使用Azure存储的运动传感器监控摄像头

描述

概述

在这个项目中，我们将使用运行Windows 10 IoT的Raspberry Pi 2来监控 PIR 运动传感器，该传感器触发 USB 网络摄像头拍摄照片并使用 C#将其上传到Microsoft Azure 存储。此外，我们将连接一个 LED 作为简单的状态指示器。我们还将创建一个Microsoft Azure Web App网站，以便从任何支持互联网的设备远程查看图片。

该项目面向有兴趣了解有关在 Raspberry Pi 2 和/或 Microsoft Azure 服务上运行的 Windows 10 IoT 的更多信息的初学者。它假定您具有一些 C# 的基本知识，但不一定了解 Raspberry Pi 或 Azure/ASP.NET 编程。这个项目中的所有代码都是用 Microsoft 的Visual Studio 2015 Community Edition（有史以来最好的 IDE，毫无疑问）的免费版本编写的。

该项目可以看作具有以下不同的部分：

     • 运动检测器（PIR 传感器）

     • 照相机、拍照件（Webcam）

     • “将图片文件上传到 Azure 存储”部分 (Azure)

     • 一个简单的 LED 状态灯 (LED)

     • 还有一个单独的 Azure 网站，显示从 Azure 存储中最新上传的照片（ASP.NET 网站）

我有意构建代码以尽可能清楚地标记和分割上述代码区域，以防您只对学习特定部分感兴趣（例如，“从网络摄像头拍照”，或“从 Raspberry 检测运动” π”）。

注意：最后一个 Azure 网站部分是可选的。Azure 门户提供了一种在线查看所有上传照片的方法。但是你会发现创建一个提供更好查看体验的 Azure 网站非常容易。

在现实世界中，此解决方案最好作为无头应用程序运行，但此处将其作为通用 Windows 应用程序(C#) 提供，以帮助您在屏幕上监视各种状态并使所有逻辑更易于调试。您应该能够非常轻松地修改应用程序以在 Windows 10 IoT 的无头模式下运行（请注意，该应用程序仍将按预期运行，没有附加屏幕输出）。

启动时，应用程序会初始化 GPIO 端口（用于 PIR 传感器读取和 LED 显示）和网络摄像头。一个函数绑定到 PIR 信号引脚的“ValueChanged”类型的事件处理程序，在检测到运动时调用。它调用函数使用 USB 网络摄像头拍照，然后将图像上传到Microsoft Azure Blob Storage。

树莓派配置

此解决方案要求 Raspberry Pi 具有 Internet 连接，以便将图片上传到 Azure。它可以使用有线网络连接，尽管在现实世界的安装中这在逻辑上可能不可行。USB Wi-Fi加密狗也可以使用。本文介绍将 Raspberry Pi 的 Wi-Fi 连接到网络的步骤。

该解决方案还依赖于 USB 网络摄像头（任何兼容 Windows 10 的网络摄像头都可以）。在启动应用程序之前插入相机并确保 Raspberry Pi 能够识别它。当它被识别并准备好使用时，您会在 IoT 启动桌面屏幕上的已连接设备列表中看到它（注意：它可能不会在其描述中显示“网络摄像头”）。

PIR 运动传感器

在使用不同的传感器类型进行测试后，我发现PIR（热释电“被动”红外线）是该解决方案的完美选择。它们价格低廉、体积小、功耗低，并且可以有效地检测合理距离内的人体运动（Adafruit的网站上有一篇关于PIR 传感器工作原理的精彩文章）。其他可用于代替 PIR 的传感器可能包括红外线断束、超声波测距仪或磁性门开关（在开门时触发）。

。您可以参考此示例项目。

LED 状态灯

该项目包括一个用作状态指示灯的LED接线。点亮时，PIR 运动传感器已准备好感应运动。它会在网络摄像头拍摄照片并上传到Microsoft Azure 存储时关闭，然后在准备好再次检测运动时重新打开。

解决方案的其他组件本身不需要 LED 代码和接线即可工作。它只是作为解决方案的简单状态指示灯添加。它还演示了 GPIO 输出信号编码的使用（相对于用于 PIR 传感器的 GPIO 输入信号编码）。

LED 逻辑从 InitializeGPIO() 函数开始，我们在其中指定使用 GPIO 引脚 5 为 LED 供电。还有一个简单的 ShowLED() 函数来控制 LED 灯（传入 TRUE 以打开灯，传入 FALSE 以关闭灯）。当系统准备就绪并等待检测到移动时，我们打开 LED，当系统忙于上传图片时，我们将其关闭。

上传到 Microsoft Azure 逻辑

从客户端应用程序处理 Azure 文件非常容易，您将在将文件上传到我们的 Azure Blob 存储所需的一个函数中看到，该函数恰当地命名为 UploadPictureToAzure()。前几行从 3 个 Azure 类变量中收集我们的 Azure 凭据信息和 Azure 容器名称，然后用于获取对 blob 容器的引用。然后最后一行从 CloudBlockBlob 对象调用异步上传函数。非常简单，不是吗？

不要忘记用您的实际 Azure 值更新这些行（在 MainPage.xaml.cs 的顶部）（如果您还没有这些值，您将从下一节中获得这些值）：

 

private readonly string Azure_StorageAccountName = "";

private readonly string Azure_ContainerName = "";

private readonly string Azure_AccessKey = "";

注意：PiMotionSensorPhotoUpload项目使用WindowsAzure.Storage NuGet 包。当您第一次编译项目时，这应该会使用默认的 Visual Studio 选项自动安装。如果没有，您需要在解决方案资源管理器中右键单击该项目并选择“管理 NuGet 程序包”，然后搜索并安装“WindowsAzure.Storage”

微软 Azure（项目要求）

我们需要设置一个Azure 存储帐户（将照片存储为 blob）和一个 Azure Web 应用程序（托管查看图片的网站）。

我们将利用的一个方便的功能是您可以使用以下 URL 格式轻松直接地访问存储帐户中的 blob：

http://<存储帐户名称>.blob.core.windows.net/<容器名称>/

示例：  http ://raspberrypiproject.blob.core.windows.net/images/PICTURE.JPG

设置 Azure 存储

在 Azure 门户中，按照以下说明创建 Azure 存储的新实例：

(1) 点击NEW (2) 点击DATA + STORAGE (3) 点击STORAGE ACCOUNT (4) 点击CREATE

然后它会提示您输入存储帐户的名称（任何名称都可以，但请记住它，因为我们稍后会引用它）并查看/选择其他详细信息，如定价层和订阅帐户以将其绑定到。完成后单击“创建”。

创建存储帐户可能需要几分钟时间。要检查状态，您可以监视门户底部的通知。创建存储帐户后，它将显示联机状态并可供使用。

单击存储帐户以显示其摘要页面，然后单击容器。将容器视为文件分组。创建一个新容器并记住名称。这将是我们上传图片的区域。

复制存储访问密钥

创建存储帐户时，Azure 会生成两个 512 位存储访问密钥，每当外部代码访问存储帐户时，这些密钥都会用于身份验证。通过提供两个存储访问密钥，Azure 使你能够重新生成其中一个密钥，而不会中断你的存储服务或对该服务的访问。

在 Azure 门户中，使用仪表板上的管理密钥复制存储访问密钥以在连接字符串中使用。连接字符串需要存储帐户名称和用于身份验证的访问密钥。

1. 在 Azure 门户中，单击存储，然后单击存储帐户的名称以打开仪表板。

2. 单击管理密钥。（“管理访问密钥”窗口打开。）

3. 要复制存储访问密钥（主要或次要），请选择密钥文本。然后单击鼠标右键，然后单击“复制”。

我们需要在将图片上传到 Azure 的 Raspberry Pi 代码区域使用存储帐户名称、容器名称和存储访问密钥。我们还将在查看图像的 Azure 网站代码区域中使用它们。

创建 Azure Web 应用程序

这个项目实际上是围绕 Raspberry Pi 方面的事情，但我们会让你很容易地创建这个 Azure 网站部分，即使你除了运行上面的说明来设置 Azure 存储帐户之外没有其他经验。

在 Azure 门户中，按照以下说明创建将托管我们网站的 Azure Web 应用程序的新实例：

(1) 点击NEW (2) 点击WEB + MOBILE (3) 点击WEB APP (4) 填写App Name（这个名字会显示在你的网站URL中）&审核/选择其他参数
(5) 点击CREATE

Azure 可能需要几分钟才能完全创建您的站点（您可以从 Azure 门户的仪表板监控进度）

当我们还在 Azure 门户中时，我们还需要一件东西。单击 Azure 门户中新创建的 WebApp 以弹出其详细信息窗口。

单击顶部菜单中的“获取发布配置文件”按钮，它会下载一个 *.publishsettings 文件。我们稍后将使用此文件来轻松发布网站。

Visual Studio 2015 中的 AzureWebsite 解决方案

当您从GitHub下载代码时，您会看到一个解决方案文件同时包含 Raspberry Pi 客户端应用程序和 ASP 网站。这样做只是为了方便。Raspberry Pi 项目是要启动的默认项目，因此您需要右键单击 AzureWebsite 项目并选择“设置为启动项目”以使用该网站项目。

打开 Web.config 文件并找到第 12 和 13 行中定义的键。  

在第 12 行中，将文本ENTER_YOUR_ACCOUNT_NAME_HERE替换 为您之前设置的存储帐户名称。还将文本ENTER_YOUR_ACCOUNT_KEY_HERE替换为您之前设置的存储访问密钥之一。

在第 13 行，将文本ENTER_YOUR_CONTAINER_NAME_HERE替换为 您之前设置的存储容器的名称。

这些就是您需要进行的所有更改！您可以通过按F5来测试更改，以启动调试器。该网站应该出现，如果您有任何图片上传到您的存储容器，您现在就会看到它们（但您可能还没有任何图片）。

注意：如果您收到有关“Microsoft.CodeDom.Providers.DotNetCompilerPlatform”的错误，请确保通过 Visual Studio 中的“管理 NuGet 包”选项安装或升级 NUGET 包。我已经看到 Visual Studio 2015 的全新安装抛出此错误，直到包升级。

运行本地调试版本后，即可轻松发布到 Azure 站点。在 Visual Studio 2015 中，选择BUILD、PUBLISH AZUREWEBSITE。在“Publish Web”窗口中，选择左上角的第一个选项PROFILE。然后选择导入选项。文件选择器窗口将让您选择您刚刚在上述步骤中下载的 *.publishsettings 文件。此时，您可以永久发布您的站点，或者直到您通过 Azure 门户将其删除。发布设置现在将保存在您的项目中以供将来使用（它存储在解决方案的 Properties/PubilshProfiles 文件夹中，仅供参考）。

获取要编译的解决方案

（证书）

从 GitHub 下载代码以进行编译后，您需要快速完成一件事情。您需要从您的 PC 输入一个证书（因为这是一个 Windows 通用应用程序，它需要一个证书来编译）。

在 Visual Studio 中打开代码后，请执行以下步骤：

1) 在解决方案资源管理器中，从项目中删除“ PiMotionSensorPhotoUpload_TemporaryKey.pfx ”文件（右键单击并选择删除）。

2) 在Solution Explorer中，双击“ Package.appxmanifest ”，然后会弹出 Package properties 窗口。

3) 单击“打包”选项卡（选项卡横跨顶部）

4) 点击选择证书按钮

5) 在弹出的窗口中，打开“ Configure Certificate ”下拉菜单并选择“ Create test certificate... ”

6) 证书窗口会要求输入名称（输入你想要的任何名称）和密码（任何密码，必须是6个字符）

现在尝试编译，一切都会好起来的。

还有一点需要注意，特别是如果您从 GitHub 下载 ZIP 文件的代码：确保解决方案文件的文件夹路径（“PiMotionSensorPhotoUpload.sln”所在的文件夹）少于 256 个字符。如果文件夹路径太大，您将收到大量编译错误，主要源于无法恢复所有 NuGet 包的主要错误。要修复此问题，请将解决方案文件夹（“PiMotionSensorPhotoUpload.sln”所在的文件夹）复制到 C 盘的根目录，然后再次尝试打开/编译。

概括

如您所见，为运行Windows 10 IoT的Raspberry Pi开发应用程序并与Azure 存储集成非常容易。之前对 C# 有一点经验的 Raspberry Pi 新手会发现自己很熟悉。丰富的Visual Studio环境和强大的调试体验，将帮助您了解更多树莓派的特性。