witty Pi przymocuj go do jednej z płyt podstawy
2. Montaż Google Coral: Za pomocą 2 samoprzylepnych uchwytów do opasek kablowych przymocuj Coral do płyty podstawy za pomocą opasek kablowych, jak na powyższych obrazach
3. Montaż RockBlock: Ostrożnie użyj jednego słupka montażowego w otworze montażowym płytki drukowanej i otworze w płycie podstawy, a następnie dodaj samoprzylepny uchwyt opaski kablowej pod urządzeniem i opaską kablową, aby zatrzymać urządzenie. NIE dokręcaj zbyt mocno opaski kablowej, ponieważ możesz uszkodzić Rockblock. Upewnij się, że wybrałeś słupek montażowy o podobnej wysokości do Rockblock spoczywający na uchwycie opaski kablowej.
4. Zalecamy podłączenie kabla RockBlock w tym momencie, ponieważ może to być niewygodne po złożeniu urządzenia.
5. Ostrożnie przytnij nadmiar opaski kablowej za pomocą nożyc bocznych, nosząc okulary ochronne.
6. Połącz poszczególne warstwy obudowy razem ze słupkami montażowymi, w tym miejscu możesz potrzebować szczypiec w zależności od wielkości twoich dłoni.
7. Zamocuj haczyk samoprzylepny na poziomie podstawy kompletnej teraz obudowy komponentu.
8. NIE podłączaj w tym momencie RockBlock i Google Coral.

Krok 8: Zainstaluj TensorFlow Lite

1. Otwórz nowe okno terminala na pulpicie Raspberry Pi lub przez połączenie SSH i wprowadź następujące polecenia wiersz po wierszu, aby upewnić się, że instalacja Stretch jest aktualna. Pierwsza linia zbiera aktualizacje, druga linia instaluje aktualizacje, a trzecia restartuje raspberry Pi, aby ponownie uruchomić świeże z nowymi plikami.

sudo apt-get aktualizacje sudo apt-get aktualizacja sudo reboot

2. Teraz, aby zainstalować TensorFlow Lite 1.13.0, wprowadź następujące polecenia wiersz po wierszu. To, co dzieje się w tym fragmencie kodu, polega na tym, że wymagania dla TensorFlow Lite są instalowane, a następnie wszystkie poprzednie wersje są odinstalowywane, jeśli istnieją (aby uniknąć konfliktów), a wstępnie skompilowany plik binarny TensorFlow Lite jest pobierany z mojego repozytorium i instalowany.

UWAGA: Ponieważ niektóre z nich są dość dużymi plikami, ich instalacja może zająć trochę czasu i wymaga stabilnego połączenia internetowego i dobrego zasilania. Odkryłem, że moje australijskie połączenie szerokopasmowe spowodowało, że proces zgłaszał błędy, więc musiałem użyć połączenia 4G przez mój mobilny hotspot, które działało idealnie.

sudo apt-get install -y libhdf5-dev libc-ares-dev libeigen3-devsudo pip3 zainstaluj keras_applications==1.0.7 --no-deps sudo pip3 zainstaluj keras_preprocessing==1.0.9 --no-deps sudo pip3 zainstaluj h5py= =2.9.0 sudo apt-get install -y openmpi-bin libopenmpi-dev sudo apt-get install -y libatlas-base-dev pip3 install -U --user makieta na sześć kół sudo pip3 odinstaluj tensorflow wget https://github. com/mefitzgerald/Tensorflow-bin/raw/master/tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl sudo pip3 zainstaluj tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl

3. Przetestuj swoją instalację za pomocą poniższego skryptu, po prostu wpisz python3 (w terminalu), aby rozpocząć monit Pythona (wskazywany przez >>>). Następnie importujesz TensorFlow (abyś mógł użyć jego metod) i używasz metody wersji, dzięki której zwraca numer wersji, jeśli twoja instalacja się powiodła, a następnie używasz exit(), aby zamknąć monit Pythona.

Python3

>> import tensorflow >>> tensorflow._wersja_ 1.13.0 >>> exit()

Krok 9: Zainstaluj Google Coral Edge TPU

Koral Google będzie używany do wnioskowania podczas zadań klasyfikacji i musi być skonfigurowany z własnym oprogramowaniem układowym. Podobnie jak w przypadku konfiguracji Tensorflow, wymaga to stabilnego środowiska pobierania, więc zreplikuj połączenie sieciowe z poprzedniego kroku.

1. Nie podłączaj jeszcze usb Google Coral, otwórz terminal (lokalnie na pulpicie raspberry Pi lub przez SSH).
2. Postępuj zgodnie z samouczkiem pod adresem https://coral.withgoogle.com/docs/accelerator/get-started/#set-up-on-linux-or-raspberry-pi, aby zainstalować i przetestować oprogramowanie układowe Google Coral.

Krok 10: Zainstaluj ThinkBioT

1. Otwórz okna terminala lokalnie na pulpicie Raspberry Pi lub przez SSH.

2. Wprowadź następujący wiersz kodu, aby pobrać skrypt instalacyjny ThinkBioT.

sudo wget -O installThinkBioT.sh

3. Teraz wprowadź poniższy kod, aby rozpocząć instalację.

sudo sh installThinkBioT.sh

4. Po zakończeniu instalacji wprowadź następujące informacje, aby bezpiecznie ponownie uruchomić Raspberry Pi

ponowne uruchomienie sudo

5. Teraz po zalogowaniu się do raspberry Pi powinieneś mieć nowy plik w swoim menu głównym, czyli bazę danych o nazwie tbt_database i 2 nowe katalogi, katalog ThinkBioT zawierający wszystkie skrypty ThinkBioT oraz katalog pyrockblock zawierający bibliotekę rockblock.

Krok 11: Zakończ budowę

Teraz jesteśmy w fazie kompletacji sprzętu, rzeczywisty fizyczny układ urządzenia zależy od obudowy, jednak prosty sposób na ukończenie projektu znajduje się poniżej;

1. Za pomocą samoprzylepnego haczyka i pętelki zakryj power bank i podstawę swojej obudowy raspberry pi. Aby upewnić się, że jest wyrównany, uznałem, że najlepiej dopasować zarówno haczyk, jak i pętelkę do powierzchni (na przykład jedna warstwa kleju jest przymocowana do baterii, a warstwy haczyka i pętelki dociskają się do siebie, a końcowa warstwa kleju jest odsłonięta), a następnie dociśnij całą partię do wewnętrznej powierzchni obudowy.
2. Teraz powinieneś mieć zarówno obudowę z raspberry pi, RockBlock i Google Coral, jak i power bank podłączony do obudowy ThinkBioT. Teraz po prostu odetnij zaczep i pętlę i powtórz czynność dla SoundBlaster Play 3!.
3. Uporządkuj kable, użyłem dodatkowych samoprzylepnych uchwytów do kabli, aby móc porządnie związać kable za pomocą opasek zaciskowych.
4. Nie podłączaj baterii do dowcipnego gniazda zasilania Pi.
5. Ostrożnie przymocuj kabel SMA do złącza SMA na bloku skalnym.
6. Podłącz mikrofon primo do SoundBlaster Play 3!
7. Możesz również podłączyć Rockblock do raspberry Pi, ale łatwiej jest go odłączyć, dopóki nie zapoznasz się z działaniem systemu.

Krok 12: Wodoodporny czujnik bioakustyczny

W zależności od tego, gdzie zamierzasz korzystać z urządzenia, możesz wymagać wodoodporności.

Użyłem sugru do uszczelnienia portów w obudowie i złącza na panelu słonecznym, jak na zdjęciu, ale może się okazać, że uszczelniacz silikonowy lub morski działa równie dobrze. Wybrałem klej silikonowy, który można formować, ponieważ nie chciałem, aby którykolwiek dostał się do stawów i potencjalnie powodował otwarte obwody.

Krok 13: Użyj czujnika bioakustycznego

Po ukończeniu budowy sprzętu oprogramowanie i jego użytkowanie są omówione w poniższych samouczkach;

Część 2. Modele krawędzi Tensorflow Lite dla ThinkBioT

www.instructables.com/id/ThinkBioT-Model-With-Google-AutoML/

Część 3. Obsługa ThinkBioT

do potwierdzenia