Potpuno opremljena vanjska sigurnosna kamera zasnovana na Raspberry Pi: 21 korak

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ako ste imali razočaravajuća iskustva s jeftinim web kamerama, njihovim loše napisanim softverom i/ili neodgovarajućim hardverom, lako možete izgraditi poluprofesionalnu web kameru s Raspberry Pi-om i nekoliko drugih elektroničkih komponenti na kojima je lako pronaći besplatnu i lažnu PiWebcam -softver otporan na softver koji se jednim pritiskom vašeg uređaja pretvara u moćnu i potpuno opremljenu web kameru.

Korak 1: Inspiracija

Nakon borbe protiv ograničenog softvera većine jeftinih sigurnosnih kamera na tržištu (npr. Loš noćni vid, nejasna aplikacija za konfiguraciju, bez offline snimanja, netačno otkrivanje pokreta itd.), Odlučio sam napraviti nešto sam i Raspberry Pi činilo mi se najpogodnijom platformom.

Čak i ako već postoji veliki broj projekata za korištenje Raspberry Pi-a kao web kamere, osobno ih smatram previše složenim i općenito govoreći više ad-hoc rješenja za napredne korisnike, a ne konačnih proizvoda.

Ipak, većina se fokusira samo na softver, a ne na hardver, što je jednako važno za slučaj upotrebe sigurnosne kamere.

Korak 2: Hardver

Za izgradnju internetske kamere u zatvorenom prostoru, jednostavna Raspberry Pi (bilo koji model) i spojena kamera (bilo koji model) s IC LED diodama za noćni vid funkcionirale bi sasvim u redu. S ovom kombinacijom već je dostupno mnogo kompleta, pa ako želite postići ovo, kupite jedan od njih i prijeđite na korak 12.

Isti hardver ipak ne bi odgovarao vanjskoj kameri: slika snimljena sa Raspberry kamerom sa IC sposobnošću izvan vaše kuće izgledala bi uglavnom ružičasto (zbog infracrvenog svjetla koje kamera snima) i s malim vanjskim svjetlom -box IR LED diode ne biste mogli vidjeti ništa dalje od 3 metra / 1 metar.

Da bismo riješili prvi problem, potrebno nam je nešto što se zove mehanički IC CUT filter, koji vam u osnovi vraća prave boje pri dnevnom svjetlu, ali ipak omogućava snimanje IC svjetla tokom noći. Većina uređaja na tržištu ima dvije žice: jedan kratki impuls na jednoj žici pomaknut će IC filter ispred senzora (dnevni način), jedan kratki impuls na drugoj žici uklonit će filtar (noćni način rada). Obično rade između 3v i 9v i ako su priključeni na našu malinu, možemo imati potpunu kontrolu nad time kada trebamo prebaciti noćni način rada. Međutim, IR Cut filterom se ne može upravljati izravno sa pina maline jer mehanički dio unutar njega zahtijeva mnogo više struje od one koju Pi može opskrbiti. Zaobići ćemo to pomoću H-Bridge-a koji pokreće Raspberry-ov 5v i kojim upravljaju dva pina.

Da bismo riješili drugi problem, potrebna nam je moćnija ploča sa LED LED diodama za postizanje pristojnog noćnog vida. Ploče sa manje, ali veće LED diode imaju prednost nad onima sa puno sićušnih LED dioda. Većina ploča na tržištu ima priključen i LDR (svjetlo ovisan otpornik) koji se koristi za određivanje kada treba uključiti LED diode ako su tamne. Obično rade na 12v i imaju mali utikač (označen kao "IRC") koji se može koristiti za povezivanje IC rezanog filtera. Međutim, nikakav se impuls ne šalje izravno kroz ovaj utikač, ali tijekom noći (upaljene LED diode) stvara se (obično) pad napona od 5 V između žica i mase. Ako priključite jednu od žica na našu malinu i pratite signal pina, možemo utvrditi ulazimo li ili izlazimo iz noćnog načina rada (što upravo radi PiWebcam)

Posljednja stvar koju treba razmotriti u vezi sa hardverom je kako napajati Raspberry Pi. Budući da imamo napajanje od 12 V i potrebno nam je 5 V za napajanje Pi, potreban je regulator napona.

Korak 3: Softver

Ideja koja stoji iza PiWebcam -a bila je pružiti moćnu platformu za snimanje slika svima, bez obzira na njegovo/njeno prethodno znanje. Instalacijska skripta pobrinut će se za potpuno konfiguriranje sistema s razumnim zadanim postavkama, dopuštajući korisniku da prilagođava putem čistog i mobilnog sučelja prilagođenog mobilnim uređajima samo vrlo ograničen broj relevantnih parametara. Ipak, zahvaljujući snažnoj funkciji detekcije pokreta povećanoj mogućnostima prepoznavanja objekata pogonjenim modelom umjetne inteligencije, PiWebcam može obavijestiti korisnika o svakom otkrivenom kretanju slanjem snimke primatelju e-pošte ili objavljivanjem omiljenog Slack kanala korisnika.

• Stranica projekta:
• Korisnički priručnik:

Korak 4: Predmet materijala

Sljedeći materijal odnosi se na vanjsku web kameru ugrađenu u ovaj vodič:

• Raspberry Pi Zero W
• Raspberry Pi kamera (bilo koji model, ovaj uključuje IC rezni filter)
• Raspberry Pi Zero kabel za kameru
• Vodootporno kućište kamere (bilo koji model u koji bi stala malina)
• SD kartica (preporučuje se 16 GB)
• IR Led ploča (svaka ploča koja odgovara kućištu kamere)
• IR Cut filter (samo ako već nije ugrađen u kameru)
• Regulator 12v - 5v (provjerite radi li se o regulatoru vrijednosti koji može napokon dati 1A)
• Mikro USB muški utikač
• 12v ženski utikač
• 12v 3A napajanje
• H-most
• Žensko-ženski Dupont cales

Korak 5: Priprema komponenti

Pretvarač napona (regulator napona) odgovoran je za pretvaranje 12v napajanja u 5v koje Raspberry Pi zahtijeva. Većina komponenti na tržištu je podesiva (npr. Izlazni napon možete promijeniti okretanjem vijka). Budući da se unutar web kamere vijak može slučajno pomaknuti, kako biste osigurali stalan i konstantan izlaz od 5 V, stavite malo kositra u utor za 5 V da biste spojili dvije rubove i prerezali žicu na PCB -u (nožem) koja ide u "ADJ" (gore lijevo na slici)

Budući da želimo imati potpunu kontrolu nad IR Cut filterom kroz Raspberry (bez obzira na to je li filter ugrađen u kameru kao na slici), moramo se riješiti malog konektora. Odrežite dvije žice i spojite ženski dupont kabel za svaku žicu. Ne bacajte mali utikač jer ga moramo koristiti za dobivanje statusa LDR -a montiranog na IR LED ploču. Spojite još jedan ženski dupont kabel na jednu od dvije žice (nije važno koju).

Korak 6: Povežite se s IC LED pločom na izvor napajanja

Počnimo s povezivanjem 12 -voltnog izvora napajanja koji ulazi u naše golo kućište kamere na komponente.

Na negativnu (crnu) žicu spojite sljedeće:

• Negativna žica IC Led ploče
• Negativna žica pretvarača dolara
• Negativna žica na USB muški konektor

Na pozitivnu (crvenu) žicu spojite sljedeće:

• Pozitivna (12v) žica IC Led ploče
• Vin žica pretvarača dolara

Korak 7: Uključite Raspberry Pi

Spojite Vout žicu pretvarača u USB priključak koji će napajati Raspberry.

Nakon spajanja svih žica, lemite ih zajedno ili ih samo dobro pričvrstite izolacijskom trakom.

Korak 8: Povežite IC filter za rezanje

Budući da se IR Cut filtrom ne može upravljati izravno sa pina maline, koristit ćemo H-Bridge koji napaja Raspberryjev 5v pin i kontrolira ga dva pina.

• Spojite pin 4 (5v) maline na "+" H-mosta
• Spojite pin 5 (GND) maline na "-" H-mosta
• Spojite pin 39 (BCM 20) maline na INT1 H-mosta
• Spojite pin 36 (BCM 16) maline na INT2 H-mosta
• Spojite dvije žice IC rezanog filtera na MOTOR1 i MOTOR2 ili H-most

Na ovaj način, kada će se impuls poslati kroz npr. pin 39, 5v će se isporučiti na MOTOR1 čineći filter prebacivanjem.

Korak 9: Spojite IR LED ploču na malinu

Da bismo znali kada se smrkava, koristimo LDR montiran na ploču IC LED dioda. Upotrijebite mali utikač izrezan iz IC filtera u prethodnim koracima, spojite jednu stranu na konektor označen kao "IRC" na ploči IC LED dioda, a drugu na pin 40 (BCM 21) maline.

Korak 10: Postavite kameru na infracrvenu ploču

Izolacijskom trakom ili na neki drugi način pričvrstite kameru na namjenski utor na ploči IC LED dioda. Stvari koje treba uzeti u obzir u ovoj fazi:

• IR LED ploča se jako zagrijava kada je uključena, pa u skladu s tim zaštitite kameru;
• Uverite se da nijedno IC svetlo ne može ući u otvor na kome se nalazi kamera; Odbijanje IC svjetlosti jedan je od najčešćih razloga zašto je noćni vid loš (zamućen);
• Uvjerite se da je između objektiva i stakla kućišta fotoaparata ostalo malo prostora jer bi u protivnom moglo doći do refleksije ili izobličenja slike;

NEMOJTE još zatvarati kućište kamere:-)

Korak 11: Opcija 1 - Bljesnite unaprijed konfiguriranu sliku PiWebcam (preporučeno)

• Preuzmite najnoviju sliku PiWebcam -a (PiWebcam_vX. X.img.zip) sa
• Raspakirajte datoteku Napišite sliku na SD karticu (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• Priključite SD karticu na svoj Raspberry Pi i uključite je
• Uređaj će početi djelovati kao pristupna tačka
• Nastavite sa zadacima nakon instalacije

Korak 12: Opcija 2 - Napravite PiWebcam sliku

Za izradu slike PiWebcam potrebna je nova instalacija Raspbiana i SD kartice. Nemojte ponovo koristiti postojeću instalaciju, već počnite od nule:

• Preuzmite Raspbian Stretch Lite operativni sistem
• Zapišite sliku na SD karticu (na primjer pomoću Win32 Disk Imager -a)

Korak 13: Opcija 2 - Kopirajte PiWebcam na SD karticu

Preuzmite najnovije izdanje PiWebcam -a (PiWebcam_vX. X.zip), izdvojite i kopirajte direktorij "PiWebcam" na particiju za pokretanje.

Za postavljanje bez glave na particiju za pokretanje također prazna datoteka pod nazivom "ssh" i "wpa_supplicant.conf" s vašom mrežnom konfiguracijom. Na ovaj način Raspberry će se početi povezivati na vašu WiFi mrežu pri pokretanju i uopće vam neće trebati HDMI kabel, već se na njega možete spojiti izravno putem SSH -a.

Korak 14: Opcija 2 - Uključite malinu i povežite se s njom

Priključite SD karticu na svoj Raspberry Pi, uključite je i pomoću njega povežite SSH klijent (ili PuTTY u sustavu Windows):

• Ime hosta: raspberrypi.local
• Korisničko ime: pi
• Lozinka: malina

Korak 15: Opcija 2 - Konfigurirajte sistem za PiWebcam

Nakon što provjerite da je Raspberry povezan s internetom, pokrenite sljedeću naredbu:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh install

Ovo će u potpunosti konfigurirati sistem i instalirati potrebne zavisnosti.

Na kraju instalacije od vas će se tražiti da ponovo pokrenete uređaj kako bi promjene bile potpuno efikasne. Sve vjerodajnice bit će sažete na ekranu.

Imajte na umu da je posljednjih 6 znakova nasumično (npr. PiWebcam-e533fe) i razlikuju se od uređaja do uređaja.

Korak 16: Zadaci nakon instalacije - Povežite se na WiFi pristupnu tačku PiWebcam -a

Nakon uključivanja uređaj će početi djelovati kao pristupna točka.

Povežite se na WiFi mrežu koju je stvorio uređaj. Zaporka mreže, kao i lozinka administratorskog korisnika (i za web sučelje i za SSH) isti su kao SSID (npr. PiWebcam-XXXXX). Usmjerite svoj preglednik na https://PiWebcam.local i provjerite autentičnost s korisničkim imenom "admin" i lozinkom istom kao naziv mreže.

Korak 17: Povežite web kameru s WiFi mrežom

Ako želite povezati web kameru s postojećom WiFi mrežom, idite na Uređaj / mreža, odaberite "WiFi klijent" i popunite "WiFi mreža" i "Zaporka".

Pričekajte 1-2 minute, povežite se na svoju mrežu i usmjerite svoj preglednik na https://camera_name.your_network (npr. Http: //PiWebcam-e533fe.local)

Korak 18: Zatvorite kućište web kamere

Nakon što smo provjerili da se do web kamere može doći putem mreže i izvršili osnovnu konfiguraciju predstavljenu u prethodnom koraku, sada je vrijeme da zatvorite kućište.

Korak 19: Započnite s PiWebcam -om

PiWebcam već dolazi s razumnim zadanim postavkama. Nakon instaliranja nije potrebna dodatna konfiguracija; PiWebcam će početi snimati snimke i videozapise, bilo da je spojen na mrežu ili ne.

Cijela konfiguracija uređaja (kamera, mreža, obavijesti i sistemske postavke) može se izvesti putem web sučelja. Konfiguracijska datoteka može se jednostavno izvesti i uvesti pod Device / System.

Kada se detektira pokret, PiWebcam će početi snimati video zapis (koji će tada biti dostupan putem menija "Reprodukcija" web sučelja). Nakon što više ne bude pokreta, slika koja označava crveni okvir otkriveni pokret će se također pohraniti. Ako je omogućena funkcija otkrivanja objekta, svaki pokret koji ne sadrži konfigurirani objekt bit će zanemaren kako bi se smanjile lažne pozitivne vrijednosti (npr. Ako je pokret otkriven, ali nije identificirana osoba).

Kada su obavijesti omogućene, snimak će biti poslan na korisničku e-mail adresu i/ili objavljen na konfiguriranom Slack kanalu. Ako internetska veza nije dostupna, obavijest će biti stavljena u red i puštena kada se sljedeći put uspostavi veza.

Detaljan sažetak svih dostupnih postavki nalazi se na stranici projekta.

Korak 20: Udaljeni pristup internetu

Opcionalno, web sučelju se može pristupiti s interneta bez ikakve dodatne konfiguracije u vašoj mreži ili kućnom usmjerivaču. Da biste omogućili ovu funkciju, označite odgovarajuće polje ispod Uređaj / mreža.

Ako je omogućen daljinski pristup internetu, uređaj pokreće SSH tunel putem serveo.net, bez potrebe za konfiguriranjem NAT -a ili UPnP -a na usmjerivaču. Ime uređaja koristi se kao ime hosta, a izložene su i web i ssh usluge.

Korak 21: Tehnički detalji

Sve datoteke PiWebcam nalaze se na pokretačkoj particiji SD kartice, u direktoriju pod nazivom PiWebcam. Ovo uključuje jednu bash datoteku, PiWebcam.sh i PHP stranice za administratorsku ploču.

Tokom procesa instalacije, izvršava se vrlo osnovna konfiguracija sistema, stvara se slika initramfs i skripta PiWebcam.sh se dodaje u /etc/rc.local kako bi se izvršila pri pokretanju sa parametrom "configure".

Prilikom prvog ponovnog pokretanja, slika initramfs će smanjiti korijensku particiju (prethodno proširenu da ispuni cijelu SD karticu pomoću instalatera Raspbian) i stvoriti particiju podataka odmah nakon toga.

I pokretački i korijenski datotečni sustavi montirani su samo za čitanje, a initram slika na korijenskom datotečnom sustavu stvara preklapajući datotečni sustav, tako da se sve promjene u sistemu spremaju samo u memoriju i gube se pri sljedećem ponovnom pokretanju. Na ovaj način uređaj će biti robusniji na pogrešne konfiguracije, može se lako vratiti na tvorničke postavke i može preživjeti do svakog nestanka struje jer se niti jedna sistemska datoteka ne zapisuje na SD karticu tijekom normalnog rada. Sustav datoteka podataka je umjesto toga formatiran sa F2FS (sistem datoteka prilagođen Flash-u) koji uzima u obzir karakteristike memorijskih uređaja zasnovanih na flash memoriji.

Prilikom pokretanja, PiWebcam čita svoju konfiguracijsku datoteku pohranjenu na /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf, konfigurira sistem, kameru, mrežu i obavještenja na osnovu tamo postavljenih postavki i primjenjuje web sučelje iz/boot/PiWebcam/web u root web lokaciju.

I filmovi i filmovi pohranjeni su u datotečni sustav podataka i grupirani u mape po godini/mjesecu/danu/satu kako bi se omogućio lakši pristup. Svi snimci mogu se pregledati putem web sučelja sa modernim indeksorom datoteka h5ai koji omogućava da se datoteke i direktoriji prikažu na privlačan način i omogućuju preglede slika i video zapisa bez potrebe za preuzimanjem sadržaja unaprijed.

Kada se detektira pokret, PiWebcam.sh se poziva s parametrom "notify" kroz događaj pokreta on_picture_save/on_movie_end. Ako je otkrivanje objekata omogućeno za daljnju analizu slike, slika se šalje u Clarifai da prepozna sve objekte na slici. Ovo bi odlično funkcioniralo za smanjenje lažno pozitivnih rezultata, npr. ako ste zainteresovani da znate da li neko krade u vašoj kući, a ne samo iznenadna promjena svjetla.

Nakon toga, PiWebcam provjerava je li dostupna internetska veza i ako ima, šalje obavijest. Osim tradicionalnih obavijesti e-poštom, poslanih putem ssmtp-a, s pričvršćenom otkrivenom slikom, PiWebcam također može postaviti istu sliku na Slack kanal. Ako ne poznajete Slack, provjerite (); to je sjajan alat za saradnju, ali se može koristiti i za stvaranje grupe posvećene vašoj porodici, odobravanje pristupa članovima vaše porodice, razgovor s njima i dopuštanje PiWebcam -u ili pomoćnim programima za kućnu automatizaciju (kao što je npr. eGeoffrey) da tamo objavljuju ažuriranja. Ako nema internetske veze, obavijest se ne gubi, već se stavlja u red i šalje kada se veza obnovi.

Funkcija nadogradnje dostupna je i putem web sučelja.