Teljesen felszerelt kültéri biztonsági kamera a Raspberry Pi alapján: 21 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ha csalódást keltő tapasztalatai voltak az olcsó webkamerákkal, rosszul megírt szoftverükkel és/vagy nem megfelelő hardverükkel kapcsolatban, könnyedén felépíthet egy félig professzionális webkamerát Raspberry Pi-vel és néhány más, könnyen megtalálható elektronikus komponenssel -biztos szoftver, amely egyetlen kattintással bekapcsolja készülékét egy hatékony és teljes funkcionalitású webkamerában.

1. lépés: Inspiráció

Miután harcba szálltam a piacon lévő olcsó biztonsági kamerák többségének korlátozott szoftvereivel (pl. Gyenge éjszakai látás, homályos alkalmazás a konfigurációhoz, nincs offline felvétel, pontatlan mozgásérzékelés stb.), Úgy döntöttem, hogy valamit saját maga és a Raspberry Pi épít. nekem a legmegfelelőbb platformnak tűnt.

Még akkor is, ha már jó néhány projekt létezik a Raspberry Pi webkameraként való használatára, én személy szerint túl bonyolultnak és általában véve inkább ad-hoc megoldásoknak tartom a haladó felhasználóknak, mint véges termékeknek.

Ennek ellenére többségük csak a szoftverre összpontosít, nem pedig a hardverre, ami ugyanolyan fontos a biztonsági kamerák használata esetén.

2. lépés: Hardver

Egy beltéri webkamera építéséhez egy egyszerű Raspberry Pi (bármilyen modell) és egy csatlakoztatott kamera (bármilyen modell), amely éjszakai látásra alkalmas IR LED -ekkel működik, tökéletesen működik. Ezzel a kombinációval már rengeteg készlet elérhető, így ha ezt szeretné elérni, vásároljon egyet ezek közül, és ugorjon a 12. lépésre.

Ugyanez a hardver azonban nem alkalmas kültéri kamerákhoz: a házon kívüli IR-képes málnás fényképezőgépről készült kép többnyire rózsaszínűnek tűnik (a kamera által rögzített infravörös fény miatt), és a kisméretű -doboz infravörös LED -ek, amiket nem látna 1 méter felett.

Az első probléma megoldásához szükségünk van valami mechanikus IR CUT szűrőre, amely alapvetően visszaadja az igazi színeket a nappali fényben, de lehetővé teszi az infravörös fények éjszakai rögzítését. A piacon lévő eszközök többségének két vezetéke van: egy rövid impulzus az egyik vezetéken az IR szűrőt az érzékelő elé mozgatja (nappali üzemmód), a másik vezeték egyik rövid impulzusa eltávolítja a szűrőt (éjszakai üzemmód). Általában 3 és 9 volt között működnek, és ha a málnánkhoz van csatlakoztatva, akkor teljes mértékben szabályozhatjuk, hogy mikor kell az éjszakai üzemmódot váltani. Az IR Cut szűrő azonban nem vezérelhető közvetlenül a Málna tűjéről, mivel a benne lévő mechanikus rész sokkal több áramot igényel, mint amit a Pi képes biztosítani. Körül fogjuk dolgozni a H-Bridge használatával, amelyet a Raspberry 5v hajt, és két tüskével vezérel.

A második probléma megoldásához egy erőteljesebb IR LED táblára lenne szükségünk a tisztességes éjszakai látás érdekében. A kevesebb, de nagyobb LED -es táblákat részesítik előnyben a sok apró leddel rendelkező táblákkal szemben. A piacon lévő legtöbb tábla rendelkezik LDR (fényfüggő ellenállás) rendszerrel, amely meghatározza, hogy mikor kapcsolják be a LED -eket, ha sötét van. Általában 12 V feszültségről működnek, és egy kis csatlakozóval rendelkeznek („IRC” felirattal), amellyel IR -szűrő csatlakoztatható. Azonban nem küld impulzust közvetlenül ezen a csatlakozón keresztül, de éjszaka (a LED -ek világítanak) (általában) 5 V feszültségcsökkenés jön létre a vezetékek és a föld között. Ha az egyik vezetéket a Raspberry -hez csatlakoztatjuk, és figyeljük a csap jelét, akkor meg tudjuk határozni, hogy belépünk -e az éjszakai üzemmódba vagy kilépünk -e belőle (pontosan ezt teszi a PiWebcam)

Az utolsó dolog, amit meg kell fontolni a hardverrel kapcsolatban, a Raspberry Pi áramellátásának módja. Mivel 12V -os tápegységünk van, és 5V -ra van szükségünk a Pi táplálásához, feszültségszabályozóra van szükség.

3. lépés: Szoftver

A PiWebcam ötlete az volt, hogy egy hatékony képalkotó platformot biztosítson mindenki számára, függetlenül korábbi ismereteitől. A telepítő szkript gondoskodik a rendszer teljes konfigurációjáról ésszerű alapértelmezett beállításokkal, lehetővé téve a felhasználó számára, hogy tiszta és mobilbarát webes felületen keresztül csak nagyon korlátozott számú releváns paramétert testreszabjon. Ennek ellenére erőteljes mozgásérzékelő funkciójának köszönhetően, amelyet mesterséges intelligencia modell által működtetett objektumfelismerési képességek egészítenek ki, a PiWebcam értesítheti a felhasználót minden észlelt mozgásról, pillanatfelvételt küldve az e-mail címzettjének, vagy közzétéve a felhasználó kedvenc Slack csatornáját.

• Projekt oldal:
• Felhasználói kézikönyv:

4. lépés: Anyagjegyzék

A következő anyagjegyzék az oktatóanyagba épített szabadtéri webkamerához készült:

• Raspberry Pi Zero W
• Raspberry Pi kamera (bármilyen modell, ez tartalmazza az IR vágott szűrőt)
• Raspberry Pi Zero kamera kábel
• Vízálló kameraház (bármilyen modell, amelybe a málna illeszkedik)
• SD kártya (16 GB ajánlott)
• IR led tábla (bármilyen tábla, amely illeszkedik a kamera házához)
• IR Cut szűrő (csak akkor, ha még nincs beágyazva a kamerába)
• 12v - 5v szabályozó (győződjön meg róla, hogy ez egy buck szabályozó, amely képes biztosítani az 1A -t)
• Micro USB dugó
• 12V -os dugasz
• 12v 3A tápegység
• H-híd
• Nő-nő Dupont cales

5. lépés: Az alkatrészek előkészítése

A Buck konverter (feszültségszabályozó) felelős a 12 V -os tápegység 5 V -osá történő átalakításáért, amelyet a Raspberry Pi igényel. A piacon található alkatrészek többsége állítható (pl. Csavar elforgatásával megváltoztathatja a kimeneti feszültséget). Mivel a webkamera belsejében a csavar véletlenül elmozdulhat, a rögzített és állandó 5 V -os kimenet biztosítása érdekében tegyen egy kis ónot az 5 V -os nyílásba, hogy összeforraszthassa a két szélét, és elvágja a vezetéket a PCB -n (késsel), amely az „ADJ” -be kerül (a kép bal felső sarkában)

Mivel teljes irányítást akarunk elérni az IR Cut szűrő felett a Málnán keresztül (függetlenül attól, hogy a szűrő be van -e ágyazva a kamerába, vagy sem, mint a képen), meg kell szabadulnunk a kis csatlakozótól. Vágja el a két vezetéket, és minden vezetékhez csatlakoztasson egy női dupont kábelt. Ne dobja ki a kis dugót, mert azt kell használnunk, hogy megkapjuk az infravörös ledes táblára szerelt LDR állapotát. Csatlakoztasson egy másik női dupont kábelt a két vezeték egyikéhez (mindegy, hogy melyik).

6. lépés: Csatlakoztassa az infravörös táblát a tápegységhez

Kezdjük azzal, hogy a csupasz kameraházba belépő 12V -os tápegység bemenetét csatlakoztatjuk az alkatrészekhez.

Csatlakoztassa a negatív (fekete) vezetékhez az alábbiakat:

• Az IR Led panel negatív vezetéke
• A bak konverter negatív vezetéke
• Negatív vezeték az USB dugóhoz

Csatlakoztassa a pozitív (piros) vezetékhez az alábbiakat:

• Az IR Led panel pozitív (12V) vezetéke
• A bak -konverter Vin -huzalja

7. lépés: Kapcsolja be a Raspberry Pi -t

Csatlakoztassa a Buck konverter Vout vezetékét az USB csatlakozóhoz, amely táplálja a Raspberry -t.

Az összes vezeték csatlakoztatása után forrasztja össze őket, vagy csak rögzítse szorosan valamilyen szigetelő szalaggal.

8. lépés: Csatlakoztassa az IR Cut szűrőt

Mivel az IR Cut szűrőt nem lehet közvetlenül a Raspberry csapjából vezérelni, ezért a H-Bridge-et használjuk, amelyet a Raspberry 5V-os csapja hajt, és két csap vezérli.

• Csatlakoztassa a málna 4. tűjét (5v) a H-híd "+" -ához
• Csatlakoztassa a málna 5. tűjét (GND) a H-híd "-" -ához
• Csatlakoztassa a málna 39. tűjét (BCM 20) a H-híd INT1-hez
• Csatlakoztassa a málna 36. csapját (BCM 16) a H-híd INT2-hez
• Csatlakoztassa az infravörös szűrő két vezetékét a MOTOR1 és MOTOR2 vagy a H-hídhoz

Ily módon, amikor egy impulzus át lesz küldve pl. A 39, 5v tüskét a MOTOR1 szállítja, így a szűrő átkapcsol.

9. lépés: Csatlakoztassa az IR led táblát a Málnához

Ahhoz, hogy tudjuk, mikor sötétedik, kihasználjuk az infravörös LED -ekre szerelt LDR -t. Az előző lépésekben használja az infravörös szűrőből kivágott kis dugót, az egyik oldalt csatlakoztassa az IR LED -ek táblájának "IRC" feliratú csatlakozójához, a másikat a Raspberry 40 -es (BCM 21) tűjéhez.

10. lépés: Szerelje fel a fényképezőgépet az infravörös LED -kártyára

Rögzítse a fényképezőgépet az IR LED -kártya külön nyílásába szigetelő szalaggal vagy más eszközzel. Amit ebben a szakaszban figyelembe kell venni:

• Az infravörös LED -ek táblája nagyon felforrósodik, amikor be van kapcsolva, ezért megfelelően védje a fényképezőgépet;
• Győződjön meg arról, hogy infravörös fény nem juthat a nyílásba, ahol a kamera található; Az infravörös fényvisszaverődés az egyik leggyakoribb oka annak, hogy az éjszakai látás rossz (homályos);
• Győződjön meg róla, hogy maradt némi hely az objektív és a fényképezőgépház üvege között, különben visszaverődés vagy kép torzulás következhet be;

Még ne zárja be a kamera házát:-)

11. lépés: 1. lehetőség - Előre konfigurált PiWebcam kép villanása (ajánlott)

• Töltse le a legújabb PiWebcam képet (PiWebcam_vX. X.img.zip) a https://github.com/piwebcam/PiWebcam/releases webhelyről
• Csomagolja ki a fájlt Írja be a képet SD-kártyára (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• Csatlakoztassa az SD -kártyát a Raspberry Pi -hez, és kapcsolja be
• A készülék hozzáférési pontként kezd működni
• Folytassa a telepítés utáni feladatokkal

12. lépés: 2. lehetőség - PiWebcam kép készítése

A PiWebcam kép létrehozásához a Raspbian és az SD -kártya friss telepítése szükséges. Kérjük, ne használja újra a meglévő telepítést, hanem kezdje elölről:

• Töltse le a Raspbian Stretch Lite operációs rendszert
• Írja be a képet SD -kártyára (például Win32 Disk Imager használatával)

13. lépés: 2. lehetőség - Másolja a PiWebcam -ot az SD -kártyára

Töltse le a PiWebcam legújabb kiadását (PiWebcam_vX. X.zip), bontsa ki és másolja át a "PiWebcam" könyvtárat a rendszerindító partícióba.

A fej nélküli beállításhoz helyezze a rendszerindító partícióba egy üres fájlt, az "ssh" és a "wpa_supplicant.conf" nevet a hálózati konfigurációjával. Ily módon a Raspberry elkezd csatlakozni a WiFi hálózathoz az indításkor, és egyáltalán nincs szüksége a HDMI -kábelre, de közvetlenül csatlakozhat hozzá SSH -n keresztül.

14. lépés: 2. lehetőség - Kapcsolja be a Málnát és csatlakozzon hozzá

Csatlakoztassa az SD -kártyát a Raspberry Pi -hez, kapcsolja be, és SSH -ügyféllel (vagy PuTTY -val Windowson) csatlakoztassa:

• Gazdagép neve: raspberrypi.local
• Felhasználónév: pi
• Jelszó: málna

15. lépés: 2. lehetőség - A rendszer konfigurálása a PiWebcam számára

Miután ellenőrizte a Raspberry internetkapcsolatát, futtassa a következő parancsot:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh install

Ez teljes mértékben konfigurálja a rendszert és telepíti a szükséges függőségeket.

A telepítés végén a rendszer arra kéri, hogy indítsa újra az eszközt, hogy a változtatások teljes mértékben érvényesüljenek. Minden hitelesítő adatot a képernyőn fog összefoglalni.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy az utolsó 6 karakter véletlenszerű (pl. PiWebcam-e533fe), és eszközönként eltérő.

16. lépés: Telepítés utáni feladatok - Csatlakozás a PiWebcam WiFi hozzáférési pontjához

Bekapcsolás után az eszköz hozzáférési pontként kezd működni.

Csatlakozzon az eszköz által létrehozott WiFi hálózathoz. A hálózat jelszava, valamint az adminisztrátor felhasználó jelszava (mind a webes felület, mind az SSH esetén) megegyezik az SSID-vel (pl. PiWebcam-XXXXX). Irányítsa böngészőjét a https://PiWebcam.local címre, és az "admin" felhasználónévvel, valamint a hálózat nevével megegyező jelszóval hitelesítse.

17. lépés: Csatlakoztassa a webkamerát a WiFi hálózatához

Szeretném csatlakoztatni a webkamerát egy meglévő WiFi hálózathoz, menjen az Eszköz / Hálózat elemre, válassza a "WiFi kliens" lehetőséget, és töltse ki a "WiFi hálózat" és a "Jelszó" lehetőséget.

Várjon 1-2 percet, csatlakozzon újra a hálózathoz, és mutassa a böngészőt a https://camera_name.your_network címre (pl. Http: //PiWebcam-e533fe.local)

18. lépés: Zárja be a webkamera tokot

Miután teszteltük, hogy a webkamera elérhető -e a hálózaton keresztül, és elvégeztük az előző lépésben bemutatott alapvető konfigurációt, itt az ideje lezárni az ügyet.

19. lépés: A PiWebcam használatának megkezdése

A PiWebcam ésszerű alapértelmezett beállításokkal rendelkezik. A telepítés után nincs szükség további konfigurációra; A PiWebcam pillanatfelvételeket készít és videókat készít, függetlenül attól, hogy csatlakozik -e a hálózathoz.

A teljes eszközkonfiguráció (kamera, hálózat, értesítések és rendszerbeállítások) elvégezhető a webes felületen keresztül. A konfigurációs fájl könnyen exportálható és importálható eszköz / rendszer alatt.

Mozgás észlelésekor a PiWebcam elkezdi rögzíteni a videót (amelyet a webes felület "Lejátszás" menüjében tesz elérhetővé). Amint nem lesz több mozgás, az észlelt mozgást is piros képen kiemelő kép tárolja. Ha az objektumfelismerő funkció engedélyezve van, akkor minden olyan mozgást figyelmen kívül hagynak, amely nem tartalmazza a konfigurált objektumot, így csökkentve a hamis pozitív eredményeket (pl. Ha mozgást észlel, de nem azonosítanak személyt).

Ha az értesítések engedélyezve vannak, a pillanatfelvételt a felhasználó e-mail címére küldi és/vagy közzéteszi a konfigurált Slack csatornán. Ha nem áll rendelkezésre internetkapcsolat, az értesítés sorba kerül, és a kapcsolat következő helyreállításakor felszabadul.

Az összes rendelkezésre álló beállítás részletes összefoglalója a projekt oldalon található.

20. lépés: Távoli internet -hozzáférés

Opcionálisan a webes felület az internetről érhető el anélkül, hogy további konfigurációra lenne szüksége a hálózatában vagy az otthoni útválasztón. A funkció engedélyezéséhez jelölje be a megfelelő négyzetet az Eszköz / Hálózat alatt.

Ha a távoli internet -hozzáférés engedélyezve van, akkor az eszköz SSH -alagutat kezdeményez a serveo.net -en keresztül, anélkül, hogy konfigurálnia kellene az útválasztón a NAT -ot vagy az UPnP -t. Az eszköz neve gazdagépnévként használatos, és mind a webes, mind az ssh szolgáltatások láthatók.

21. lépés: Műszaki adatok

Minden PiWebcam fájl az SD kártya rendszerindító partíciójában található, a PiWebcam nevű könyvtárban. Ez egyetlen bash fájlt, a PiWebcam.sh -t és az adminisztrációs panel PHP -oldalait tartalmazza.

A telepítési folyamat során egy nagyon egyszerű rendszerkonfigurációt hajtanak végre, létrejön egy initramfs kép, és a PiWebcam.sh szkript hozzáadódik az /etc/rc.local fájlhoz, hogy az indításkor a "configure" paraméterrel végrehajtható legyen.

Az első újraindításkor az initramfs kép kicsinyíti a gyökérpartíciót (amelyet a Raspbian telepítő korábban kibővített a teljes SD -kártya kitöltésére), és közvetlenül ezután létrehoz egy adatpartíciót.

Mind a rendszerindító, mind a gyökér fájlrendszer csak olvasható módon van felszerelve, és az initram image létrehoz egy átfedő fájlrendszert a gyökér fájlrendszeren, így a rendszer bármilyen módosítása csak a memóriában tárolódik, és a következő újraindításkor elveszik. Ily módon az eszköz robusztusabb lesz a hibás konfigurációkhoz, könnyen visszaállítható a gyári alapértékekre, és túlélhet minden áramkimaradást, mivel rendes műveletek során soha nem írnak rendszerfájlt az SD -kártyára. Az adatfájlrendszer ehelyett F2FS (Flash-Friendly File System) formátumú, amely figyelembe veszi a flash memória alapú tárolóeszközök jellemzőit.

Indításkor a PiWebcam elolvassa a /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf címen tárolt konfigurációs fájlját, konfigurálja a rendszert, a kamerát, a hálózatot és az értesítéseket az ott található beállítások alapján, és telepíti a webes felületet a/boot/PiWebcam/web a web gyökér helye.

Mind a mozgóképeket, mind a filmeket az adatállomány -rendszer tárolja, és év/hónap/nap/óra szerint mappákba csoportosítja a könnyebb hozzáférés érdekében. Az összes felvétel megtekinthető a webes felületen keresztül a h5ai modern fájlindexer segítségével, amely lehetővé teszi a fájlok és könyvtárak tetszetős megjelenítését, valamint kép- és videó -előnézeteket biztosít anélkül, hogy előzetesen le kellene töltenie a tartalmat.

Mozgás észlelésekor a PiWebcam.sh az "értesítés" paraméterrel meghívásra kerül az on_picture_save/on_movie_end mozgás eseményén keresztül. Ha az objektumfelismerés engedélyezve van a kép további elemzéséhez, a képet elküldik a Clarifai -nak, hogy felismerje a képen található összes objektumot. Ez nagyszerűen működne a hamis pozitív eredmények csökkentésében, pl. ha érdekli, hogy lop -e valaki a házában, és nem csak egy hirtelen fényváltás.

Ezt követően a PiWebcam ellenőrzi, hogy elérhető -e internetkapcsolat, és ha igen, elküldi az értesítést. A hagyományos e-mail értesítések mellett, amelyeket ssmtp-vel küldtek ki, és az észlelt mozgóképet csatolták, a PiWebcam fel tudja tölteni ugyanazt a képet egy Slack csatornára. Ha nem ismered Slackot, nézd meg (); ez egy remek együttműködési eszköz, de arra is használható, hogy létrehozzon egy csoportot a családja számára, hozzáférést biztosítson családtagjainak, csevegjen velük, és engedélyezze a PiWebcam vagy a Home Automation segédprogramok (például az eGeoffrey) számára, hogy frissítéseket tegyenek közzé. Ha nincs internetkapcsolat, az értesítés nem veszik el, de sorba állítja és elküldi a kapcsolat helyreállításakor.

A webes felületen keresztül frissítési funkció is rendelkezésre áll.