Bagian 1. Pembuatan Perangkat Keras Sensor Bio-akustik Otonom ThinkBioT: 13 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

ThinkBioT bertujuan untuk menyediakan kerangka kerja perangkat lunak dan perangkat keras, yang dirancang sebagai tulang punggung teknologi untuk mendukung penelitian lebih lanjut, dengan menangani hal-hal kecil pengumpulan data, pra-pemrosesan, transmisi data, dan tugas visualisasi yang memungkinkan para peneliti untuk fokus pada tugas pengumpulan metrik Klasifikasi dan Bioakustik masing-masing..

Prototipe ini masih dalam pengembangan dan karena itu saya akan merekomendasikan menunggu sampai semua tutorial dalam seri ThinkBioT selesai.:) Untuk berita terbaru pantau terus ThinkBioT Github di

Langkah 1: Kumpulkan Komponen

Kumpulkan komponen yang tercantum dalam file Bill Of Materials (terlampir). Komponen elektronik inti terdaftar dengan nama merek masing-masing dan tidak dapat dipertukarkan, sisanya termasuk kasing dapat diganti dengan setara generik.

Langkah 2: Kumpulkan Alat yang Diperlukan

Untuk membuat prototipe ini, pastikan Anda memiliki setidaknya alat berikut;

• Bor Listrik dengan lubang 24mm, dan set bit plastik besar yang sesuai
• Obeng kepala Phillips #1
• Pemotong samping (atau gunting tajam)
• Tang Kecil (hidung jarum atau standar)
• Kacamata pengaman

Harap dicatat: Tang adalah opsional dan hanya diperlukan untuk pengguna yang menemukan komponen kecil sulit untuk ditangani

Langkah 3: Siapkan Kandang

Mengenakan kacamata pengaman, bor lubang untuk konektor di enklosur.

Anda akan membutuhkan 3 lubang

1. Konektor pemasangan panel tahan air USB - gunakan gergaji lubang atau mata bor stepper.
2. Penutup mikrofon - gunakan mata bor besar
3. SMA melewati konektor (M-M)

Jika Anda menggunakan kasing Evolution 3525, kami sarankan untuk mengebor panel datar di sisi yang berlawanan dari enklosur. Namun itu benar-benar tergantung pada bagaimana Anda ingin memasang unit, pastikan konektor berada di bawah unit untuk melindungi dari hujan langsung.

Setelah dibor, Anda dapat memasukkan mikrofon ke dalam dudukan dan menghubungkan kabel patch SMA dan kabel patch USB (disertakan dengan Voltaic V44).

Langkah 4: Instal Peregangan di Raspberry Pi 3

Sebelum dipasang di prototipe, Raspberry Pi 3 harus dikonfigurasi dan memiliki sistem operasi yang diinstal. Di komputer papan tunggal Raspberry Pi, sistem operasi disimpan pada kartu SD yang dapat dilepas.

Saya menggunakan Samsung Micro SD EVO+ 128GB.

Untuk menginstal Stretch ke kartu SD Anda;

1. Unduh Peregangan Raspbian dari Peregangan Raspbian. Harap diperhatikan: ThinkBioT menggunakan Stretch karena model Coral Edgetpu saat ini hanya diuji hingga versi 1.13.0 dari TensorFlow, yang tidak diuji pada Debian Buster.
2. Pastikan kartu SD Anda diformat sebagai FAT32 sesuai panduan ini.
3. Ikuti salah satu tutorial di bawah ini (tergantung pada jenis sistem Operasi Anda) untuk menulis gambar Stretch ke kartu SD Anda. Windows, Mac OS atau Linux
4. Secara opsional, sambungkan port HMDI raspberry Anda ke layar pada saat ini.
5. Masukkan kartu SD Anda ke dalam slot pada raspberry Pi dan sambungkan ke daya. Awalnya kami akan merekomendasikan menggunakan PSU Raspberry resmi untuk memastikan tidak ada peringatan di bawah daya yang terjadi selama instalasi perangkat lunak..

Harap diperhatikan: Saya telah memilih versi lengkap dari Stretch) sebagai lawan dari versi 'Lite' karena koneksi nirkabel awal lebih mudah diatur dengan antarmuka grafis. Fitur tambahan dinonaktifkan oleh skrip ThinkBiot saat perangkat dalam mode lapangan sehingga GUI tidak memerlukan overhead daya yang lebih besar di lapangan.

Langkah 5: Hubungkan ke Jaringan WIFI Lokal Anda Melalui SSH

Untuk mengatur prototipe, Anda harus dapat terhubung ke Raspberry Pi untuk bertukar perintah dan melihat data pengaturan. Awalnya Anda mungkin merasa lebih mudah untuk menggunakan antarmuka desktop grafis sampai Anda menghubungkan SSH Anda. Kami akan merekomendasikan bahwa setelah pengaturan awal Anda terhubung melalui terminal SSH langsung ke baris perintah, seperti yang dijelaskan di akhir tutorial.

1. Ikuti tutorial di sini untuk terhubung ke Raspberry Pi kami
2. Disarankan juga untuk menginstal Winscp jika Anda adalah pengguna wndows, karena sangat

Catatan: Tergantung pada keandalan Wifi Anda, kami merasa perlu untuk terhubung melalui hotspot ponsel kami. Menyiapkan ini juga akan memungkinkan Anda untuk berkomunikasi dengan unit Anda di bidang di mana tidak ada WiFi eksternal. Tetapi Anda harus berhati-hati agar tidak melebihi batas data Anda!

Langkah 6: Instal Witty Pi 2

Papan Pi yang cerdas digunakan untuk menjaga waktu sistem saat Raspberry Pi Anda dihidupkan dan untuk menyalakan dan mematikannya selama siklus operasi ThinkBioT.

1. Pertama buka terminal melalui koneksi SSH Anda atau secara lokal melalui opsi Desktop, untuk informasi tentang cara membuka dan menggunakan sesi terminal, silakan klik di sini.
2. Ikuti pengaturan dalam dokumentasi Pi yang cerdas.
3. Catatan: ketika ditanya "Hapus paket hwclock palsu dan nonaktifkan daemon ntpd? (disarankan) [y/n] " balas y. Ketika ditanya "Apakah Anda ingin menginstal Qt 5 untuk menjalankan GUI? [y/n] " balas n
4. Setelah firmware terinstal, lepaskan Raspberry Pi dari sumber listrik dan pasang papan pada Raspberry Pi tanpa menggunakan sekrup.
5. Colokkan kembali Raspberry Pi ke daya dan gunakan instruksi dalam dokumentasi Wittty Pi, sinkronkan waktu dan matikan Raspberry Pi. Untuk mematikan dan memulai, Anda cukup menekan tombol Pi yang cerdas mulai sekarang.

Langkah 7: Pasang Komponen Sistem di Kasus Dukungan Internal

Saya menggunakan kasing Raspberry Pi akrilik murah untuk memasang komponen sistem inti kami, Anda dipersilakan untuk mengubah urutan dan gaya pemasangan. Saya menggunakan tiang pemasangan 2.5M di antara setiap lapisan untuk memungkinkan aliran udara dan menggunakan lubang internal untuk memasang komponen.

1. Memasang raspberry Pi (dan Witty Pi yang terpasang): Menggunakan sekrup & dudukan yang disertakan dengan Witty Pi, tempelkan ke salah satu pelat dasar
2. Memasang Google Coral: Menggunakan 2 x pengikat kabel perekat, pasang Coral ke pelat dasar melalui ikatan kabel sesuai gambar di atas
3. Memasang RockBlock: Gunakan satu tiang pemasangan dengan hati-hati di lubang pemasangan papan sirkuit dan lubang di pelat dasar, lalu tambahkan pemasangan pengikat kabel perekat di bawah unit dan pengikat kabel untuk menghentikan unit bergerak. JANGAN terlalu kencangkan pengikat kabel karena dapat merusak Rockblock. Pastikan Anda memilih tiang pemasangan dengan ketinggian yang sama dengan Rockblock yang bertumpu pada dudukan pengikat kabel.
4. Kami merekomendasikan mencolokkan kabel RockBlock pada saat ini karena dapat menjadi canggung setelah unit disatukan.
5. Potong setiap kelebihan panjang pengikat kabel dengan hati-hati dengan pemotong samping Anda sambil mengenakan kacamata pengaman Anda.
6. Hubungkan masing-masing lapisan kasing bersama dengan tiang pemasangan, Anda mungkin memerlukan tang pada saat ini tergantung pada ukuran tangan Anda.
7. Terapkan kait perekat ke tingkat dasar casing komponen yang sekarang lengkap.
8. JANGAN pasang RockBlock dan Google Coral pada saat ini.

Langkah 8: Instal TensorFlow Lite

1. Buka jendela terminal baru, baik di Desktop Raspberry Pi atau melalui koneksi SSH dan masukkan perintah berikut baris demi baris untuk memastikan instalasi Stretch Anda mutakhir. Baris pertama mengumpulkan pembaruan, baris kedua menginstal pembaruan, dan baris ketiga mem-boot ulang raspberry Pi untuk memulai ulang dengan file baru.

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade sudo reboot

2. Sekarang untuk menginstal TensorFlow Lite 1.13.0 masukkan perintah berikut baris demi baris. Apa yang terjadi dalam cuplikan kode ini adalah bahwa persyaratan untuk TensorFlow Lite telah diinstal, kemudian versi sebelumnya akan dihapus jika ada (untuk menghindari konflik) dan biner TensorFlow Lite yang telah dikompilasi sebelumnya diunduh dari repositori saya dan diinstal.

HARAP DICATAT: Karena beberapa di antaranya adalah file yang cukup besar, diperlukan beberapa waktu untuk menginstal dan membutuhkan koneksi internet yang stabil dan catu daya yang baik. Saya menemukan bahwa koneksi broadband Australia saya menyebabkan proses menimbulkan kesalahan sehingga harus menggunakan koneksi 4G melalui hotspot seluler saya yang berfungsi dengan baik.

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. Uji instalasi Anda dengan skrip berikut di bawah ini, cukup ketik python3 (di terminal) untuk memulai prompt python (ditunjukkan dengan >>>). Kemudian Anda mengimpor TensorFlow (sehingga Anda dapat menggunakan metodenya) dan menggunakan metode versi yang mengembalikan nomor versi jika instalasi Anda berhasil, Anda kemudian menggunakan exit() untuk menutup prompt python.

python3

>> impor tensorflow >>> tensorflow._version_ 1.13.0 >>> exit()

Langkah 9: Instal TPU Google Coral Edge

Karang Google akan digunakan untuk inferensi selama tugas klasifikasi dan perlu diatur dengan firmware sendiri. Mirip dengan pengaturan Tensorflow, ini membutuhkan lingkungan unduhan yang stabil, jadi replikasi koneksi jaringan Anda dari langkah sebelumnya.

1. Jangan mencolokkan usb Google Coral dulu, buka terminal (baik secara lokal di desktop raspberry Pi atau melalui SSH).
2. Ikuti tutorial di https://coral.withgoogle.com/docs/accelerator/get-started/#set-up-on-linux-or-raspberry-pi untuk menginstal dan menguji firmware Google Coral.

Langkah 10: Instal ThinkBioT

1. Buka jendela terminal baik secara lokal di desktop Raspberry Pi Anda atau melalui SSH.

2. Masukkan baris kode berikut untuk mengunduh skrip Instalasi ThinkBioT.

sudo wget -O installThinkBioT.sh

3. Sekarang masukkan kode di bawah ini untuk memulai instalasi.

sudo sh installThinkBioT.sh

4. Setelah instalasi selesai, masukkan yang berikut ini untuk me-reboot Raspberry Pi Anda dengan aman

sudo reboot

5. Sekarang ketika Anda login ke raspberry Pi Anda harus memiliki file baru di menu home Anda, yang merupakan database Anda bernama tbt_database dan 2 direktori baru, direktori ThinkBioT yang berisi semua skrip ThinkBioT dan direktori pyrockblock yang berisi perpustakaan rockblock.

Langkah 11: Selesaikan Konstruksi

Sekarang kita berada pada tahap penyelesaian perangkat keras, tata letak fisik sebenarnya dari perangkat Anda bergantung pada enklosur Anda, namun cara sederhana untuk menyelesaikan proyek ada di bawah;

1. Menggunakan kait dan loop perekat, tutup bank daya dan alas penutup raspberry pi Anda. Untuk memastikannya sejajar, saya menemukan yang terbaik untuk memasang kait dan loop ke permukaan (jadi satu lapisan perekat terpasang ke baterai misalnya dan lapisan kait dan loop saling menekan dengan lapisan perekat akhir kosong) kemudian tekan seluruh lot ke permukaan kasing internal.
2. Sekarang Anda harus memiliki kedua kasing dengan raspberry pi, RockBlock dan Google Coral dan bank daya yang terpasang di dalam penutup ThinkBioT Anda. Sekarang cukup potong hook and loop dan ulangi aksi untuk SoundBlaster Play 3!.
3. Merapikan kabel, saya telah menggunakan dudukan kabel perekat ekstra sehingga saya dapat mengikat kabel dengan rapi dengan pengikat kabel.
4. Jangan colokkan baterai ke soket daya Pi yang cerdas.
5. Pasang kabel SMA dengan hati-hati ke konektor SMA pada rockblock.
6. Colokkan mikrofon primo ke SoundBlaster Play 3!
7. Anda juga dapat mencolokkan Rockblock ke raspberry Pi, tetapi lebih mudah untuk tetap mencabutnya sampai Anda terbiasa dengan pengoperasian sistem.

Langkah 12: Tahan Air Sensor Bioakustik Anda

Tergantung di mana Anda ingin menggunakan perangkat Anda, Anda mungkin memerlukan waterproofing.

Saya telah menggunakan sugru untuk menyegel di sekitar port di selungkup dan konektor pada panel surya seperti yang digambarkan, tetapi Anda mungkin menemukan silikon atau sealant/silikon kelas laut berfungsi dengan baik. Saya memilih lem silikon yang dapat dicetak karena saya tidak ingin ada yang masuk ke sambungan dan berpotensi menyebabkan sirkuit terbuka.

Langkah 13: Gunakan Sensor Bioakustik Anda

Sekarang Anda telah menyelesaikan perangkat keras Anda membangun perangkat lunak dan penggunaan tercakup dalam tutorial berikut;

Bagian 2. Model Tensorflow Lite Edge untuk ThinkBioT

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

Bagian 3. Mengoperasikan ThinkBioT

tbc