C#实现完整的防盗自制监控系统

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网站源码，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JSON格式数据的文本文件。

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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