プロジェクトのハードウェア：ハッカークエストで部屋を建てた方法

数週間前、私たちはハッカーのためのオンラインクエストを実施しました。部屋を建て、スマートデバイスで埋め、そこからYouTube放送を開始しました。プレイヤーはゲームサイトからIoTデバイスを制御できます。目標は、部屋に隠されている武器（強力なレーザーポインター）を見つけてハックし、部屋を短絡させることでした。



スリル満点のプロットを追加するために、部屋にシュレッダーを置き、そこに200,000ルーブルをロードしました。シュレッダーは1時間あたりの請求書を食べました。ゲームに勝った後、シュレッダーを止めて残りのお金をすべて受け取ることができます。



我々はすでに説明してきたゲームの通過をだけでなく、どのようプロジェクトのバックエンドが行われました。ハードウェアとそれがどのように進んでいたかについてお話しする時が来ました。





部屋を掃除する瞬間を示すためにたくさんのリクエストがありました-私たちはそれをどのように分解するかを示します

鉄の建築：部屋の制御

シナリオがすでにほぼ明確になり、バックエンドの準備が整い、機器を設置するための空の部屋ができたときに、ハードウェアソリューションの設計を開始しました。



昔の冗談「IoTのSはセキュリティを表す」（「IoTの略語のSはセキュリティを表す」）を思い出して、今回のゲームシナリオのプレーヤーは、サイトのフロントエンドとバックエンドとのみ対話するが、直接取得する機会は得られないと判断しました。腺に。



これは、画面上で起こっていることの安全性と娯楽性の理由で行われました。プレーヤーがハードウェアに直接アクセスできるため、シュレッダーの高速化や火工品の制御など、安全で潜在的に危険なアクションを分離することははるかに困難になります。



設計を開始する前に、ゲームデバイスを制御するためのいくつかの原則を策定しました。これが設計の基礎となりました。

ワイヤレスソリューションを使用しないでください

プレイスペース全体が1つのフレームにあり、その隅々まで到達できます。ワイヤレス接続は実際には必要なく、別の障害点になるだけでした。

スマートホームの特別なデバイスは使用しないでください

主にカスタマイズの柔軟性のためです。既製の管理パネルとタスクの管理を使用して、多くのボックス化されたバージョンのスマートホームシステムをカスタマイズできることは明らかですが、人件費は独自の単純なソリューションの作成に匹敵します。



さらに、プレイヤーが状態をどのように変化させるかを明確に示すデバイスを考案する必要がありました。オン/オフにするか、FALCONの文字に特定のライトを当てます。



通常のラジオ部品店で購入できる公的に入手可能な鉄からすべての要素を収集しました。ピザとダイエットコークの配達の間、宅配便業者のチップとディープとリロイが絶えず現場にやって来ました。



自分たちですべてを組み立てるという選択は、単純化されたデバッグ、スケーラビリティですが、インストール中により高い精度が必要でした。

すべてのリレーとアルディーノがフレームに表示されないようにする必要があります

パフォーマンスを監視し、必要に応じてカメラの視野からきれいに這い出して故障したユニットを交換できるように、すべての制御可能な要素を1つの場所にまとめ、舞台裏に隠すことにしました。





その結果、すべてがテーブルの下に隠され、テーブルの下に何も見えないようにカメラが設置されました。これは、エンジニアがクロールするための「死角」でした。



ハードウェアの観点から、このデバイスは6つの要素を制御しました。

1. いくつかのテーブルランプ、それらはオン/オフ状態を持ち、プレーヤーによって制御されます
2. 壁に書かれた文字は、プレイヤーの指示で色を変えることができます
3. サーバーに負荷がかかっているときに回転してフリップチャートを開くファン
4. PWM制御レーザー
5. スケジュール通りにお金を食べたシュレッダー
6. 各レーザーショットの前に消えたスモークマシン

スモークマシンをレーザーと一緒にテストします。



その後、フレームの後ろに立って、ポイント1からのランプとまったく同じように制御されるステージライトが追加されました。ステージライトは、電源が入ったときにレーザーを照らし、戦闘でレーザーが発射される前に重りを照らしました。モード。

このスマートデバイスは何でしたか？

実際には、1つのスマートデバイスになりました。バックエンドから各パーツの状態を受け取り、適切なコマンドで変更しました。



デバイスの状態を含むjsonを受信し、usbを介して接続されたarduinkaに送信する単純なスクリプトがコンピューター上で実行されることが想定されていました。その後、このコンピューターはrasberryに置き換えられ、natのためにバックエンドに接続されました。



ポートに接続：

• 従来の16個のリレー（ビデオで聞こえるカチッという音を出すリレーでした。この音のために主に選択しました）
• ファンなどのPWMチャネルを制御するための4つのソリッドステートリレー、
• レーザー用の個別のPWM出力
• LEDストリップへの信号を形成する出力

これは、サーバーからリレーに到達したjsonコマンドの例です。

{"power":false,"speed":0,"period":null,"deviceIdentifier":"FAN"}

そして、これはチームがアルディーノに到達した機能の例です

def callback(ch, method, properties, body):    
    request = json.loads(body.decode("utf-8"))    
    print(request, end="\n")     
    send_to_serial(body)

レーザーが最終的にロープを燃やし、おもりが水族館に飛ぶ瞬間を追跡するために、おもりの落下をトリガーしてシステムに信号を送る小さなボタンを作成しました。





ケトルベルの動きのボタン監視



この信号では、ピンポンボールで作られた煙爆弾が点灯しているはずです。4つのスモークダクトをサーバーケースに直接入れ、ニクロームスレッドを持ってきました。これは、加熱されてヒューズのように機能するはずでした。





煙爆弾と中国の花輪のある体

Arduino

arduinkaでは、当初の計画に従って、2つのアクションが実行されました。



まず、新しいリクエストを受信すると、ArduinoJsonライブラリを使用してリクエストが解析されました。さらに、そのプロパティのいくつかは、各制御デバイスに関連付けられていました。

• «» «» ( )
• , ( JSON , , )
• PWM ,
• , . 587 . , , , . .

前回は、対応するパラメータがJSONで受信されたときに設定されましたが、送信できなかったため、値は0に設定され、ゼロ化は発生しませんでした。



arduinkaが各サイクルで実行した2番目のアクションは、状態の実現、つまり、何かをオンにする必要があるかどうか、またはデバイスをオフにするときであるかどうかを確認することでした。

レーザーポインター-同じMegatron3000

これは、手動フォーカスでLSMVR450-3000MF 3000mW450nmを切断およびマーキングするための従来のレーザーモジュールです。

鷹の手紙

非常にシンプルになりました。ロゴから文字をコピーし、段ボールから切り取り、LEDテープで貼り付けました。この場合、各継ぎ目に4つの接点を使用して、テープをはんだ付けする必要がありましたが、結果はそれだけの価値がありました。私たちのバックエンドのパシャは、数時間以内にそれを行うという奇跡のスキルを示しました。

iotデバイスの最初のテストと仕上げ

最初のテストを行ったと同時に、新しい問題が発生しました。事実、プロセスの途中で、VGIKの実際の映画プロデューサー兼カメラマンであるIlya Serovがチームに加わりました。彼はフレームを作成し、映画のような照明を追加し、ゲームのシナリオを少し変更して、プロットをより感情的にし、写真をよりドラマチックで劇場的なものにしました。



これにより品質は大幅に向上しましたが、リレーに接続する必要のある要素もあり、動作アルゴリズムが規定されていました。



レーザーは別の問題であることが判明しました。さまざまな種類のロープとさまざまな出力のレーザーを使用して、いくつかの実験を行いました。テストでは、荷物をロープに垂直に吊るすだけです。



テストトークンを使用して起動した場合、PWMを介して調整可能な電力は10％未満であり、長時間の曝露後でもロープは損傷しませんでした。



戦闘モードでは、レーザーは直径10 mmのスポットに焦点がぼけ、約1メートルの距離から負荷をかけてロープを介して自信を持って燃焼しました。





このようにして、レーザーはテストで完璧に機能しました。



吊り下げられた重りで部屋のすべてをテストし始めたとき、レーザーをしっかりと固定するのはそれほど簡単ではないことがわかりました。次に、ロープが燃えているとき、ロープは溶けて伸び、元の焦点の下から移動します。





しかし、これはもはや機能しませんでした。



イリヤはレーザーをロープの反対側の部屋の端に移動し、レーザービームがシーン全体を通過してフレーム内で美しく見えるようにし、距離を2倍にしました。



すでに戦闘中のロープ燃焼でさらにいくつかの実験を行った後、運命を苦しめず、ニクロームワイヤーでロープを切断することを保証することにしました。彼女は戦闘モードでレーザーをオンにしてから120秒後にスレッドを破壊しました。これに加えて、分離接点がトリガーされたときのスモークボムのワイヤーとヒューズの切断に加えて、マイクロコンピューターのハードウェアに直接ハードコーディングすることにしました。





スレッドは、最終的に画面外でロープを燃やしました。



したがって、これらのコマンドの実行に関連するシーケンスを解決するために、arduinkaが解決した3番目のタスクが表示されました。



また、バックエンドから受信したアドホックJSONを送信するだけだったラズベリーと、テレビでお金を追跡してシュレッダーを実行する必要性を与えることにしました。当初は、バックエンドがこれを行い、現在の残高がサイトに表示されると想定されていました。テレビでは、部屋のイベントがリアルタイムで発生していることを視聴者に促す追加のインタラクティブ要素としてYouTubeからのコメントを表示しました。



しかし、テスト実行中、Ilyaはシーンを見て、ゲームのバランスを最大の画面に表示することを提案しました。残りの金額、食べた金額、シュレッダーの次の開始までのカウントダウンです。



Raspberryを現在の時刻に関連付けました。1時間ごとにシュレッダーが開始されました。写真はラズベリーの助けを借りてテレビに表示されました。ラズベリーはその時点ですでにサーバーからリクエストを受信し、実行のためにアルドゥインカに送信していました。金銭的指標のある写真は、このようなfim consoleユーティリティ呼び出しを使用して描画



image = subprocess.Popen(["fim", "-q", "-r", "1920×1080", fim_str]),  fim_str



され、必要な量または時間に基づいて作成されました。



事前に写真を生成しました。完成したビデオをタイマーで撮影し、200枚の写真をエクスポートしました。



これは、クエストでプログラムされたメカニズムです。最後のカウントダウンが始まるまでに、私たちは皆、現場に車で行き、消火器で武装し、火を待つために腰を下ろしました（火は力強く燃え、不和でのみ主流でした）

1週間機能する放送を作成する方法：カメラの選択

クエストでは、YouTubeで7日間継続して放送する必要がありました。これは、ゲームの最大期間として設定した金額です。私たちを妨げる可能性のある2つのことがありました：

1. 連続運転によるチャンバーの過熱
2. インターネットカット

部屋を快適に再生して観察するには、カメラは少なくともフルHD画像を提供する必要がありました。



最初は、ストリーマー向けにリリースされたWebサイトの方向を検討しました。予算を削減したので、カメラを買いたくありませんでしたが、結局、レンタルできませんでした。同時に、奇跡的に私の家にあるXbox Kinectカメラを見つけ、部屋に置いて1週間のテスト放送を開始しました。



カメラはうまく対応し、過熱しませんでしたが、イリヤはすぐに設定が不足していることに気づきました。特に、露出を設定することは不可能でした。



イリヤは、放送の種類を映画やビデオ制作の基準に近づけることを目指しました。明るい光源、暗い背景、フレーム内のオブジェクトを使用して、動的に変化する光のシーンを伝えることです。同時に、デジタルノイズを最小限に抑えながら、ハイライトとシャドウの両方で画像の精巧さを維持したいと思いました。



したがって、kinectはテストで信頼できることが証明され、ビデオキャプチャカード（別の障害点）を必要としませんでしたが、私たちはそれを放棄することにしました。さまざまなカメラを3日間テストした後、IlyaはSony FDR-AX53を選択しました。これは小型で信頼性の高いカムコーダーで、手頃な価格でありながら、十分な信頼性と視覚的特性を備えています。



私たちはカメラを借りて、ビデオキャプチャカードと組み合わせて1週間電源を入れましたが、それを使用すると、クエスト全体を通して継続的な放送を期待できることに気付きました。

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照明に取り組むには一定の優雅さが必要であり、最小限の手段で光のスコアを作成する必要がありました



。1。プレーヤーがオブジェクトを見つけたときの照明（レーザー、重量）、およびシュレッダーの一定の光。ここでは、dedolight 150を使用しました。これは、低電圧ハロゲンランプを備えた信頼性の高いコンパクトなシネマ照明デバイスで、背景や他のオブジェクトに触れることなく、特定のオブジェクトにビームを集中させることができます。



2.実用的なプレイライト-テーブルランプ、フロアランプ、スター、ガーランド。すべての実用的な光がフレーム内に調和して分散され、画像の領域を照らしました。内部には、3200Kの色温度のLEDランプがあり、フロアランプのランプは赤いロスコフォリウムフィルターで覆われて、珍しい色のヒントのアクセントを作成しました。





私は母と一緒にエンジニアであるか、明日打ち上げます

インターネットと電気をどのようにバックアップしたか

フォールトトレランスの問題は、データセンターとほぼ同じようにアプローチされました。彼らは、基本原則から逸脱しないことを決定し、通常のN +1スキームに従って予約しました。



YouTubeでの放送が停止した場合、同じリンクを使用して再接続してストリームを続行することはできません。それは決定的な瞬間であり、部屋は通常のオフィスにありました。



このために、OpenWRTベースのルーターとmwan3パッケージを使用しました。5秒ごとにチャネルの可用性を自動的にテストし、中断した場合は、Yotaからバックアップモデムに切り替えました。その結果、バックアップチャネルへの切り替えに1分もかかりませんでした。



短期間の電力サージでもすべてのコンピューターが再起動するため、停電を除外することも同様に重要でした。



そのため、すべてのゲームデバイスをバックアップするippon innova g23000無停電電源を使用しました。システムの総消費電力は約300ワットでした。75分間で十分であり、私たちの目的には十分です。



部屋の電気が切れた場合に備えて、追加の照明を犠牲にすることにしました。これは、途切れない電源に接続されていませんでした。

謝辞

• ゲームを発明し、実装したRUVDSチーム全体に。
• これとは別に、RUVDS管理者の場合、サーバーの動作を監視するために、負荷は許容範囲内であり、すべてが通常どおり正常に動作しました。
• 最高の上司に ntsaplin「アイデアがあります。サーバーを取り、その上に水族館を置き、その上に重りを掛けます。ブーム、バン、すべてが水で溢れ、短絡、火事です！」という事実のために。彼はいつも自信を持って「やれ！」と言います。
• Tilda Publishing , - , .
• S_ILya , , , , , .
• zhovner , , , , .
• samat , , .
• daniemilk .
• delfphe .
• Dodo Pizza Engineering .

そして最大の感謝は、あなたが2日間眠らずに探求を襲い、仕事を延期したときに私たちが経験したすべての感情に対してプレイヤーに感謝します。



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