Часть 1. Сборка оборудования автономного биоакустического датчика ThinkBioT: 13 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

ThinkBioT стремится предоставить программную и аппаратную основу, разработанную в качестве технологической основы для поддержки дальнейших исследований, обрабатывая мелкие детали сбора, предварительной обработки, передачи данных и задач визуализации, позволяя исследователям сосредоточиться на своих соответствующих мероприятиях по классификации и сбору биоакустических показателей..

Этот прототип все еще находится в разработке, и поэтому я бы рекомендовал дождаться завершения всех руководств из серии ThinkBioT.:) Чтобы быть в курсе последних новостей, следите за ThinkBioT Github по адресу

Шаг 1. Соберите компоненты

Соберите компоненты, перечисленные в файле ведомости материалов (прилагается). Основные электронные компоненты перечислены с соответствующими названиями торговых марок и не являются взаимозаменяемыми, остальные, включая корпус, могут быть заменены на общие эквиваленты.

Шаг 2. Соберите необходимые инструменты

Чтобы создать этот прототип, убедитесь, что у вас есть как минимум следующие инструменты;

• Электродрель с кольцевой пилой 24 мм и большой набор пластиковых бит
• Отвертка с крестообразным шлицем # 1
• Бокорезы (или острые ножницы)
• Маленькие плоскогубцы (игольчатые или стандартные)
• Безопасные очки

Обратите внимание: плоскогубцы не являются обязательными и требуются только для пользователей, которым сложно работать с мелкими компонентами.

Шаг 3. Подготовьте корпус

Надев защитные очки, просверлите отверстия для разъемов в корпусе.

Вам понадобится 3 отверстия

1. Водонепроницаемый разъем USB для монтажа на панели - используйте кольцевую пилу или шаговое сверло.
2. Корпус микрофона - используйте большое сверло
3. Проходной разъем SMA (M-M)

Если вы используете корпус Evolution 3525, мы рекомендуем просверлить плоскую панель на противоположной стороне корпуса. Однако это действительно зависит от того, как вы собираетесь установить устройство, просто убедитесь, что разъемы находятся под устройством, чтобы защитить от прямого дождя.

После просверливания вы можете вставить микрофон в крепление и подключить соединительный кабель SMA и соединительный кабель USB (входит в комплект Voltaic V44).

Шаг 4: установите Stretch на Raspberry Pi 3

Перед установкой в прототип Raspberry Pi 3 необходимо настроить и установить операционную систему. В одноплатных компьютерах Raspberry Pi операционная система хранится на съемной SD-карте.

Я использовал Samsung Micro SD EVO + 128 ГБ.

Чтобы установить Stretch на SD-карту;

1. Загрузите Raspbian Stretch из Raspbian Stretch. Обратите внимание: ThinkBioT использует Stretch, поскольку модели Coral Edgetpu в настоящее время тестируются только до версии 1.13.0 TensorFlow, которая не тестировалась на Debian Buster.
2. Убедитесь, что ваша SD-карта отформатирована как Fat32 в соответствии с этим руководством.
3. Следуйте одному из приведенных ниже руководств (в зависимости от типа вашей операционной системы), чтобы записать растянутое изображение на SD-карту. Windows, Mac OS или Linux
4. При желании на этом этапе подключите порт Raspberry HMDI к экрану.
5. Вставьте SD-карту в слот на raspberry Pi и подключите ее к источнику питания. Первоначально мы бы рекомендовали использовать официальный блок питания Raspberry, чтобы во время установки программного обеспечения не возникало предупреждений о недостаточном питании.

Обратите внимание: я выбрал полную версию Stretch) в отличие от версии Lite, поскольку первоначальное беспроводное соединение проще настроить с помощью графического интерфейса. Дополнительные функции отключаются сценариями ThinkBiot, когда устройство находится в полевом режиме, поэтому графический интерфейс не требует больших затрат энергии в полевых условиях.

Шаг 5: подключитесь к локальной сети Wi-Fi через SSH

Для настройки прототипа вам потребуется возможность подключиться к Raspberry Pi для обмена командами и просмотра данных настройки. Сначала вам может быть проще использовать графический интерфейс рабочего стола, пока вы не подключите SSH. Мы рекомендуем, чтобы после первоначальной настройки вы подключались через терминал SSH непосредственно к командной строке, как описано в конце руководства.

1. Следуйте инструкциям здесь, чтобы подключиться к нашему Raspberry Pi
2. Также рекомендуется установить Winscp, если вы являетесь пользователем wndows, так как это очень

Примечания: В зависимости от надежности вашего Wi-Fi мы сочли необходимым подключаться через точки доступа наших мобильных телефонов. Эта настройка также позволит вам общаться с вашим устройством в полевых условиях, где нет внешнего Wi-Fi. Но нужно следить за тем, чтобы вы не превышали лимиты данных!

Шаг 6: установите Witty Pi 2

Плата witty Pi используется для сохранения системного времени, когда ваш Raspberry Pi включен, а также для его включения и выключения во время рабочего цикла ThinkBioT.

1. Сначала откройте терминал через ваше SSH-соединение или локально через опцию Desktop, для получения информации о том, как открыть и использовать сеанс терминала, нажмите здесь.
2. Следуйте настройке в остроумной документации Pi.
3. Примечание: на вопрос «Удалить пакет fake-hwclock и отключить демон ntpd? (Рекомендуется) [y / n]» ответьте y. На вопрос «Вы хотите установить Qt 5 для работы с графическим интерфейсом? [Да / нет]» ответьте n
4. После установки прошивки отключите Raspberry Pi от источника питания и установите плату на Raspberry Pi, пока не пользуетесь винтами.
5. Подключите Raspberry Pi обратно к источнику питания и, используя инструкции в документации Wittty Pi, синхронизируйте время и выключите Raspberry Pi. Чтобы выключить и начать, вы можете просто нажать остроумную кнопку Pi с этого момента.

Шаг 7. Установите компоненты системы во внутреннюю опору

Я использовал недорогой акриловый корпус Raspberry Pi для монтажа наших основных компонентов системы, вы можете изменить порядок и стиль монтажа. Я использовал монтажные стойки 2,5 м между каждым слоем, чтобы обеспечить поток воздуха, и использовал внутренние отверстия для крепления компонентов.

1. Установка Raspberry Pi (и прикрепленного Witty Pi): с помощью винтов и креплений, поставляемых с Witty Pi, прикрепите его к одной из базовых пластин.
2. Установка Google Coral: с помощью 2 клейких креплений для кабельных стяжек прикрепите Coral к опорной плите с помощью кабельных стяжек, как показано на изображениях выше.
3. Установка RockBlock: Осторожно используйте одну монтажную стойку в монтажном отверстии печатной платы и отверстии в опорной пластине, затем добавьте клейкое крепление для кабельной стяжки под устройством и кабельную стяжку, чтобы устройство не двигалось. НЕ затягивайте кабельную стяжку слишком сильно, так как вы можете повредить Rockblock. Убедитесь, что вы выбрали монтажную стойку такой же высоты, как Rockblock, опирающийся на крепление для кабельной стяжки.
4. Мы рекомендуем подключить кабель RockBlock на этом этапе, так как это может быть неудобно после сборки устройства.
5. Осторожно обрезайте лишнюю длину кабельной стяжки с помощью боковых ножниц, надев защитные очки.
6. Соедините отдельные слои корпуса вместе с монтажными стойками. На этом этапе вам могут потребоваться плоскогубцы, в зависимости от размера ваших рук.
7. Прикрепите липкий крючок к основанию уже готового ящика с компонентами.
8. НЕ подключайте RockBlock и Google Coral на этом этапе.

Шаг 8: установите TensorFlow Lite

1. Откройте новое окно терминала на рабочем столе Raspberry Pi или через SSH-соединение и введите следующие команды построчно, чтобы убедиться, что ваша установка Stretch обновлена. Первая строка собирает обновления, вторая строка устанавливает обновления, а третья перезагружает Raspberry Pi для перезапуска с новыми файлами.

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade sudo reboot

2. Теперь, чтобы установить TensorFlow Lite 1.13.0, введите следующие команды построчно. В этом фрагменте кода происходит то, что требования для TensorFlow Lite установлены, все предыдущие версии удаляются, если они существуют (во избежание конфликтов), а предварительно скомпилированный двоичный файл TensorFlow Lite загружается из моего репозитория и устанавливается.

ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: поскольку некоторые из этих файлов являются довольно большими, установка может занять некоторое время и требует стабильного подключения к Интернету и хорошего источника питания. Я обнаружил, что мое широкополосное соединение в Австралии вызывало ошибки, поэтому мне пришлось использовать соединение 4G через мою мобильную точку доступа, которое работало отлично.

sudo apt-get install -y libhdf5-dev libc-ares-dev libeigen3-devsudo pip3 install keras_applications == 1.0.7 --no-deps sudo pip3 install keras_preprocessing == 1.0.9 --no-deps sudo pip3 install 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 six wheel mock sudo pip3 uninstall tensorflow wget https:// github. com / mefitzgerald / Tensorflow-bin / raw / master / tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl sudo pip3 install tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl

3. Проверьте свою установку с помощью следующего сценария, приведенного ниже. Просто введите python3 (в терминале), чтобы запустить приглашение python (обозначенное >>>). Затем вы импортируете TensorFlow (так что вы можете использовать его методы) и используете метод версии, посредством чего он возвращает номер версии, если ваша установка прошла успешно, затем вы используете exit (), чтобы закрыть приглашение python.

python3

>> import tensorflow >>> tensorflow._ version_ 1.13.0 >>> exit ()

Шаг 9. Установите Google Coral Edge TPU

Коралл Google будет использоваться для вывода во время задач классификации и должен быть настроен с собственной прошивкой. Подобно настройке Tensorflow, для этого требуется стабильная среда загрузки, поэтому реплицируйте сетевое соединение с предыдущего шага.

1. Пока не подключайте USB-порт Google Coral, откройте терминал (локально на рабочем столе Raspberry Pi или через SSH).
2. Следуйте инструкциям на странице https://coral.withgoogle.com/docs/accelerator/get-started/#set-up-on-linux-or-raspberry-pi, чтобы установить и протестировать прошивку Google Coral.

Шаг 10: установите ThinkBioT

1. Откройте окна терминала локально на рабочем столе Raspberry Pi или через SSH.

2. Введите следующую строку кода, чтобы загрузить сценарий установки ThinkBioT.

sudo wget -O installThinkBioT.sh https://github.com/mefitzgerald/ThinkBioT/raw/master/installThinkBioT.sh"

3. Теперь введите приведенный ниже код, чтобы начать установку.

sudo sh installThinkBioT.sh

4. После завершения установки введите следующее, чтобы безопасно перезагрузить Raspberry Pi.

перезагрузка sudo

5. Теперь, когда вы входите в raspberry Pi, у вас должен быть новый файл в вашем домашнем меню, который представляет собой вашу базу данных с именем tbt_database и 2 новых каталога: каталог ThinkBioT, содержащий все сценарии ThinkBioT, и каталог pyrockblock, содержащий библиотеку rockblock..

Шаг 11: Завершение строительства

Сейчас мы находимся на этапе завершения аппаратного обеспечения, фактическая физическая компоновка вашего устройства зависит от вашего корпуса, однако простой способ завершить проект представлен ниже;

1. С помощью липкого крючка и петли накройте блок питания и основание вашего корпуса raspberry pi. Чтобы обеспечить выравнивание, я счел, что лучше всего прикрепить и крючок, и петлю к поверхности (например, один слой клея прикреплен к батарее, а слои крючка и петли прижимаются друг к другу, а последний слой клея не покрыт), затем запрессовать всю партию на внутреннюю поверхность корпуса.
2. Теперь у вас должен быть корпус с raspberry pi, RockBlock и Google Coral, а также блок питания, прикрепленный к корпусу ThinkBioT. Теперь просто перережьте крючок и петлю и повторите действие для SoundBlaster Play 3 !.
3. Убирая кабели, я использовал дополнительные клейкие крепления для кабелей, чтобы аккуратно связать кабели с помощью кабельных стяжек.
4. Не подключайте аккумулятор к розетке остроумного Pi.
5. Аккуратно подключите кабель SMA к разъему SMA на рок-блоке.
6. Подключите основной микрофон к SoundBlaster Play 3!
7. Вы также можете подключить Rockblock к Raspberry Pi, но проще оставить его отключенным, пока вы не ознакомитесь с работой системы.

Шаг 12: водостойкость биоакустического датчика

В зависимости от того, где вы собираетесь использовать устройство, вам может потребоваться гидроизоляция.

Я использовал sugru для уплотнения портов в корпусе и разъема на солнечной панели, как показано на рисунке, но вы можете обнаружить, что силикон или герметик / силикон морского класса работают так же хорошо. Я выбираю пластичный силиконовый клей, так как я не хотел, чтобы он попал в стыки и потенциально мог вызвать разрыв цепи.

Шаг 13: используйте свой биоакустический датчик

Теперь, когда вы завершили сборку оборудования, программное обеспечение и его использование описаны в следующих руководствах;

Часть 2. Модели Tensorflow Lite Edge для ThinkBioT

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

Часть 3. Работа с ThinkBioT

tbc