Kamera Keselamatan Luaran yang dilengkapi sepenuhnya berdasarkan Raspberry Pi: 21 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Sekiranya anda mempunyai pengalaman yang mengecewakan dengan kamera web murah, perisiannya yang kurang ditulis dan / atau perkakasan yang tidak mencukupi, anda boleh membina kamera web separa profesional dengan Raspberry Pi dan beberapa komponen elektronik lain yang mudah dicari yang menjalankan PiWebcam, yang percuma dan palsu -sebuah perisian yang tahan dengan hanya satu klik peranti anda dalam kamera web yang hebat dan lengkap.

Langkah 1: Inspirasi

Setelah memerangi perisian terhad dari kebanyakan kamera keselamatan yang murah di pasaran (mis. Penglihatan malam yang buruk, aplikasi yang tidak jelas untuk konfigurasi, tanpa rakaman luar talian, pengesanan gerakan yang tidak tepat, dll.), Saya memutuskan untuk membuat sesuatu sendiri dan Raspberry Pi memandang saya platform yang paling sesuai.

Walaupun sudah ada sebilangan besar projek untuk menggunakan Raspberry Pi sebagai kamera web, saya secara peribadi menganggapnya terlalu rumit dan secara umum lebih banyak penyelesaian ad-hoc untuk pengguna maju dan bukannya produk yang terhad.

Walaupun begitu, kebanyakan mereka hanya memfokuskan pada perisian dan bukannya perkakasan, yang sama pentingnya untuk kes penggunaan kamera keselamatan.

Langkah 2: Perkakasan

Untuk membina kamera web dalaman, Raspberry Pi sederhana (model apa pun) dan kamera terpasang (model apa pun) dengan LED IR untuk penglihatan malam akan berfungsi dengan baik. Sudah ada banyak kit yang tersedia dengan kombinasi ini, jadi jika ini yang anda ingin capai, beli salah satu daripadanya dan lompat ke langkah 12.

Perkakasan yang sama walaupun tidak sesuai untuk kamera luaran: gambar yang diambil dari kamera Raspberry berkemampuan IR di luar rumah anda akan kelihatan berwarna merah jambu (kerana cahaya inframerah ditangkap oleh kamera) dan dengan kecilnya -lampu LED IR anda tidak akan dapat melihat apa-apa sepanjang 3 kaki / 1 meter.

Untuk menyelesaikan masalah pertama, kami memerlukan sesuatu yang disebut penapis IR CUT mekanikal yang pada dasarnya memberi anda kembali warna sebenar pada cahaya siang tetapi masih memungkinkan untuk menangkap lampu IR pada waktu malam. Sebilangan besar peranti di pasaran mempunyai dua wayar: satu nadi pendek pada satu wayar akan menggerakkan penapis IR di hadapan sensor (mod siang), satu nadi pendek pada wayar yang lain akan mengeluarkan penapis (mod malam). Mereka biasanya beroperasi antara 3v dan 9v dan jika terpasang pada Raspberry kami, kami dapat mengawal sepenuhnya kapan untuk menukar mod malam. Walau bagaimanapun, penapis IR Cut tidak dapat dikendalikan secara langsung dari pin Raspberry kerana bahagian mekanikal di dalamnya memerlukan arus lebih banyak daripada yang dapat dibekalkan oleh Pi. Kami akan mengatasinya dengan menggunakan H-Bridge yang dikuasakan oleh Raspberry's 5v dan dikendalikan oleh dua pin.

Untuk mengatasi masalah kedua, kami memerlukan papan LED IR yang lebih kuat untuk mencapai penglihatan malam yang baik. Papan dengan led yang lebih sedikit tetapi lebih besar lebih disukai daripada papan yang mempunyai banyak lekapan kecil. Sebilangan besar papan di pasar juga memasang LDR (Light Dependent Resistor) yang digunakan untuk menentukan kapan menyalakan LED jika gelap. Mereka biasanya beroperasi pada 12v dan mempunyai palam kecil (berlabel "IRC") yang dapat digunakan untuk menghubungkan penapis pemotong IR. Walau bagaimanapun, tidak ada nadi yang dihantar terus melalui palam ini tetapi pada waktu malam (LED menyala), penurunan voltan (biasanya) 5v antara kedua-dua wayar dan tanah dibuat. Sekiranya memasang salah satu kabel ke Raspberry kami dan memantau isyarat pin, kita dapat menentukan apakah kita memasuki atau meninggalkan mod malam (seperti yang dilakukan oleh PiWebcam)

Satu perkara terakhir yang perlu dipertimbangkan mengenai perkakasan adalah bagaimana memberi kuasa kepada Raspberry Pi. Oleh kerana kita mempunyai bekalan kuasa 12v dan kita memerlukan 5v untuk memberi makan Pi, pengatur voltan diperlukan.

Langkah 3: Perisian

Idea di sebalik PiWebcam adalah untuk menyediakan platform pengimejan yang kuat untuk semua orang, tanpa mengira pengetahuannya sebelumnya. Skrip pemasangan akan menguruskan sepenuhnya konfigurasi sistem dengan tetapan lalai yang munasabah, membiarkan pengguna menyesuaikan melalui antara muka web yang bersih dan mesra mudah alih hanya sebilangan parameter yang sangat terhad. Namun demikian, berkat fitur pengesanan gerakan yang kuat ditambah dengan kemampuan pengecaman objek yang dikuasakan oleh model kecerdasan buatan, PiWebcam dapat memberi tahu pengguna tentang pergerakan yang dikesan dengan mengirimkan gambar ke penerima e-mel atau menyiarkannya saluran Slack kegemaran pengguna.

• Halaman projek:
• Manual Pengguna:

Langkah 4: Bil Bahan

Bil bahan berikut adalah untuk kamera web luaran yang dibina dalam tutorial ini:

• Raspberry Pi Zero W
• Kamera Raspberry Pi (model apa pun, yang ini termasuk penapis pemotongan IR)
• Kabel Kamera Raspberry Pi Zero
• Perumahan Kamera Kalis Air (mana-mana model yang sesuai dengan raspberry)
• Kad SD (disyorkan 16GB)
• IR Led Board (papan apa pun yang sesuai dengan perumahan kamera)
• Penapis IR Cut (hanya jika belum terpasang di kamera)
• 12v - 5v regulator (pastikan ia adalah regulator buck yang dapat menyediakan akhirnya 1A)
• Palam Lelaki Mikro USB
• Palam wanita 12v
• Bekalan Kuasa 12v 3A
• Jambatan H
• Perempuan-Perempuan Dupont cales

Langkah 5: Menyiapkan Komponen

Penukar buck (pengatur voltan) bertanggungjawab untuk menukar bekalan kuasa 12v ke 5v yang diperlukan oleh Raspberry Pi. Sebilangan besar komponen di pasaran boleh disesuaikan (mis. Anda boleh menukar voltan keluaran dengan memutar skru). Oleh kerana di dalam kamera web, skru mungkin dipindahkan secara tidak sengaja, untuk memastikan output 5v yang tetap dan tetap meletakkan sedikit timah di slot 5v untuk menyatukan kedua tepi dan memotong wayar pada PCB (dengan pisau) yang masuk ke "ADJ" (kiri atas gambar)

Oleh kerana kita ingin mempunyai kawalan penuh terhadap penapis IR Cut melalui Raspberry (sama ada penapis disertakan dengan kamera seperti dalam gambar), kita perlu melepaskan penyambung kecil. Potong dua wayar dan sambungkan kabel dupont wanita untuk setiap wayar. Jangan buang palam kecil kerana kita perlu menggunakannya untuk menerima status LDR yang dipasang di IR Led Board. Sambungkan kabel dupont wanita yang lain pada salah satu daripada dua wayar (tidak kira yang mana).

Langkah 6: Sambungkan ke Papan Led IR ke Bekalan Kuasa

Mari mulakan dengan menyambungkan input bekalan kuasa 12v yang memasuki perumahan kamera kosong ke komponen.

Sambungkan ke wayar negatif (hitam) seperti berikut:

• Kawat negatif papan LED Led
• Kawat negatif penukar buck
• Kawat negatif ke penyambung lelaki USB

Sambungkan ke wayar positif (merah) seperti berikut:

• Kawat positif (12v) papan LED Led
• Kawat Vin penukar buck

Langkah 7: Kuasakan Raspberry Pi

Sambungkan wayar Vout penukar buck ke palam USB yang akan memberi kuasa kepada Raspberry.

Setelah menyambungkan semua wayar, pasangkannya bersama-sama atau pasangkannya dengan beberapa pita penebat.

Langkah 8: Sambungkan IR Cut Filter

Oleh kerana penapis IR Cut tidak dapat dikendalikan secara langsung dari pin Raspberry, kami akan menggunakan H-Bridge yang dikuasakan oleh pin 5v Raspberry dan dikendalikan oleh dua pin.

• Sambungkan pin 4 (5v) raspberry ke "+" H-Bridge
• Sambungkan pin 5 (GND) raspberry ke "-" H-Bridge
• Sambungkan pin 39 (BCM 20) raspberry ke INT1 H-Bridge
• Sambungkan pin 36 (BCM 16) raspberry ke INT2 H-Bridge
• Sambungkan dua wayar IR Cut Filter ke MOTOR1 dan MOTOR2 atau H-Bridge

Dengan cara ini, apabila nadi akan dihantar melalui mis. pin 39, 5v akan dibekalkan kepada MOTOR1 menjadikan penapis beralih.

Langkah 9: Sambungkan IR Led Board ke Raspberry

Untuk mengetahui kapan semakin gelap kami memanfaatkan LDR yang dipasang di papan LED IR. Gunakan palam kecil yang dipotong dari penapis IR pada langkah sebelumnya, sambungkan satu sisi ke penyambung berlabel "IRC" papan LED IR dan yang lain ke pin 40 (BCM 21) Raspberry.

Langkah 10: Pasang Kamera di Papan Led IR

Betulkan kamera pada slot khusus papan LED IR dengan pita penebat atau cara lain. Perkara yang perlu dipertimbangkan pada peringkat ini:

• Papan LED IR menjadi sangat panas apabila dihidupkan, lindungi kamera dengan sewajarnya;
• Pastikan tiada lampu IR yang dapat memasuki slot tempat kamera berada; Pantulan cahaya IR adalah salah satu sebab yang paling umum mengapa penglihatan malam kurang baik (kabur);
• Pastikan masih ada ruang yang tersisa di antara lensa dan kaca tempat kamera jika tidak berlaku pemantulan atau penyimpangan gambar;

JANGAN tutup perumahan kamera:-)

Langkah 11: Pilihan 1 - Kilat Imej PiWebcam Pra-konfigurasi (disyorkan)

• Muat turun gambar PiWebcam terkini (PiWebcam_vX. X.img.zip) dari
• Buka zip fail Tulis gambar ke kad SD (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• Pasangkan kad SD pada Raspberry Pi anda dan hidupkan
• Peranti akan mula berfungsi sebagai Titik Akses
• Teruskan dengan tugas pasca pemasangan

Langkah 12: Pilihan 2 - Bina Imej PiWebcam

Membina imej PiWebcam memerlukan pemasangan Raspbian dan kad SD yang baru. Jangan gunakan semula pemasangan yang ada tetapi mulakan dari awal:

• Muat turun sistem operasi Raspbian Stretch Lite
• Tulis gambar ke kad SD (misalnya menggunakan Win32 Disk Imager)

Langkah 13: Pilihan 2 - Salin PiWebcam ke Kad SD

Muat turun keluaran terbaru PiWebcam (PiWebcam_vX. X.zip), ekstrak dan salin direktori "PiWebcam" ke dalam partition boot.

Untuk tempat persediaan tanpa kepala ke dalam partition boot juga fail kosong yang disebut "ssh" dan "wpa_supplicant.conf" dengan konfigurasi rangkaian anda. Dengan cara ini Raspberry akan mula menyambung ke rangkaian WiFi anda semasa memulakan dan anda sama sekali tidak memerlukan kabel HDMI tetapi boleh menyambung terus melalui SSH ke sana.

Langkah 14: Pilihan 2 - Hidupkan Raspberry dan Sambung dengannya

Pasang kad SD pada Raspberry Pi anda, hidupkan dan dengan pelanggan SSH (atau PuTTY pada Windows) sambungkan kepadanya:

• Nama Hos: raspberrypi.local
• Nama pengguna: pi
• Kata Laluan: raspberry

Langkah 15: Pilihan 2 - Konfigurasikan Sistem untuk PiWebcam

Setelah memastikan Raspberry disambungkan ke Internet, jalankan arahan berikut:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh pasang

Ini akan mengkonfigurasi sepenuhnya sistem dan memasang pergantungan yang diperlukan.

Pada akhir pemasangan, anda akan diminta untuk menghidupkan semula peranti untuk membuat perubahan sepenuhnya berkesan. Semua kelayakan akan diringkaskan di skrin.

Harap maklum bahawa 6 aksara terakhir adalah rawak (mis. PiWebcam-e533fe) dan berbeza dari peranti ke peranti.

Langkah 16: Tugas Pasca Pemasangan - Sambungkan ke Titik Akses WiFi PiWebcam

Setelah dihidupkan, peranti akan mula berfungsi sebagai Titik Akses.

Sambungkan ke rangkaian WiFi yang dibuat oleh peranti. Frasa laluan rangkaian dan kata laluan pengguna pentadbir (untuk kedua-dua antara muka web dan SSH) sama dengan SSID (mis. PiWebcam-XXXXX). Arahkan penyemak imbas anda ke https://PiWebcam.local dan disahkan dengan nama pengguna "admin" dan dengan kata laluan yang sama dengan nama rangkaian.

Langkah 17: Sambungkan Kamera Web ke Rangkaian WiFi Anda

Saya ingin menyambungkan kamera web ke rangkaian WiFi yang ada, pergi ke Peranti / Rangkaian, pilih "Klien WiFi" dan isi "Rangkaian WiFi" dan "Frasa Laluan" anda.

Tunggu selama 1-2 minit, sambungkan kembali ke rangkaian anda dan arahkan penyemak imbas anda ke https://camera_name.your_network (mis. Http: //PiWebcam-e533fe.local)

Langkah 18: Tutup Kes Webcam

Setelah diuji bahawa kamera web dapat dicapai melalui rangkaian dan melakukan konfigurasi dasar yang ditunjukkan pada langkah sebelumnya, sekarang saatnya untuk menutup kasing tersebut.

Langkah 19: Bermula dengan PiWebcam

PiWebcam sudah dilengkapi dengan tetapan lalai yang munasabah. Setelah dipasang, tidak diperlukan konfigurasi tambahan; PiWebcam akan mula mengambil gambar dan merakam video, sama ada disambungkan atau tidak ke rangkaian.

Keseluruhan konfigurasi perangkat (kamera, rangkaian, pemberitahuan dan pengaturan sistem) dapat dilakukan melalui antara muka web. Fail konfigurasi dapat dieksport dan diimport dengan mudah di bawah Peranti / Sistem.

Apabila gerakan dikesan, PiWebcam akan mula merakam video (yang kemudian akan tersedia melalui menu "Main balik" antara muka web). Setelah tidak ada lagi gerakan, gambar yang menonjolkan dengan kotak merah gerakan yang dikesan akan disimpan juga. Sekiranya fitur pengesanan objek diaktifkan, gerakan apa pun yang tidak mengandungi objek yang dikonfigurasi akan diabaikan sehingga menurunkan positif palsu (mis. Jika gerakan dikesan tetapi tidak ada orang yang dikenal pasti).

Apabila pemberitahuan diaktifkan, gambar akan dihantar ke alamat e-mel pengguna dan / atau diposkan di saluran Slack yang dikonfigurasi. Sekiranya sambungan Internet tidak tersedia, pemberitahuan akan diantrikan dan dilepaskan ketika sambungan dipulihkan seterusnya.

Ringkasan terperinci dari semua tetapan yang ada dilaporkan di halaman projek.

Langkah 20: Akses Internet Jauh

Secara pilihan, antara muka web dapat dicapai dari Internet tanpa konfigurasi tambahan dalam rangkaian atau penghala rumah anda. Untuk mengaktifkan fungsi ini, tandakan kotak yang sesuai di bawah Peranti / Rangkaian.

Sekiranya akses Internet jarak jauh diaktifkan, peranti memulakan terowong SSH melalui serveo.net, tanpa perlu mengkonfigurasi NAT atau UPnP apa pun di penghala anda. Nama peranti digunakan sebagai nama host dan kedua-dua perkhidmatan web dan ssh terdedah.

Langkah 21: Butiran Teknikal

Semua fail PiWebcam berada di partisi boot kad SD, dalam direktori yang disebut PiWebcam. Ini termasuk fail bash tunggal, PiWebcam.sh dan halaman PHP untuk panel pentadbir.

Semasa proses pemasangan, konfigurasi sistem yang sangat dasar dilakukan, gambar initramfs dibuat dan skrip PiWebcam.sh ditambahkan ke /etc/rc.local sehingga dapat dijalankan pada saat permulaan dengan parameter "configure".

Pada reboot pertama, gambar initramfs akan mengecilkan partition root (sebelumnya dikembangkan untuk mengisi keseluruhan kad SD oleh pemasang Raspbian) dan membuat partition data sejurus selepas itu.

Kedua-dua sistem fail boot dan root dipasang hanya baca dan sistem fail overlay dibuat oleh gambar initram pada sistem fail root sehingga sebarang perubahan pada sistem hanya disimpan dalam memori dan hilang pada reboot seterusnya. Dengan cara ini, peranti akan menjadi lebih kuat daripada salah konfigurasi, dapat dipulihkan dengan mudah ke lalai kilang dan dapat bertahan sehingga gangguan elektrik kerana tidak ada fail sistem yang pernah ditulis ke kad SD semasa operasi normal. Sistem fail data sebaliknya diformat dengan F2FS (Flash-Friendly File System) yang mengambil kira ciri-ciri peranti penyimpanan berasaskan memori flash.

Semasa permulaan, PiWebcam membaca fail konfigurasi yang disimpan di /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf, mengkonfigurasi sistem, kamera, rangkaian dan pemberitahuan berdasarkan tetapan yang terdapat di sana dan menyebarkan antara muka web dari / boot / PiWebcam / web ke lokasi root web.

Kedua-dua gambar bergerak dan filem disimpan ke dalam sistem fail data dan dikelompokkan dalam folder mengikut tahun / bulan / hari / jam sehingga memungkinkan akses yang lebih mudah. Semua rakaman dapat ditinjau melalui antara muka web dengan h5ai pengindeks fail moden yang membolehkan fail dan direktori ditampilkan dengan cara yang menarik dan memberikan pratonton gambar dan video tanpa perlu memuat turun kandungan terlebih dahulu.

Apabila gerakan dikesan, PiWebcam.sh dipanggil dengan parameter "notify" melalui acara gerakan on_picture_save / on_movie_end. Sekiranya pengesanan objek diaktifkan untuk menganalisis gambar lebih lanjut, gambar akan dikirim ke Clarifai untuk mengenali semua objek dalam gambar. Ini akan berfungsi dengan baik untuk menurunkan positif positif, mis. jika anda berminat untuk mengetahui jika ada orang mencuri di rumah anda dan bukan hanya perubahan cahaya secara tiba-tiba.

Selepas itu, PiWebcam memeriksa apakah sambungan Internet tersedia dan jika ya, menghantar pemberitahuan. Selain pemberitahuan e-mel tradisional, dikirim dengan ssmtp, dengan gambar bergerak yang dikesan dilampirkan, PiWebcam juga dapat memuat naik gambar yang sama ke saluran Slack. Sekiranya anda tidak tahu Slack, lihatlah (); ini adalah alat kolaborasi yang hebat tetapi boleh juga digunakan untuk membuat kumpulan yang didedikasikan untuk keluarga anda, memberi akses kepada ahli keluarga anda, berbual dengan mereka dan membenarkan utiliti PiWebcam atau Home Automation (seperti eGeoffrey) untuk menghantar kemas kini di sana. Sekiranya tidak ada sambungan Internet, pemberitahuan tidak hilang tetapi akan diatur dan dihantar semasa sambungan dipulihkan.

Fungsi peningkatan disediakan melalui antara muka web juga.