Pilnībā aprīkota āra drošības kamera, kuras pamatā ir Raspberry Pi: 21 darbība

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Ja jums bija neapmierinoša pieredze ar lētām tīmekļa kamerām, to slikti uzrakstīto programmatūru un/vai neatbilstošu aparatūru, varat viegli izveidot daļēji profesionālu tīmekļa kameru ar Raspberry Pi un dažiem citiem elektroniskiem komponentiem, kurus viegli atrast, kurā darbojas bezmaksas un fiktīvs PiWebcam droša programmatūra, kas ar vienu klikšķi pārvērš jūsu ierīci jaudīgā un pilnībā aprīkotā tīmekļa kamerā.

1. solis: iedvesma

Pēc cīņas pret vairuma tirgū pieejamo lēto drošības kameru ierobežoto programmatūru (piemēram, slikta redze naktī, neskaidra konfigurācijas lietotne, bezsaistes ierakstīšana, neprecīza kustības noteikšana utt.), Es nolēmu kaut ko izveidot pats un Raspberry Pi man šķita vispiemērotākā platforma.

Pat ja Raspberry Pi kā tīmekļa kameru izmantošanai jau ir daudz projektu, es personīgi uzskatu, ka tie ir pārāk sarežģīti un kopumā vairāk ad-hoc risinājumi pieredzējušiem lietotājiem, nevis ierobežoti produkti.

Tomēr lielākā daļa no tiem koncentrējas tikai uz programmatūru, nevis uz aparatūru, kas ir vienlīdz svarīga drošības kameru lietošanas gadījumam.

2. darbība. Aparatūra

Iekštelpu tīmekļa kameras izveidošanai vienkāršs Raspberry Pi (jebkurš modelis) un pievienota kamera (jebkurš modelis) ar IR gaismas diodēm nakts redzamībai darbotos lieliski. Šai kombinācijai jau ir pieejams daudz komplektu, tādēļ, ja vēlaties sasniegt šo, iegādājieties kādu no tiem un pārejiet pie 12. darbības.

Tā pati aparatūra tomēr nederētu āra kamerai: attēls, kas uzņemts no jūsu māju saturošās aveņu kameras, kas atrodas ārpus jūsu mājas, lielākoties izskatītos sārts (kameras uztvertās infrasarkanās gaismas dēļ) un nelielā ārpusē. -kastes infrasarkanās gaismas diodes, kuras jūs nevarētu redzēt, kas pārsniedz 3 pēdas / 1 metru.

Lai atrisinātu pirmo problēmu, mums ir nepieciešams kaut kas, ko sauc par mehānisko IR CUT filtru, kas būtībā dienas gaismā atgriež patiesās krāsas, bet ļauj naktī uzņemt IR gaismas. Lielākajai daļai tirgū esošo ierīču ir divi vadi: viens īss impulss uz viena stieples pārvietos infrasarkano staru filtru sensora priekšā (dienas režīms), viens īss impulss otrā vadā noņems filtru (nakts režīms). Tie parasti darbojas starp 3 un 9 voltiem, un, ja tie ir pievienoti mūsu avenēm, mēs varam pilnībā kontrolēt, kad pārslēgt nakts režīmu. Tomēr IR Cut filtru nevar kontrolēt tieši no aveņu tapas, jo tā iekšējā mehāniskā daļa prasa daudz lielāku strāvu nekā tā, ko var piegādāt Pi. Mēs strādāsim ap to, izmantojot H-tiltu, ko darbina Raspberry's 5v un kuru kontrolē divas tapas.

Lai risinātu otro problēmu, mums būtu nepieciešama jaudīgāka IR LED plāksne, lai panāktu pienācīgu nakts redzamību. Dēļi ar mazākiem, bet lielākiem gaismas diodēm dod priekšroku pār tiem, kuriem ir daudz mazu LED. Lielākajai daļai tirgū esošo paneļu ir pievienots arī gaismas atkarīgais rezistors (LDR), ko izmanto, lai noteiktu, kad ieslēgt gaismas diodes, ja tās ir tumšas. Tie parasti darbojas ar 12 V spriegumu, un tiem ir mazs kontaktdakša (ar apzīmējumu "IRC"), ko var izmantot, lai pievienotu infūzijas filtru. Tomēr impulss netiek nosūtīts tieši caur šo kontaktdakšu, bet nakts laikā (iedegas gaismas diodes) starp vadiem un zemi tiek izveidots (parasti) 5 V sprieguma kritums. Ja pievienojat vienu no vadiem mūsu avenēm un uzraugāt tapas signālu, mēs varam noteikt, vai mēs ieslēdzam vai atstājam nakts režīmu (tieši to dara PiWebcam)

Pēdējā lieta, kas jāapsver attiecībā uz aparatūru, ir Raspberry Pi barošana. Tā kā mums ir 12 V barošanas avots un mums ir nepieciešami 5 V, lai barotu Pi, ir nepieciešams sprieguma regulators.

3. darbība: programmatūra

PiWebcam ideja bija nodrošināt jaudīgu attēlveidošanas platformu ikvienam neatkarīgi no viņa/viņas iepriekšējām zināšanām. Instalācijas skripts rūpēsies par sistēmas pilnīgu konfigurēšanu ar saprātīgiem noklusējuma iestatījumiem, ļaujot lietotājam pielāgot, izmantojot tīru un mobilajām ierīcēm draudzīgu tīmekļa saskarni, tikai ļoti ierobežotu skaitu atbilstošo parametru. Tomēr, pateicoties jaudīgajai kustības noteikšanas funkcijai, ko papildina objektu atpazīšanas iespējas, ko nodrošina mākslīgā intelekta modelis, PiWebcam var paziņot lietotājam par jebkuru konstatētu kustību, nosūtot momentuzņēmumu e-pasta adresātam vai ievietojot to lietotāja iecienītākajā Slack kanālā.

• Projekta lapa:
• Lietotāja rokasgrāmata:

4. solis: materiālu saraksts

Šis materiāls ir paredzēts šajā apmācībā iebūvētajai āra tīmekļa kamerai:

• Raspberry Pi Zero W
• Raspberry Pi kamera (jebkurš modelis, tas ietver IR griezuma filtru)
• Raspberry Pi Zero kameras kabelis
• Ūdensnecaurlaidīgs kameras korpuss (jebkurš modelis, kurā ietilptu avenes)
• SD karte (ieteicams 16 GB)
• IR LED dēlis (jebkura tāfele, kas atbilstu kameras korpusam)
• IR Cut filtrs (tikai tad, ja tas vēl nav iebūvēts kamerā)
• 12v - 5v regulators (pārliecinieties, ka tas ir buck regulators, kas var nodrošināt visbeidzot 1A)
• Micro USB vīriešu spraudnis
• 12V sieviešu kontaktdakša
• 12V 3A barošanas avots
• H-tilts
• Sieviete-sieviete Dupont cales

5. darbība: komponentu sagatavošana

Buck pārveidotājs (sprieguma regulators) ir atbildīgs par 12 voltu barošanas avota pārveidošanu par 5 voltu, kas nepieciešams Raspberry Pi. Lielākā daļa tirgū esošo sastāvdaļu ir regulējamas (piemēram, izejas spriegumu var mainīt, pagriežot skrūvi). Tā kā tīmekļa kameras iekšpusē skrūve var tikt nejauši pārvietota, lai nodrošinātu fiksētu un nemainīgu 5 V izeju, ielieciet nedaudz skārda 5 V slotā, lai pielodētu abas malas un nogrieztu vadu uz PCB (ar nazi), kas nonāk "ADJ" (attēla augšējā kreisajā stūrī)

Tā kā mēs vēlamies pilnībā kontrolēt IR Cut filtru caur Raspberry (neatkarīgi no tā, vai filtrs ir iestrādāts kamerā, kā attēlā), mums ir jāatbrīvojas no mazā savienotāja. Izgrieziet divus vadus un katram vadam pievienojiet sieviešu dupontkabeli. Neizmetiet mazo kontaktdakšu, jo mums tas ir jāizmanto, lai saņemtu IR LED paneļa uzstādītā LDR statusu. Pievienojiet citu sieviešu dupontkabeli vienam no diviem vadiem (nav svarīgi, kurš).

6. solis: pievienojiet barošanas avotam IR LED plati

Sāksim, pievienojot komponentiem 12V barošanas avota ieeju, kas nonāk mūsu tukšajā kameras korpusā.

Pievienojiet negatīvajam (melnajam) vadam sekojošo:

• Infrasarkanā paneļa negatīvais vads
• Buck pārveidotāja negatīvais vads
• Negatīvs vads pie USB vīriešu savienotāja

Pievienojiet pozitīvajam (sarkanajam) vadam sekojošo:

• IR LED paneļa pozitīvais (12 V) vads
• Buka pārveidotāja Vin stieple

7. solis: ieslēdziet Raspberry Pi

Pievienojiet buck pārveidotāja Vout vadu USB spraudnim, kas darbinās Raspberry.

Pēc visu vadu pievienošanas lodējiet tos kopā vai vienkārši nostipriniet tos ar kādu izolācijas lenti.

8. solis: pievienojiet IR griezuma filtru

Tā kā IR Cut filtru nevar kontrolēt tieši no aveņu tapas, mēs izmantosim H-tiltu, ko darbina Raspberry 5V tapa un kuru kontrolē divas tapas.

• Pievienojiet aveņu tapu 4 (5v) H-tilta "+"
• Savienojiet aveņu 5. tapu (GND) ar H-tilta "-"
• Savienojiet aveņu 39. tapu (BCM 20) ar H-tilta INT1
• Pievienojiet aveņu 36 tapu (BCM 16) H-tilta INT2
• Pievienojiet abus IR griezuma filtra vadus pie MOTOR1 un MOTOR2 vai H-tilta

Tādā veidā, kad impulss tiks nosūtīts caur, piem. 39, 5v tapa tiks piegādāta MOTOR1, padarot filtru pārslēdzamu.

9. solis: pievienojiet infrasarkano staru dēļa paneli avenei

Lai uzzinātu, kad sāk satumst, mēs izmantojam LDR, kas uzstādīts uz IR LED paneļa. Iepriekšējās darbībās izmantojiet mazo kontaktdakšu, kas izgriezta no infrasarkanā filtra, vienu pusi pievienojiet savienotājam ar apzīmējumu "IRC" IR gaismas diodes panelī, bet otru - pie avenes 40. kontakta (BCM 21).

10. solis: uzstādiet kameru uz IR LED paneļa

Piestipriniet kameru pie īpašās IR gaismas diodes plates slota ar izolācijas lenti vai citiem līdzekļiem. Lietas, kas jāņem vērā šajā posmā:

• Infrasarkano staru gaismas diodes kļūst ļoti karstas, kad tās ir ieslēgtas, tāpēc attiecīgi aizsargājiet kameru;
• Pārliecinieties, ka infrasarkanā gaisma nevar iekļūt slotā, kur atrodas kamera; IR gaismas atstarošana ir viens no biežākajiem iemesliem, kāpēc nakts redze ir slikta (neskaidra);
• Pārliecinieties, ka starp objektīvu un kameras korpusa stiklu ir palikusi brīva vieta, pretējā gadījumā var rasties atstarošana vai attēla izkropļojumi;

Vēl neaizveriet kameras korpusu:-)

11. darbība. 1. iespēja - iepriekš konfigurēta PiWebcam attēla zibspuldze (ieteicams)

• Lejupielādējiet jaunāko PiWebcam attēlu (PiWebcam_vX. X.img.zip) no vietnes
• Izsaiņojiet failu Ierakstiet attēlu SD kartē (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• Pievienojiet SD karti Raspberry Pi un ieslēdziet to
• Ierīce sāks darboties kā piekļuves punkts
• Turpiniet ar pēcinstalācijas uzdevumiem

12. solis: 2. iespēja - izveidojiet PiWebcam attēlu

Lai izveidotu PiWebcam attēlu, ir nepieciešama jauna Raspbian instalācija un SD karte. Lūdzu, neizmantojiet esošu instalāciju atkārtoti, bet sāciet no nulles:

• Lejupielādējiet operētājsistēmu Raspbian Stretch Lite
• Ierakstiet attēlu SD kartē (piemēram, izmantojot Win32 Disk Imager)

13. darbība: 2. iespēja - kopējiet PiWebcam uz SD karti

Lejupielādējiet jaunāko PiWebcam laidienu (PiWebcam_vX. X.zip), izvelciet un nokopējiet direktoriju "PiWebcam" sāknēšanas nodalījumā.

Uzstādīšanai bez galvas ievietojiet sāknēšanas nodalījumā arī tukšu failu ar nosaukumu "ssh" un "wpa_supplicant.conf" ar tīkla konfigurāciju. Tādā veidā Raspberry sāks izveidot savienojumu ar jūsu WiFi tīklu pēc palaišanas, un jums vispār nav nepieciešams HDMI kabelis, bet varat tam izveidot savienojumu tieši caur SSH.

14. darbība. 2. iespēja - ieslēdziet aveņu un izveidojiet savienojumu ar to

Pievienojiet Raspberry Pi SD karti, ieslēdziet to un izveidojiet savienojumu ar SSH klientu (vai PuTTY operētājsistēmā Windows):

• Saimnieka nosaukums: raspberrypi.local
• Lietotājvārds: pi
• Parole: aveņu

15. solis: 2. iespēja - konfigurējiet sistēmu PiWebcam

Pēc tam, kad esat pārliecinājies, ka Raspberry ir savienots ar internetu, izpildiet šādu komandu:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh instalēt

Tas pilnībā konfigurēs sistēmu un instalēs nepieciešamās atkarības.

Instalēšanas beigās jums tiks lūgts pārstartēt ierīci, lai izmaiņas pilnībā stātos spēkā. Visi akreditācijas dati tiks apkopoti ekrānā.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka pēdējās 6 rakstzīmes ir nejaušas (piemēram, PiWebcam-e533fe) un dažādās ierīcēs atšķiras.

16. darbība. Uzdevumi pēc instalēšanas - izveidojiet savienojumu ar PiWebcam WiFi piekļuves punktu

Pēc ieslēgšanas ierīce sāks darboties kā piekļuves punkts.

Izveidojiet savienojumu ar ierīces izveidoto WiFi tīklu. Tīkla parole, kā arī administratora lietotāja parole (gan tīmekļa saskarnei, gan SSH) ir tāda pati kā SSID (piemēram, PiWebcam-XXXXX). Norādiet pārlūkprogrammu uz vietni https://PiWebcam.local un autentificējiet ar lietotājvārdu "admin" un ar tādu pašu paroli kā tīkla nosaukums.

17. darbība. Pievienojiet tīmekļa kameru savam WiFi tīklam

Es vēlos savienot tīmekļa kameru ar esošu WiFi tīklu, dodieties uz Ierīce / Tīkls, atlasiet “WiFi klients” un aizpildiet savu “WiFi tīkls” un “Parole”.

Pagaidiet 1-2 minūtes, izveidojiet savienojumu ar tīklu un norādiet pārlūkprogrammu uz vietni https://camera_name.your_network (piem., Http: //PiWebcam-e533fe.local)

18. darbība. Aizveriet tīmekļa kameras korpusu

Pēc tam, kad tika pārbaudīts, vai tīmekļa kameru var sasniegt, izmantojot tīklu, un tika veikta iepriekšējā solī norādītā pamata konfigurācija, tagad ir pienācis laiks lietu slēgt.

19. darbība. Darba sākšana ar PiWebcam

PiWebcam jau ir pieejami saprātīgi noklusējuma iestatījumi. Pēc instalēšanas nav nepieciešama papildu konfigurācija; PiWebcam sāks uzņemt momentuzņēmumus un ierakstīt videoklipus neatkarīgi no tā, vai ir pievienots tīklam.

Visu ierīces konfigurāciju (kameru, tīklu, paziņojumu un sistēmas iestatījumus) var veikt, izmantojot tīmekļa saskarni. Konfigurācijas failu var viegli eksportēt un importēt ierīcē / sistēmā.

Kad tiek konstatēta kustība, PiWebcam sāks ierakstīt video (kas pēc tam būs pieejams, izmantojot tīmekļa saskarnes izvēlni "Atskaņošana"). Tiklīdz vairs nebūs kustības, tiks saglabāts arī attēls, kas izcelts ar sarkanu lodziņu. Ja objekta noteikšanas funkcija ir iespējota, jebkura kustība, kas nesatur konfigurēto objektu, tiks ignorēta, lai samazinātu viltus pozitīvos rezultātus (piemēram, ja tiek konstatēta kustība, bet netiek identificēta neviena persona).

Kad paziņojumi ir iespējoti, momentuzņēmums tiks nosūtīts uz lietotāja e-pasta adresi un/vai ievietots konfigurētajā Slack kanālā. Ja interneta savienojums nav pieejams, paziņojums tiks ievietots rindā un atbrīvots, kad savienojums tiks atjaunots nākamreiz.

Detalizēts visu pieejamo iestatījumu kopsavilkums ir norādīts projekta lapā.

20. darbība. Attālā piekļuve internetam

Pēc izvēles tīmekļa saskarni var sasniegt no interneta bez papildu konfigurācijas tīklā vai mājas maršrutētājā. Lai iespējotu šo funkcionalitāti, atzīmējiet atbilstošo izvēles rūtiņu sadaļā Ierīce / tīkls.

Ja ir iespējota attālā piekļuve internetam, ierīce uzsāk servera.net SSH tuneli, bez nepieciešamības maršrutētājā konfigurēt NAT vai UPnP. Ierīces nosaukums tiek izmantots kā resursdatora nosaukums, un tiek atklāti gan tīmeklis, gan ssh pakalpojumi.

21. darbība. Tehniskā informācija

Visi PiWebcam faili atrodas SD kartes sāknēšanas nodalījumā direktorijā ar nosaukumu PiWebcam. Tas ietver vienu bash failu PiWebcam.sh un administratora paneļa PHP lapas.

Instalēšanas laikā tiek veikta ļoti vienkārša sistēmas konfigurācija, tiek izveidots initramfs attēls un PiWebcam.sh skripts tiek pievienots /etc/rc.local, lai tas tiktu izpildīts startēšanas laikā ar parametru "configure".

Pirmajā atsāknēšanas reizē initramfs attēls samazinās saknes nodalījumu (iepriekš Raspbian instalētājs to bija paplašinājis, lai aizpildītu visu SD karti) un uzreiz pēc tam izveidos datu nodalījumu.

Gan sāknēšanas, gan saknes failu sistēmas ir uzstādītas tikai lasāmā veidā, un initram attēls saknes failu sistēmā izveido pārklājuma failu sistēmu, lai visas sistēmas izmaiņas tiktu saglabātas tikai atmiņā un pazustu nākamajā restartēšanas reizē. Tādā veidā ierīce būs izturīgāka pret nepareizām konfigurācijām, to var viegli atjaunot rūpnīcas noklusējuma iestatījumos un tā var izdzīvot līdz jebkuram strāvas padeves pārtraukumam, jo parastās darbības laikā SD kartē nekad netiek ierakstīts neviens sistēmas fails. Datu failu sistēma ir formatēta ar F2FS (zibspuldzei draudzīgu failu sistēmu), kas ņem vērā zibatmiņas atmiņas ierīču īpašības.

Startēšanas laikā PiWebcam nolasa konfigurācijas failu, kas tiek glabāts /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf, konfigurē sistēmu, kameru, tīklu un paziņojumus, pamatojoties uz tur atrastajiem iestatījumiem, un izvieto tīmekļa saskarni no/boot/PiWebcam/web tīmekļa saknes atrašanās vieta.

Gan filmas, gan filmas tiek glabātas datu failu sistēmā un sagrupētas mapēs pēc gada/mēneša/dienas/stundas, lai atvieglotu piekļuvi. Visus ierakstus var pārskatīt, izmantojot tīmekļa saskarni, izmantojot modernu failu indeksētāju h5ai, kas ļauj failus un direktorijus parādīt pievilcīgā veidā, nodrošinot attēlu un video priekšskatījumus, iepriekš neielādējot saturu.

Kad tiek konstatēta kustība, PiWebcam.sh tiek izsaukts ar parametru "paziņot", izmantojot on_picture_save/on_movie_end kustības notikumu. Ja objekta noteikšana ir iespējota attēla turpmākai analīzei, attēls tiek nosūtīts uz Clarifai, lai atpazītu visus attēla objektus. Tas lieliski noderētu, lai samazinātu viltus pozitīvos rezultātus, piem. ja vēlaties uzzināt, vai jūsu mājā kāds zog, nevis tikai pēkšņas gaismas izmaiņas.

Pēc tam PiWebcam pārbauda, vai ir pieejams interneta savienojums, un, ja ir, izsūta paziņojumu. Papildus tradicionālajiem e-pasta paziņojumiem, kas izsūtīti ar ssmtp, un pievienojot noteikto kustību, PiWebcam var augšupielādēt to pašu attēlu arī Slack kanālā. Ja jūs nepazīstat Slack, pārbaudiet to (); tas ir lielisks sadarbības rīks, taču to var izmantot arī, lai izveidotu ģimenei veltītu grupu, piešķirtu piekļuvi saviem ģimenes locekļiem, tērzētu ar viņiem un ļautu PiWebcam vai mājas automatizācijas utilītprogrammām (piemēram, eGeoffrey) publicēt atjauninājumus. Ja nav interneta savienojuma, paziņojums nepazūd, bet tiek atjaunots rindā un izsūtīts.

Jaunināšanas funkcionalitāte tiek nodrošināta arī, izmantojot tīmekļa saskarni.