Prototyp zur Erfassung und Visualisierung der Personenanzahl in Gebäuden

Dieser Prototyp ist durch eine Masterarbeit des berufsbegleitenden Masterstudiengangs Geoinformatik M.Eng. an der Hochschule Mainz entstanden.

Beschreibung

Der Prototyp basiert auf einem Raspberry Pi (Zero W) und wird mit Kali Linux, als Sensor, betrieben. Er hat zur Aufgabe, die WLAN-Umgebung (später auch Bluetooth) nach Clients abzuscannen. Die Scanergebnisse werden im NetXML-Format (Kismet) zur weiteren Auswertung (temporär) geschrieben, um daraus die Personenanzahl (dank Smartphones u.a. Wearables) in unmittelbarer Nähe abzuschätzen. Abschließend werden alle ermittelten Sensorwerte, mittels OGC SensorThings API, an einen Zentralen Server, zwecks Historisierung sowie Visualisierung, übermittelt.

Voraussetzungen

Kali Linux incl. Re4son Kernel
Python 3.7

Entwicklungsumgebung

pyenv

apt-get install -y build-essential curl git libbz2-dev libffi-dev liblzma-dev libncurses5-dev libncursesw5-dev libreadline-dev libsqlite3-dev libssl-dev llvm python3-lxml python3-openssl tk-dev wget xz-utils zlib1g-dev

Ersteinrichtung

Projekt klonen

git clone https://github.com/mrkskwsnck/master-prototyp.git /opt/prototyp

Dienste installieren

…damit diese nach jedem Systemneustart auomatisch gestartet werden.

cd /opt/prototyp
for S in systemd/*.{service,timer}; do ln -sf "$PWD/$S" /etc/systemd/system; done
systemctl daemon-reload
systemctl enable monitor-mode.service wifi-observation.service

Dienste konfigurieren (optional)

Ggf. Umgebungsvariablen innerhalb der Service-Unit-Datei überschreiben, um diese an die eigene Umgebung anzupassen.

systemctl edit monitor-mode.service
systemctl edit wifi-observation.service

HINWEIS: Die überschriebenen Zeilen werden im Drop-In-Verzeichnis der jeweiligen Service-Unit-Datei geschrieben! Etwa /etc/systemd/system/monitor-mode.service.d/override.conf für /etc/systemd/system/monitor-mode.service usw.

Dienste (manuell) starten

systemctl start monitor-mode.service wifi-observation.service

Dienste (manuell) stoppen

systemctl stop monitor-mode.service wifi-observation.service

Umgebungsvariablen

Die bereitgestellten Programme bzw. Skripten können mittels Umgebungsvariablen konfiguriert werden, indem die Säumniswerte (vor Programmausführung) zu überschreiben sind.

DUMP_DIR= Das Verzeichnis, indem die flüchtigen (keine Persistenz) Daten geschrieben werden.

DUMP_DIR='/tmp/airodumps'

DUMP_PREFIX= Zur Unterscheidung gesammelter Daten verschiedener Hosts, falls diese gemeinsam an einem Ort gespeichert sind (z.B. localhost).

DUMP_PREFIX='<LOCAL_HOSTNAME>'

WRITE_INTERVAL= Legt das Schreibinterval der Sensordaten, in Sekunden, fest. Betrifft das Programm airodump-ng, welches die Sensordaten des Prototyps erhebt. Dieser Wert sollte nicht zu niedrig gesetzt werden, da sonst der Sensor möglicherweise nicht mit dem Schreiben neuer Daten nachkommt! Hinsweis: Das Interval zur Auswertung der Sensordaten (siehe OBSERV_INTERVAL) sollte auf das Schreibinterval abgestimmt sein.

WRITE_INTERVAL=30

MAC_EXCLUDES= Liste der MAC-Adressen, die aus den gesammelten Daten zu ignorieren bzw. herauszufiltern sind (säumnismäßig leer).

MAC_EXCLUDES='0A:1B:2C:3D:4E:5F,01:23:45:AB:CD:EF,...'

OBSERV_INTERVAL= Definiert das Zeitfenster in Sekunden für die Beobachtung (säumnismäßig 5 Minuten).

OBSERV_INTERVAL=300

MIN_SIGNAL_LEVEL= Definiert den minimalen Signalpegel, für den ein Draht-loser Client, als in unmittelbarer Nähe zum Sensor angenommen wird (säumnismäßig -67 dBm).

MIN_SIGNAL_LEVEL=-67

API_URL= Setzt die Adresse (URI) zur OGC SensorThings API (z.B. 'http://sensorhub:8080/v1.0/').

API_URL='http://sensorhub:8080/v1.0/'

LOG_LEVEL= Die gewünschte Protokollebene für Debugging-Zwecke (säumnismäßig INFO).

LOG_LEVEL='<DEBUG|INFO|WARNING|ERROR|CRITICAL>'

DATASTREAM_ID Setzt die entsprechende Datenstrom-ID der OGC SensorThings API zum Übermitteln von Beobachtungen.

DATASTREAM_ID=1

Datenerfassung

Das für den WLAN-Sensor zugrunde liegende Programm airodump-ng schreibt dessen akkumulierte Daten ausschließlich in Intervallen. Zwar kann das Intervall Sekunden-genau konfiguriert werden, jedoch erschwert dieser Umstand die Implementierung eines kontinuierlichen Datenstroms.

Visualisierung

Die Visualisierung auf einer zweidimensionalen Karte des OpenStreetMap-Dienstes ist als Einzelseiten-Webanwendung implementiert und muss von einem Web-Server ausgeliefert werden.

user@localhost:~$ cd /opt/master-prototyp/web
user@localhost:/opt/master-prototyp/web$ python3 -m http.server
Serving HTTP on 0.0.0.0 port 8000 (http://0.0.0.0:8000/) ...

Lokal zu erreichen unter: http://localhost:8000/map.html

Lizensierung

Prototype to sense nearby people approximately using wireless technology
Copyright (C) 2020 Markus Kwaśnicki

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mrkskwsnck / master-prototyp