Parte 1. Construcción del hardware del sensor bioacústico autónomo ThinkBioT: 13 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

ThinkBioT tiene como objetivo proporcionar un marco de software y hardware, diseñado como una columna vertebral tecnológica para respaldar la investigación adicional, mediante el manejo de las minucias de las tareas de recopilación, preprocesamiento, transmisión y visualización de datos, lo que permite a los investigadores centrarse en sus respectivas tareas de recopilación de métricas bioacústicas y de clasificación..

Este prototipo aún está en desarrollo y, como tal, recomendaría esperar hasta que se completen todos los tutoriales de la serie ThinkBioT.:) Para obtener noticias actualizadas, esté atento al ThinkBioT Github en

Paso 1: recopile los componentes

Recopile los componentes enumerados en el archivo Lista de materiales (adjunto). Los componentes electrónicos principales se enumeran con sus respectivos nombres de marcas y no son intercambiables; el resto, incluido el estuche, puede sustituirse por equivalentes genéricos.

Paso 2: recopile las herramientas necesarias

Para hacer este prototipo, asegúrese de tener al menos las siguientes herramientas;

• Taladro eléctrico con sierra de corona de 24 mm y juego de brocas grandes de plástico adecuado
• Destornillador Phillips n. ° 1
• Cortadores laterales (o tijeras afiladas)
• Alicates pequeños (punta de aguja o estándar)
• Lentes de seguridad

Tenga en cuenta: los alicates son opcionales y solo son necesarios para los usuarios que encuentran los componentes pequeños difíciles de manejar

Paso 3: preparar el gabinete

Usando gafas de seguridad, taladre agujeros para los conectores en el gabinete.

Necesitarás 3 agujeros

1. Conector de montaje en panel impermeable USB: use una sierra perforadora o una broca paso a paso.
2. Caja de micrófono: use una broca grande
3. Conector de paso SMA (M-M)

Si está utilizando el estuche Evolution 3525, le recomendamos que taladre el panel plano en el lado opuesto del gabinete. Sin embargo, realmente depende de cómo pretenda montar la unidad, solo asegúrese de que los conectores estén debajo de la unidad para protegerla de la lluvia directa.

Una vez perforado, puede insertar el micrófono en el soporte y conectar el cable de conexión SMA y el cable de conexión USB (suministrados con Voltaic V44).

Paso 4: Instale Stretch en Raspberry Pi 3

Antes de ser montada en el prototipo, la Raspberry Pi 3 debe estar configurada y tener un sistema operativo instalado. En las computadoras de placa única Raspberry Pi, el sistema operativo se almacena en una tarjeta SD extraíble.

Usé un Samsung Micro SD EVO + 128GB.

Para instalar Stretch en su tarjeta SD;

1. Descarga Raspbian Stretch desde Raspbian Stretch. Tenga en cuenta: ThinkBioT está usando Stretch ya que los modelos Coral Edgetpu actualmente solo se prueban hasta la versión 1.13.0 de TensorFlow, que no se probó en Debian Buster.
2. Asegúrese de que su tarjeta SD esté formateada como Fat32 según esta guía.
3. Siga uno de los tutoriales a continuación (dependiendo de su tipo de sistema operativo) para escribir la imagen Stretch en su tarjeta SD. Windows, Mac OS o Linux
4. Opcionalmente, conecte su puerto HMDI de frambuesa a una pantalla en este punto.
5. Inserte su tarjeta SD en la ranura de la Raspberry Pi y conéctela a la corriente. Inicialmente, recomendamos el uso de una fuente de alimentación Raspberry oficial para garantizar que no se produzcan advertencias de falta de energía durante la instalación del software.

Tenga en cuenta: he seleccionado la versión completa de Stretch) en lugar de la versión 'Lite', ya que la conexión inalámbrica inicial es más fácil de configurar con una interfaz gráfica. Las funciones adicionales están deshabilitadas por los scripts ThinkBiot cuando el dispositivo está en modo de campo, por lo que la GUI no requerirá una sobrecarga de energía mayor en el campo.

Paso 5: Conéctese a su red WIFI local a través de SSH

Para configurar el prototipo, deberá poder conectarse a la Raspberry Pi para intercambiar comandos y ver los datos de configuración. Inicialmente, puede que le resulte más fácil utilizar la interfaz gráfica de escritorio hasta que conecte su SSH. Recomendamos que después de la configuración inicial se conecte a través de un terminal SSH directamente a la línea de comandos, como se describe al final del tutorial.

1. Siga el tutorial aquí para conectarse a nuestra Raspberry Pi
2. También se recomienda instalar Winscp si es un usuario de wndows, ya que es muy

Notas: Dependiendo de la confiabilidad de su Wifi, hemos considerado necesario conectarse a través de los puntos de acceso de nuestros teléfonos móviles. Configurar esto también le permitirá comunicarse con su unidad en el campo donde no hay WiFi externo. ¡Pero debe tener cuidado de no exceder sus límites de datos!

Paso 6: Instale Witty Pi 2

La ingeniosa placa Pi se utiliza para mantener la hora del sistema cuando su Raspberry Pi está encendida y para encenderla y apagarla durante el ciclo de funcionamiento de ThinkBioT.

1. Primero abra un terminal a través de su conexión SSH o localmente con la opción Escritorio, para obtener información sobre cómo abrir y usar la sesión del terminal, haga clic aquí.
2. Siga la configuración en la ingeniosa documentación de Pi.
3. Nota: cuando se le pregunte "¿Eliminar el paquete fake-hwclock y deshabilitar el demonio ntpd? (Recomendado) [y / n]", responda y. Cuando se le pregunte "¿Desea instalar Qt 5 para que se ejecute la GUI? [S / n]", responda n
4. Una vez instalado el firmware, retire la Raspberry Pi de la fuente de alimentación y monte la placa en la Raspberry Pi sin usar los tornillos todavía.
5. Vuelva a conectar la Raspberry Pi y, siguiendo las instrucciones de la documentación de Wittty Pi, sincronice la hora y apague la Raspberry Pi. Para apagar y comenzar, simplemente puede presionar el ingenioso botón Pi desde ahora.

Paso 7: Monte los componentes del sistema en la caja de soporte interna

Utilicé una carcasa de acrílico Raspberry Pi económica para montar los componentes de nuestro sistema central, puedes cambiar el orden y el estilo de montaje. Usé postes de montaje de 2.5M entre cada capa para permitir el flujo de aire y usé los orificios internos para montar los componentes.

1. Montaje de la Raspberry Pi (y Witty Pi adjunta): Utilice los tornillos y soportes que se suministran con Witty Pi y fíjela a una de las placas base.
2. Montaje del Google Coral: con los 2 soportes adhesivos para bridas, fije el Coral a la placa base mediante bridas como se muestra en las imágenes de arriba.
3. Montaje del RockBlock: Utilice con cuidado un poste de montaje en el orificio de montaje de la placa de circuito y un orificio en la placa base, luego agregue un soporte de sujeción de cables adhesivo debajo de la unidad y una brida de cables para detener el movimiento de la unidad. NO apriete demasiado la brida para cables ya que puede dañar el Rockblock. Asegúrese de elegir un poste de montaje de una altura similar al Rockblock que descansa sobre el montaje de la abrazadera de cables.
4. Recomendamos enchufar el cable RockBlock en este punto, ya que puede resultar incómodo una vez que se ensambla la unidad.
5. Recorte el exceso de longitud de la atadura de cables con cuidado con sus alicates laterales mientras usa sus gafas de seguridad.
6. Conecte las capas de la caja individual junto con los postes de montaje, es posible que necesite alicates en este punto, dependiendo del tamaño de sus manos.
7. Aplique el gancho adhesivo al nivel de la base de la caja de componentes ahora completa.
8. NO conecte RockBlock y Google Coral en este momento.

Paso 8: Instale TensorFlow Lite

1. Abra una nueva ventana de terminal, ya sea en el escritorio Raspberry Pi o mediante una conexión SSH e ingrese los siguientes comandos línea por línea para asegurarse de que su instalación de Stretch esté actualizada. La primera línea recopila las actualizaciones, la segunda línea instala las actualizaciones y la tercera reinicia la Raspberry Pi para reiniciar de nuevo con los nuevos archivos.

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade sudo reboot

2. Ahora para instalar TensorFlow Lite 1.13.0 ingrese los siguientes comandos línea por línea. Lo que está sucediendo en este fragmento de código es que se instalan los requisitos para TensorFlow Lite, luego se desinstalan las versiones anteriores si existen (para evitar conflictos) y se descarga un binario precompilado de TensorFlow Lite de mi repositorio y se instala.

TENGA EN CUENTA: Como algunos de estos archivos son bastante grandes, su instalación puede llevar algún tiempo y requiere una conexión a Internet estable y una buena fuente de alimentación. Descubrí que mi conexión de banda ancha australiana provocó que el proceso arrojara errores, por lo que tuve que usar una conexión 4G a través de mi punto de acceso móvil, que funcionó perfectamente.

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 --usuario simulacro de seis ruedas sudo pip3 desinstalar 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. Pruebe su instalación con el siguiente script a continuación, simplemente escriba python3 (en la terminal) para comenzar un indicador de Python (indicado por >>>). Luego importa TensorFlow (para que pueda usar sus métodos) y usa el método de versión mediante el cual devuelve el número de versión si su instalación fue exitosa, luego usa exit () para cerrar el indicador de Python.

python3

>> importar tensorflow >>> tensorflow._ versión_ 1.13.0 >>> exit ()

Paso 9: Instale Google Coral Edge TPU

El coral de Google se utilizará para inferencias durante las tareas de clasificación y debe configurarse con su propio firmware. Al igual que la configuración de Tensorflow, esto requiere un entorno de descarga estable, por lo que debe replicar su conexión de red desde el paso anterior.

1. No conecte el USB de Google Coral todavía, abra una terminal (ya sea localmente en el escritorio de la Raspberry Pi o vía SSH).
2. Siga el tutorial en https://coral.withgoogle.com/docs/accelerator/get-started/#set-up-on-linux-or-raspberry-pi para instalar y probar el firmware de Google Coral.

Paso 10: Instale ThinkBioT

1. Abra una ventana de terminal, ya sea localmente en su escritorio Raspberry Pi o vía SSH.

2. Ingrese la siguiente línea de código para descargar el script de instalación de ThinkBioT.

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

3. Ahora ingrese el código a continuación para comenzar la instalación.

sudo sh installThinkBioT.sh

4. Una vez que se complete la instalación, ingrese lo siguiente para reiniciar de forma segura su Raspberry Pi

sudo reiniciar

5. Ahora, cuando inicie sesión en Raspberry Pi, debería tener un nuevo archivo en su menú de inicio, que es su base de datos llamada tbt_database y 2 nuevos directorios, el directorio ThinkBioT que contiene todos los scripts ThinkBioT y el directorio pyrockblock que contiene la biblioteca rockblock..

Paso 11: Construcción completa

Ahora que estamos en la fase de finalización del hardware, el diseño físico real de su dispositivo depende de su carcasa; sin embargo, a continuación se muestra una forma sencilla de completar el proyecto;

1. Usando gancho y bucle adhesivo, cubra el banco de energía y la base de su caja de frambuesa pi. Para asegurarme de que se alinee, encontré que lo mejor es colocar el gancho y el bucle en la superficie (por ejemplo, una capa adhesiva se adhiere a la batería y las capas de gancho y bucle se presionan entre sí con la capa adhesiva final desnuda) luego presione todo el lote sobre la superficie interna de la caja.
2. Ahora debería tener tanto el estuche con el raspberry pi, el RockBlock y el Google Coral como el banco de energía conectado dentro de su gabinete ThinkBioT. ¡Ahora simplemente corte el gancho y el lazo y repita la acción para SoundBlaster Play 3 !.
3. Ordene los cables, he usado soportes de cables adhesivos adicionales para poder agrupar los cables de manera ordenada con bridas.
4. No conecte la batería a la ingeniosa toma de corriente Pi.
5. Conecte con cuidado el cable SMA al conector SMA en el bloque de roca.
6. ¡Conecte el micrófono primo al SoundBlaster Play 3!
7. También puede conectar el Rockblock a la Raspberry Pi, pero es más fácil mantenerlo desenchufado hasta que esté familiarizado con el funcionamiento del sistema.

Paso 12: Impermeabilice su sensor bioacústico

Dependiendo de dónde pretenda utilizar su dispositivo, es posible que necesite impermeabilización.

Solía sugru sellar alrededor de los puertos en el gabinete y el conector en el panel solar como se muestra en la imagen, pero puede encontrar que el silicio o el sellador / silicio de grado marino funcionan igual de bien. Elijo pegamento de silicona moldeable ya que no quería que entrara en las juntas y pudiera causar circuitos abiertos.

Paso 13: use su sensor bioacústico

Ahora que ha completado la compilación del hardware, el software y su uso se tratan en los siguientes tutoriales;

Parte 2. Modelos de Tensorflow Lite Edge para ThinkBioT

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

Parte 3. Funcionamiento de ThinkBioT

por confirmar