[論文レビュー] An IoT based Active Building Surveillance System using Raspberry Pi and NodeMCU

S Sruthy., S. Yamuna+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2020

IoT-based Smart Home Systems参考文献 18被引用数 7

ひとこと要約

本論文では、リアルタイムの侵入検出、火災検出、顔認識、リモートアラートを実現するため、ラズベリーパイとNodeMCUを用いたIoTベースのアクティブな建物監視システムを提示する。システムは無線センサーノードを用いてイベントを検出し、ライブ動画ストリーミングを開始し、メール、SMS、通話による即時通知を送信することで、ウェブインターフェースを通じて世界中からのリモート監視と対応を可能にする。

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) has emerged with a motive to automate the human life. It can be visualized as a network of connected things which is capable of providing intelligent services. This paper presents an IoT based security surveillance system in buildings using Raspberry Pi Single Board Computer (SBC) and NodeMCU (WiFi/IoT module). This system comprises of wireless sensor nodes and a controller section for surveillance. Intrusion detection with face detection and recognition, fire detection, remote user alerts, live video streaming and portability are the prime features of the system. The use of face recognition feature in intrusion detection makes the system more efficient by identifying the known and unknown person in restricted areas. WiFi module processes the sensor based events and sends the sensor status to controller section. Upon receiving the event notification, the controller enables the camera for capturing the event, alerts the user via email, phone call and Short Message Service (SMS) and places the live video of event on webpage. The use of WiFi module makes the node compact, cost effective and easy to use. The biggest advantage of the system is that the user can seek surveillance from anywhere in the world and can respond according to the situations.

研究の動機と目的

• IoT技術を活用した低コストで持ち運び可能なインテリジェントな建物監視システムの開発。
• 統合されたセンサーネットワークを用いたリアルタイムの侵入および火災危険の検出。
• 制限区域における既知・未知の人物を区別するための顔認識の実装。
• 世界中の任意の場所から、メール、SMS、音声通話によるリモート監視と即時アラートの提供。
• ラズベリーパイやNodeMCUなどの市販部品を用いた、スケーラビリティ、コスト効率、導入の簡便性の確保。

提案手法

• システムは、ノードMCUに基づく無線センサーノードを用い、動き、温度、その他の環境変化を検出する。
• ノードMCUはセンサーデータを処理し、Wi-Fiを介してラズベリーパイに基づく中央制御装置にイベント状態を送信する。
• イベント検出時に、ラズベリーパイは接続されたカメラを起動し、ウェブインターフェースにライブ動画をキャプチャおよびストリーミングする。
• 顔認識は事前に学習されたモデルを用いて実施され、人物を既知または未知に分類することで、セキュリティの正確性を向上させる。
• 統合された通信モジュールを用いて、メール、SMS、自動通話の複数チャネルのアラートを発動する。
• 監視データおよび動画ストリームは、ウェブベースのダッシュボードを通じてリモートからアクセス可能であり、世界中での監視が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IoTベースの監視システムは、リアルタイムの侵入検出と顔認識をどのように統合することで、セキュリティを向上させることができるか？
• RQ2 ラズベリーパイやNodeMCUなどの低コストで市販の部品を用いることで、スケーラブルで持ち運び可能な監視システムを構築する効果は何か？
• RQ3 無線センサーネットワークとWi-Fi通信をどのように活用することで、建物環境のリモートでリアルタイムの監視を実現できるか？
• RQ4 メール、SMS、音声通話を介した自動アラートは、反応時間とシステムの使いやすさをどの程度向上させるか？
• RQ5 集中型コントローラーは、複数のセンサーノードを管理し、イベントのトリガーに応じて動的に動画キャプチャとストリーミングを開始できるか？

主な発見

• システムは、無線センサーノードを用いて侵入や火災危険を正常に検出し、メール、SMS、音声通話による即時アラートを発動する。
• 顔認識機能により、既知の人物の正確な識別が可能となり、誤検知の低減とアクセス制御の向上が図られる。
• ラズベリーパイからウェブインターフェースへのライブ動画ストリーミングが安定して確立され、インターネット接続可能な任意のデバイスからリアルタイムのリモート監視が可能になる。
• ノードMCUを無線センサーモジュールとして使用することで、コンパクトさ、低コスト、監視ネットワークへの容易な統合が実現される。
• システムは世界中からのリモートアクセスが可能であり、ユーザーが世界中のどこにいようとも、イベントを監視・対応できる。
• 複数のアラートメカニズムの統合により、重要なイベント発生時におけるシステムの反応性とユーザーの注意喚起が向上する。