【農業×IoT】データ収集用ラズパイを構築中(プロジェクトレポート Vol.2)

2.7inch e-Paper HAT - Waveshare Wiki

自身が購入した当時よりも値上がり＆品薄状態です･･･

この「waveshare」のパーツは結構気に入っていて、ライブラリやサンプルがしっかりと提供されています。

…

手順に従ってインストールを行い、サンプルに沿ってコードを改変していけば、大抵のことは実現できるかと思います。

以前、メールサポート(無料)を利用したこともあるのですが、丁寧な印象があります。
(英語での応対です)

※操作用のスクリプトは以下にて。

独自運用スクリプトの構築

以下に記載するe-Paperのボタンや、運用を考え、スクリプトをいくつか作成します。

MotionデータをFTP＆ローカル削除

Motionで撮影した写真・動画は、とりあえずラズパイ内に保存しています。

ただ、放置していると容量溢れでご臨終となるので、別途、データ格納場所を用意しています。

そちらへのFTP＆Motionデータの削除を行うスクリプトを作成しておきました。

FTPアカウントのパスワードはベタ書きです。ご注意ください
FTP PUT時に重複しないように、タイムスタンプ付きのフォルダを作成しています
Motionのデータを削除していますのでご注意ください

#!/bin/sh

# Motionデータの移動
sudo mv -f /home/pi/motion/* /home/pi/xxx/


# FTP
FOLDER=`date '+%Y%m%d-%H%M%S'`

ftp -p -n -i <<END
	open connectname
	user user password
	binary
	mkdir $FOLDER
	cd $FOLDER
	lcd /home/pi/xxx
	mput *
	bye
END


# Motionデータの削除
sudo rm -f /home/pi/xxx/*

ボタン反応用のPythonプログラム

ボタンを押す -> 必要な処理を起動させる
Pythonプログラムです。

Pythonファイル名は任意です
e-Paper表示用のフォントの配置が必要です(フォントはe-Paperのサンプルに含まれていました)
IPアドレスをe-Paperに表示していますが、”wlan0″を個別に指定しています(任意のものに変更してください)
エラーハンドリングはザルですのでご注意ください
必要なライブラリ(import)が不足している場合は、「sudo pip3 install xxx」で追加してください
表示デザインは何も考えていません(笑)

#!/usr/bin/env python3

import RPi.GPIO as GPIO # RPi.GPIOモジュールを使用
import time
import subprocess # Pythonからコマンドを発行

# e-Paper
from waveshare_epd import epd2in7
from PIL import Image,ImageDraw,ImageFont
import sys
import os
picdir = os.path.join(os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.realpath(__file__))), 'pic') # /home/pi/pic
font24 = ImageFont.truetype(os.path.join(picdir, 'Font.ttc'), 24)
font18 = ImageFont.truetype(os.path.join(picdir, 'Font.ttc'), 18)
font35 = ImageFont.truetype(os.path.join(picdir, 'Font.ttc'), 35)

# Utility
import ipget

 

# スイッチのGPIO番号(HWによる)
gpio_sw1 = 5
gpio_sw2 = 6
gpio_sw3 = 13
gpio_sw4 = 19

# GPIO番号指定の準備
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# ボタンのセットアップ
GPIO.setup(gpio_sw1, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(gpio_sw2, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(gpio_sw3, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(gpio_sw4, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

# スイッチの状態を取得
sw1 = GPIO.input(gpio_sw1)
sw2 = GPIO.input(gpio_sw2)
sw3 = GPIO.input(gpio_sw3)
sw4 = GPIO.input(gpio_sw4)

 

#########################################
###### e-Paper デフォルト画面
#########################################
def e_paper_default():
    epd = epd2in7.EPD()
    epd.init()
    epd.Clear(0xFF)
    Himage = Image.new('1', (epd.height, epd.width), 255) # 255: clear the frame
    draw = ImageDraw.Draw(Himage)
    draw.text((10, 0), 'KEY1: reboot', font = font24, fill = 0)
    draw.text((10, 20), 'KEY2: FTP and Cleaning', font = font24, fill = 0)
    draw.text((10, 40), 'KEY3: Motion Start', font = font24, fill = 0)
    draw.text((10, 60), 'KEY4: Motion Stop', font = font24, fill = 0)
    draw.text((10, 100), ipget.ipget().ipaddr("wlan0"), font = font24, fill = 0)
    epd.display(epd.getbuffer(Himage))

 

#########################################
###### メイン処理
#########################################

# デフォルト画面表示
e_paper_default()

 

# スイッチの状態を永続監視、押されたら(==0)割り当てた処理を実行
try:
    while True:
    if sw1 == 0:
        
        epd = epd2in7.EPD()
        epd.init()
        epd.Clear(0xFF)
        Himage = Image.new('1', (epd.height, epd.width), 255) # 255: clear the frame
        draw = ImageDraw.Draw(Himage)
        draw.text((10, 0), 'EXEC KEY1', font = font24, fill = 0)
        draw.text((10, 50), 'rebooting...', font = font24, fill = 0)
        epd.display(epd.getbuffer(Himage))
        
        subprocess.run("sudo reboot", shell=True, text=True)
        
        e_paper_default()
        
        sw1 = 1
        time.sleep(1)
    
    elif sw2 == 0:
        
        epd = epd2in7.EPD()
        epd.init()
        epd.Clear(0xFF)
        Himage = Image.new('1', (epd.height, epd.width), 255) # 255: clear the frame
        draw = ImageDraw.Draw(Himage)
        draw.text((10, 0), 'EXEC KEY2', font = font24, fill = 0)
        draw.text((10, 50), 'FTP and Cleaning...', font = font24, fill = 0)
        epd.display(epd.getbuffer(Himage))
        
        subprocess.run("xxx", shell=True, text=True) # 任意のコマンドに変更
        
        e_paper_default()
        
        sw2 = 1
        time.sleep(1)
    
    elif sw3 == 0:
        epd = epd2in7.EPD()
        epd.init()
        epd.Clear(0xFF)
        Himage = Image.new('1', (epd.height, epd.width), 255) # 255: clear the frame
        draw = ImageDraw.Draw(Himage)
        draw.text((10, 0), 'EXEC KEY3', font = font24, fill = 0)
        draw.text((10, 50), 'Motion Starting...', font = font24, fill = 0)
        epd.display(epd.getbuffer(Himage))
        
        subprocess.run("sudo service motion start", shell=True, text=True)
        
        e_paper_default()
        
        sw3 = 1
        time.sleep(1)
    
    elif sw4 == 0:
        epd = epd2in7.EPD()
        epd.init()
        epd.Clear(0xFF)
        Himage = Image.new('1', (epd.height, epd.width), 255) # 255: clear the frame
        draw = ImageDraw.Draw(Himage)
        draw.text((10, 0), 'EXEC KEY4', font = font24, fill = 0)
        draw.text((10, 50), 'Motion Stopping...', font = font24, fill = 0)
        epd.display(epd.getbuffer(Himage))
        
        subprocess.run("sudo service motion stop", shell=True, text=True)
        
        e_paper_default()
        
        sw4 = 1
        time.sleep(1)
    
    
    
    # 再度読み込む
    sw1 = GPIO.input(gpio_sw1)
    sw2 = GPIO.input(gpio_sw2)
    sw3 = GPIO.input(gpio_sw3)
    sw4 = GPIO.input(gpio_sw4)
    
# ctrl + c で終了
except KeyboardInterrupt:
    # 後処理 GPIOを解放
    GPIO.cleanup(gpio_sw1)
    GPIO.cleanup(gpio_sw2)
    GPIO.cleanup(gpio_sw3)
    GPIO.cleanup(gpio_sw4)
    
    epd = epd2in7.EPD()
    epd.Clear(0xFF)
    epd.sleep()

ボタン反応のためにPythonプログラムをデーモン化

ラズパイ起動とともに常駐しておいてほしいので、デーモン化します。

上記のPythonプログラムをデーモン化すればOKです。

以下の記事で全て解決できますので、ご参照くださいませ。
(記事ありがとうございます！)

My,WebNote - 備忘録 -

【ラズパイ】Pythonのプログラムをデーモン化して自動起動（実行）させる方法

Raspberry Pi（ラズパイ）でPythonのプログラムをデーモン化（常駐ソフト化）する方法の覚書。…

これらの準備で、SSHを接続することなく、最低限の操作が行えるようになりました。

※現地でのネットワーク環境への適合や、リブートではなくシャットダウンがよいか･･･？など、まだまだ色々とありますが。

3Dプリンターによる専用ケース作成

専用ケースとなる3Dモデルを作成し、3Dプリンタで印刷です。

要件に完全にマッチしたサイズで作れますので、3Dプリンタって素晴らしいですね。

使っているのはXYZ Printingの「ダヴィンチ Jr. Pro X+」という機種です。
(なお、当件の内容程度でしたらエントリーモデルで十分です)

XYZプリンティング 3Dプリンターダヴィンチ Jr. Pro X+ 【国内サポート付】オープンフィラメント ABS対応オートキャリブレーションレーザー刻印機能拡張可金属系PLA拡張可造形サイズ175×175×175mm 3FJSPXJP00G

Geekworm Raspberry pi インストールツール M2.5シリーズ六角真鍮スペーサー + スタンドオフ + ナット + ネジを含み、収納ケース入りのPi4B / 3B +/ 3B / Zero W用アクセサリーキット

印刷中は、うまく出来るかいつもドキドキです･･･！

要件

カメラを(ケースで)ある程度固定したい
ラズパイ本体もある程度固定したい
できるだけ防水・防塵ケースにしたい
電源供給は外部から(モバイルバッテリーは使わない)
カメラレンズがケラれないようにする必要あり
ラズパイの回収が簡単にできること
出来れば、複数のラズパイ(の形)に対応

出来上がり

これらを考えつつ、以下のようなケースを作りました。

ラズパイ3B+、ラズパイZERO WH、ラズパイ4でも使えます。
固定する足の場所を、どちらにも対応するように作りました。

]

ラズパイ本体を「六角真鍮」などで浮かせる必要があります。

TAIYANBEST UPS HAT Board Module 2500mAh Lithium Battery For Raspberry Pi 3 Model B/Pi 2B/B+/A+

USBケーブルで給電しながら使えるように、穴を開けています。

ちなみに、小さなモバイルバッテリーや、写真のようなUPS HATを装着することで、ケーブルレスで稼働させることができます。