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C#实现完整的防盗自制监控系统

2018年12月21日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

与鸦熊共舞,陈迪生,酒国豪放女

在您的手机中通知您家中的入侵者，并拍摄他们的照片

介绍

在本文中，我将展示一些diy东西​​，用于安装监控系统，检测家中的入侵者，拍摄照片并通过手机通知您，必要时可以打电话给警察并提供照片以便快速识别劫匪，并提高你恢复所有被盗事物的机会。

当然，除了这个软件，你必须提供一些硬件，但我已经在我家使用相对便宜的材料建造了这个系统，如果我们除了相机，这是安装中最昂贵的部分。但你可以用相机做很多事情，所以它可以是一个好的和有趣的投资。

基本上，这是系统架构，包含所有参与元素：

虽然在模式中我已经代表了一些具体的子系统，但实际上我已经设计了解决方案，以便通过实现公共接口并使用依赖注入将它们与应用程序链接，可以独立开发所有这些元素。不同的子系统或协议如下：

  • 摄像机协议：定义与摄像机的通信。
  • 存储协议：定义文件传输，图像和控制命令/响应。
  • 触发协议：启动监控系统。
  • 警报协议：将事件远程传达给用户。

该解决方案使用visual studio 2015和4.5版的.net framework实现。

你可以在我的博客中找到这篇文章的更长版本，这里有西班牙文版本。由于此站点的文件大小限制为10mb，我不得不删除源代码中的大量文件，所有nuget包，obj目录和所有二进制文件。虽然您可以从visual studio还原包，但您可能无法重新编译代码。在这种情况下，您可以从我的网站，在上一个链接中下载项目的完整文件集。

硬件

让我们回顾一下我用来构建系统的硬件。由于应用程序可以通过多种方式进行扩展，因此您可以使用自己的不同硬件选择来安装它。

首先是相机。我有两个ip摄像头，每个都有不同的协议。更便宜的是一个概念性的wifi摄像头，价格约50€和协议netwave cgi。另一种是专业的，具有高性能，但也是非常高的价格。这是一款采用vapix cgi协议的axis相机。

为了拨打移动电话，我买了一个简单的usb at调制解调器，价格约为17欧元：

当然，作为触发器，我使用的是arduino板（约20欧元），存在探测器开关（约10欧元）和继电器。由于存在开关适用于220v，因此将其直接连接到arduino板是一个坏主意。因此，我已将探测器连接到12v电源，并将继电器的电源连接到另一个开关，该电源关闭5v arduino电源和输入引脚之间的电路。这完全隔离了220v主电源的arduino板（以及计算机）。

你可以轻松地建立一个继电器电路。只需将12个电源连接到继电器卷轴，将二极管从地线连接到12v电线，然后从arduino侧使用输入引脚（pi）作为触发引脚，输出引脚（po）用力电路开路时输入引脚为0v，5v电源信号激活输入引脚：

这是arduino代码，我使用引脚28作为输入，24使用输出，因为在arduino mega板中它们靠近5v引脚，但是你可以使用你想要的，当然。

int pin1 = 28;
int pin0 = 24;
void setup() {
// initialize pins
    pinmode(pin0, output); 
    digitalwrite(pin0, low);
    pinmode(pin1, input);
    digitalwrite(pin1, low);
    serial.begin(9600);
}
void loop() {
    int val = digitalread(pin1);
    if (val == high) {
        serial.write(1);
    }
    delay(1000);
}

　　

最后，虽然这不是真正的硬件，但我会提到我使用过的存储协议。我选择dropbox作为将照片上传到云端的最简单，最便宜的方式，我还使用此媒体将移动客户端与控制中心进行通信，使用带有的文本文件。

控制中心

在thiefwatcher项目中，实现了中央控制应用程序。它是一个桌面mdi windows应用程序，基本上有两种不同的窗口类型。其中一个是控制面板，您可以在其中设置所有协议，而不是摄像机：

顶部窗格用于触发器协议。在这里，您可以选择要使用的协议，提供具有相应设置的连接字符串（可以从协议到另一个不同），系统必须启动监视模式的开始日期/时间（如果您不提供，系统启动（中间），停止监视的结束日期/时间，您可以配置检测到入侵者时拍摄的照片数量和照片之间的秒数（整数）。

此窗格下方是通知（警报）协议。在下拉列表右侧选择协议，您有一个测试按钮，允许您测试此协议，而无需进行任何模拟。您还必须提供带参数设置的字符串连接，并在协议允许数据传输的情况下提供可选消息。

底部窗格用于存储协议。您有一个连接字符串来设置参数（如果有）和一个用于存储数据的容器名称，可以是本地文件夹，ftp文件夹，azure blob容器名称等。

命令按钮从左到右依次为start simulacrum，它启动或停止系统，就像检测到入侵者一样，因此您可以测试摄像机和存储协议以及与客户端的通信。在此模式下，不考虑开始和结束日期。接下来，“ 开始”按钮启动或停止实际监控模式。相机形式中没有显示图像（假设没有人在场）。最后，“ 保存”按钮会在配置文件中写入更改。

在代码使用部分，我将评论我已实现的所有协议的连接字符串的参数。

关于摄像机协议，每个摄像机的配置都在摄像机窗口中执行，您可以使用file / new camera ...菜单选项显示摄像机窗口。首先，您必须为要添加的摄像机选择正确的摄像机协议，然后，您必须提供连接数据，摄像机url，用户名和密码。然后，你可以看到这样一个窗口：

工具栏左侧的第一个按钮用于更改访问设置，第二个按钮用于显示相机设置对话框，该对话框在相应的协议中实现。然后，您有一个启动按钮和其他停止相机的按钮，因此您可以在配置相机时观看图像。摄像机id必须是唯一的并且是必需的，因为您将使用此id从客户端选择摄像机。最后两个按钮用于将摄像机保存在配置文件中或将其删除。

所有这些设置都存储在应用程序  app.config文件中。connectionstrings部分中的连接字符串，appsettings部分中的其他协议设置。还有两个自定义部分用于存储协议列表以及不同的摄像机及其设置。

该camerasection islike这样的：

<camerassection>
    <cameras>
        <cameradata id="camnw"
            protocolname="netwave ip camera"
            connectionstringname="camnw" />
        <cameradata id="vapix"
            protocolname="vapix ip camera"
            connectionstringname="vapix" />
    </cameras>
</camerassection>

　　

每个照相机是一个cameradata元件，具有一个id属性，protocolname与相应协议的名称属性，和一个的connectionstringname用于连接数据属性：url，username的和密码，存储在一个连接字符串中的connectionstrings部分。

还有一个protocolssection，包含已安装协议的列表：

<protocolssection>
    <protocols>
        <protocoldata name="arduino simple trigger"
            class="trigger"
            type="arduinosimpletriggerprotocol.arduinotrigger, arduinosimpletriggerprotocol, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null" />
        <protocoldata name="lync notifications"
            class="alarm"
            type="lyncprotocol.lyncalarmchannel, lyncprotocol, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null" />
        <protocoldata name="at modem notifications"
            class="alarm"
            type="atmodemprotocol.atmodemalarmchannel, atmodemprotocol, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null" />
        <protocoldata name="azure blob storage"
            class="storage"
            type="azureblobprotocol.azureblobmanager, azureblobprotocol, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null" />
        <protocoldata name="netwave ip camera"
            class="camera"
            type="netwaveprotocol.netwavecamera, netwaveprotocol, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null" />
        <protocoldata name="vapix ip camera"
            class="camera"
            type="vapixprotocol.vapixcamera, vapixprotocol, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null" />
        <protocoldata name="dropbox storage"
            class="storage"
            type="dropboxprotocol.dropboxstorage, dropboxprotocol, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null" />
    </protocols>
</protocolssection>

　　

每个协议有一个名字，一类，以确定它们的用法（触发，报警，存储或相机）和类型与所述完整的类型，其实现协议的类。

您可以使用file / install protocol / s ...菜单选项向此部分添加新协议，选择具有协议或协议实现的类库。

客户

无论您身在何处，应用程序都必须通知您可能的入侵，因此我将客户端实现为移动应用程序。几乎所有平台快速拥有应用程序版本的最简单方法是使用xamarin来执行此操作，因此这是我选择的方法。

该twclientapp pcl（便携式类库）项目包含在客户端几乎所有的代码。在不同平台的具体项目中，只有代码保存文件，将摄像头拍摄的照片保存在手机内存中，以便您尽快将其提供给警方。

这是我的第一个移动app项目，所以它不是很复杂。这里我没有使用依赖注入。相反，我只实现了dropbox存储协议，因此，如果要使用另一个协议，则必须更改pcl库中的代码。此协议的优点是您可以使用dropbox实际客户端获取照片，而无需使用thiefwatcher客户端（尽管您失去了应用程序控制功能）。

启动客户端应用程序时，必须按“ 连接”按钮才能向主应用程序发送标识消息：

然后，将相机列表发送到客户端。您可以按相应的按钮选择其中一个：

您可以观看相机的当前图像。通常，您不能等待真正的视频流，因为上传每个图像可能会非常慢。中央控制实时获取帧，但dropbox每上传花费最多两秒钟。

您可以使用按钮启动/停止相机，拍照或结束闹钟模式（在结束闹钟模式之前无需停止相机）。

照片显示在底部的列表中，您可以将其保存到手机或删除它们。

我无法测试ios版本，因为我没有mac，但windows phone和android apps工作正常。

使用代码

不同的协议接口在watchercommons项目的interfaces名称空间中定义。摄像机协议是iwatchercamera，定义如下：

public class frameeventargs : eventargs
{
    public frameeventargs(bitmap bmp)
    {
        image = bmp;
    }
    public bitmap image { get; private set; }
}
public delegate void newframeeventhandler(object sender, frameeventargs e);
public interface iwatchercamera
{
    event newframeeventhandler onnewframe;
    size framesize { get; }
    string connectionstring { get; set; }
    string username { get; set; }
    string password { get; set; }
    string uri { get; set; }
    int maxfps { get; set; }
    bool status { get; }
    icamerasetupmanager setupmanager { get; }
    void initialize();
    void showcameraconfiguration(form parent);
    void start();
    void close();
}

　　

  • onnewframe：当图像准备好发送到应用程序时触发事件处理程序。图像在frameeventargs参数的image属性中作为bitmap传递。
  • framesize：摄像机图像的当前宽度和高度。
  • connectionstring：用分号分隔的字符串，用于定义摄像机访问参数。在我实现的协议中，参数是url，username和password，如下所示：url = http：//192.168.1.20; username = root; password = root。
  • username，password和uri：与连接字符串中的相同。
  • maxfps：设置捕获率。
  • 状态：如果摄像机正在运行，则为true。
  • setupmanager：与摄像机设置对话框的界面。用于在用户更改摄像机图像大小时在应用程序中触发事件，以便可以正确调整摄像机表单的大小。
  • 初始化：根据需要重置内部状态。
  • showcameraconfiguration：显示摄像机配置对话框。它必须不是模态的，因此如果相机正在显示图像，您可以观察更改。
  • 开始：开始图像捕获。这是在一个单独的线程中执行的，您必须在新帧事件中与相机交互时将其考虑在内。
  • 停止：停止捕获。

该netwave协议在实施netwaveprotocol项目和vapix在协议vapixprotocol项目。

触发器协议itrigger如下：

 public interface itrigger
{
    event eventhandler ontriggerfired;
    string connectionstring { get; set; }
    void initialize();
    void start();
    void stop();
}

　　

  • ontriggerfired：在检测到触发条件时触发。
  • connectionstring：带有配置参数的字符串。在我已经实现的协议中，在arduinosimpletriggerprotocol项目中，它们是端口和波特率，如下所示：port = com4; baudrate = 9600。请记住在arduino代码中设置相同的波特率。
  • 初始化：根据需要重置intarnal状态。
  • 开始：开始侦听触发条件。这是在一个单独的线程中完成的。
  • 停止：停止听。

通知协议ialarmchannel也很简单：

public interface ialarmchannel
{
    string connectionstring { get; set; }
    string messagetext { get; set; }
    void initialice();
    void sendalarm();
}

　　

  • connectionstring：带有配置参数的字符串。
  • messagetext：如果协议允许，则发送消息。
  • 初始化：重置内部状态。
  • sendalarm：向客户端发送通知。

我实现的协议是atmodemprotocol项目，它使用at调制解调器拨打一个或多个电话号码，并具有以下配置参数：

  • port：连接调制解调器的com端口。
  • 波特率：设置端口波特率。
  • initdelay：拨号前等待的延迟时间（以毫秒为单位）。
  • number：逗号分隔的电话号码列表。
  • ringduration：挂机前的时间，以毫秒为单位。

另一个协议使用skype或lync通知用户。它在lyncprotocol项目中实现。连接字符串是以分号分隔的skype或lync用户地址列表。您必须在主计算机和客户端上安装lync客户端。

后者是存储协议，此协议使用的数据在watchercommons类库的data命名空间中定义。有两个不同的类，controlcommand用于摄像头命令：

[datacontract]
public class controlcommand
{
    public const int cmdgetcameralist = 1;
    public const int cmdstopalarm = 2;
    public controlcommand()
    {
    }
    public static controlcommand fromjson(stream s)
    {
        s.position = 0;
        streamreader rdr = new streamreader(s);
        string str = rdr.readtoend();
        return jsonconvert.deserializeobject<controlcommand>(str);
    }
    public static void tojson(stream s, controlcommand cc)
    {
        s.position = 0;
        string js = jsonconvert.serializeobject(cc);
        streamwriter wr = new streamwriter(s);
        wr.write(js);
        wr.flush();
    }
    [datamember]
    public int command { get; set; }
    [datamember]
    public string clientid { get; set; }
}

　　

命令以json格式发送和接收。在command成员中传递了两个不同的commnand，一个用于向应用程序注册并获取摄像机列表，另一个用于停止警报并将应用程序重置为监视模式。

该客户端id构件唯一地标识每个客户端。

camerainfo也是以json格式交换有关摄像机的请求和响应：

[datacontract]
public class camerainfo
{
    public camerainfo()
    {
    }
    public static list<camerainfo> fromjson(stream s)
    {
        s.position = 0;
        streamreader rdr = new streamreader(s);
        return jsonconvert.deserializeobject<list<camerainfo>>(rdr.readtoend());
    }
    public static void tojson(stream s, list<camerainfo> ci)
    {
        s.position = 0;
        string js = jsonconvert.serializeobject(ci);
        streamwriter wr = new streamwriter(s);
        wr.write(js);
        wr.flush();
    }
    [datamember]
    public string id { get; set; }
    [datamember]
    public bool active { get; set; }
    [datamember]
    public bool photo { get; set; }
    [datamember]
    public int width { get; set; }
    [datamember]
    public int height { get; set; }
    [datamember]
    public string clientid { get; set; }
}

　　

  • id：摄像机标识符。
  • 活动：相机状态。
  • 照片：用于要求相机拍照。
  • 宽度和高度：相机图像尺寸。
  • clientid：客户端唯一标识符。

当您请求摄像机列表时，您会收到一个带有一系列camerainfo对象的响应，每个摄像机对应一个。

实现协议的接口是istoragemanager：

public interface istoragemanager
{
    string connsecionstring { get; set; }
    string containerpath { get; set; }
    void uploadfile(string filename, stream s);
    void downloadfile(string filename, stream s);
    void deletefile(string filename);
    bool existsfile(string filename);
    ienumerable<string> listfiles(string model);
    ienumerable<controlcommand> getcommands();
    ienumerable<list<camerainfo>> getrequests();
    void sendresponse(list<camerainfo> resp);
}

　　

  • connectionstring：带有配置参数的字符串。
  • containerpath：标识文件夹，blob容器名称等。
  • uploadfile：发送stream对象中提供的文件。
  • downloadfile：在提供的stream对象中获取文件。
  • deletefile：删除文件。
  • existsfile：测试文件是否存在。
  • listfiles：枚举文件夹中的文件，其名称的开头必须与模型参数匹配  。
  • getcommands：枚举客户端发送的命令。
  • getrequests：枚举客户端发送的摄像头请求。
  • sendresponse：发送命令或摄像机请求的响应。

我已经实现了两个存储协议。该dropboxprotocol项目实施与使用的协议的dropbox。在服务器端，这只是读取和写入dropbox文件夹的文件。不需要连接字符串，因为文件夹是单独配置的。

在客户端中，这是实现的协议。它略有不同，界面在twclientapp项目中定义：

public interface istoragemanager
{
    task downloadfile(string filename, stream s);
    task deletefile(string filename);
    task<bool> existsfile(string filename);
    task<list<string>> listfiles(string model);
    task sendcommand(controlcommand cmd);
    task sendrequest(list<camerainfo> req);
    task<list<camerainfo>> getresponse(string id);
}

　　

它是一个异步接口，成员数少于服务器端。实现并不像服务器那么容易; 我们必须使用dropbox api与之交互。实现在dropboxstorage类中，并且在_accesskey常量中，您必须将安全密钥设置为成功建立连接（在第一次编译代码之前不要忘记这样做，因为没有默认值）。

private const string _accesskey = ""; 

客户端app的几乎所有代码都在twclientapp项目中，在camerapage类中。数据的交换协议是通过文件，每个文件都有一个特殊的名称来识别它。这些是不同的文件名模式：

  • 摄像机只写一个帧文件，当客户端读取帧时，它删除文件，服务器可以写另一个。该文件是jpg图片，名称为<camera id> _frame_ <client id> .jpg。
  • 照片的名称相似，可能有多张照片。名称模式为：<camera id> _photo_yyyymmddhhmmss.jpg。
  • 客户端可以以json文本格式和名称cmd_ <client id> .json将命令一次发送到服务器。
  • 当服务器获取命令文件时，它会删除该文件，因此客户端可以发送另一个命令，并执行该命令。然后，它编写一个名为resp_ <client id> .json的响应文件。
  • 最后，客户端可以发送相机请求，例如拍摄照片，或以json格式在名为req_ <client id> .json的文件中启动或停止相机。服务器读取文件，删除它，并将请求传递给摄像机进行处理，然后，服务器写入响应文件，就像命令一样，具有摄像机状态。

该netwave相机协议配置对话框非常简单，你可以阅读更多关于此协议中我的博客。

至于vapix协议，它更复杂，因为它是专业相机的协议。我没有使用包含大量控件的复杂对话框，而是实现了一个包含所有配置参数的树视图（它们是很多配置参数），您可以在其中选择每个参数并更改值。您也可以在我的博客中阅读更多相关信息。

这就是全部，享受解决方案，并感谢阅读！

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