„Raspberry PI“kamera ir šviesos valdymo mirties žvaigždė: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Kaip visada, aš noriu sukurti naudingus, patikimai veikiančius ir dažnai net patobulintus įrenginius, palyginti su dabartiniais sprendimais.

Čia yra dar vienas puikus projektas, iš pradžių pavadintas „Shadow 0f Phoenix“, „Raspberry PI“skydas kartu su „Arduino“pagrįstu judesio aptikimu ir šviesos valdymu.

1 žingsnis: komercinių IP kamerų būklė

Be to, kad sukurti savo fotoaparatą/stebėjimo sistemą yra šauniau, pažiūrėkime, kodėl tai yra patobulinimas, palyginti su sprendimu.

Palyginsiu jį su „NEO COOLCAM Full HD 1080P“belaidžio IP kameros serija, nes man priklausė daug šių įvairių „neo coolcams“(ONVIF) kamerų modelių. Jie būna įvairių formų ir dydžių, lauke ir patalpose, dauguma jų turi integruotą „Wi -Fi“palaikymą, tačiau pažiūrėkime į jų įspėjimus:

• Kinijos gamintojai, parduodantys šias kameras, beveik visada meluoja apie įmontuotą vaizdo jutiklio skiriamąją gebą, perkant 5MP/8MP fotoaparatą „Ebay“, galite gauti pigų 2MP fotoaparatą su blogu vaizdu (jis veikia, bet kokybė yra šiukšlė). Pirkdami 8 MP „Raspberry PI v2“fotoaparatą iš pirminio mažmenininko, gausite tai, už ką sumokėjote, ir faktinį 8 MP jutiklį, kurio skiriamoji geba yra 3280 × 2464 pikselių =>
• Saugumo požiūriu šios kameros (net ir brangesni „Dlink“ir kiti modeliai) yra siaubingos, jos naudoja numatytuosius slaptažodžius, tokius kaip 123456, arba įmontuotiems vartotojams, pvz., Administratoriui/administratoriaus operatoriui/operatoriui, ko galbūt net negalėsite pakeisti arba pakeitimas dingo po perkrovimo. Be to, naudokitės daugeliu šių fotoaparatų, kurie skamba namuose (prisijunkite prie jų serverių Kinijoje, kai kurie netgi perduoda vaizdo įrašus/nuotraukas neprašydami, kad būtų lengviau, jei nuspręsite vieną dieną įdiegti „Android“/„iPhone“programą, kad patikrintumėte namai). Net jei įdėjote šiuos įrenginius už maršrutizatoriaus, tai tiesiog nėra pakankamai gerai, geriausia, jei juose nenustatysite numatytųjų šliuzų, neužkelsite jų užkardos arba neįdėsite į VLAN, kad jie negalėtų išeiti į internetu ar dar geriau: jų visai nenaudokite.
• Ar jie patikimesni? ne, daugelis jų, net ir brangesni DLINK, turi galimybę iš naujo paleisti fotoaparatą kasdien/kas savaitę ir tt Ši parinktis yra dėl priežasties, nes po X dienų jie dažnai praranda „Wi -Fi“ryšį arba netinkamai elgiasi kitais būdais. Tiesiog pagalvokite apie jas kaip apie senas geras „Win95“dėžutes, kurias reikėjo dažniau paleisti iš naujo:) Nesakau, kad „Raspi“pagrįsta aparatinė įranga yra tokia tvirta, kad ją galite pastatyti į kontroliuojamas atomines elektrines, tačiau turėdami tinkamą aparatinę įrangą/programinę įrangą konfigūraciją, radiatorius, automatinius aušinimo ventiliatorius ir minimalų SD veikimą SD kortelėje, jie gali lengvai pasiekti daugiau nei 100 dienų veikimo laiką be problemų. Rašymo metu mano „DeathStar“veikia nuo 34 dienų, buvo daugiau nei 100, bet kartais įsilauždavau į maitinimo šaltinį, kuris maitina kai kurias kitas mano grandines, todėl turėjau jį išjungti:(
• Tikslinė aparatinė įranga: jie yra skirti 1 konkrečiam tikslui, dažnai būna su nedideliu „nvram“plotu ir „Busybox“, tačiau kai kurie modeliai taip pat neleidžia pasiekti šio apvalkalo, todėl viskas, ką galite naudoti, yra tai, kam jie buvo skirti naudoti naudokite savo „Raspi“pagrįstą fotoaparatą bet kokioms kitoms užduotims: failų serveriui, tftp/dhcp serveriui, žiniatinklio serveriui, drebėjimo serveriui … galimybės neribotos.
• Saugyklos vieta: juose arba nėra, arba jie naudoja „microsd“korteles su „FAT32“failų sistema „VS“, esančioje aviečių „pis“, netgi galite prijungti 2 TB standųjį diską, jei norite.
• Šviesų valdymas: kai kurie turi ALARM išvestį, kur galbūt galėsite prijungti nedidelę relę, kad būtų įjungtos lemputės. Kaip aš jums parodysiu šioje pamokoje, naudojant infraraudonųjų spindulių kameras yra visiškas laiko švaistymas, nes dėl prastos kokybės negalėsite atpažinti niekieno IR nuotraukose. Jei jums reikia įrašyti vaizdo įrašą tamsoje, geriausias būdas tai padaryti yra pirmiausia įjungti šiek tiek šviesos, tada įrašyti vaizdo įrašą.

Taigi galite paklausti, ar yra kokių nors profesionalų naudojant fotoaparatą iš lentynos? Taip, įmonėms, kuriose darbo valandos ją nustatyti būtų brangesnės nei „Raspberry pis“(bet kokiu atveju ne man:)), ir taip, yra aukščiausios klasės fotoaparatų (500 USD+ ir geresnės skiriamosios gebos nei „pi“fotoaparatas) kursas). Kaip dar vieną pranašumą galėčiau pasakyti, kad ONVIF standartą atitinkančios kameros palengvino centralizuotą aprūpinimą. Tai suteikia standartinę sąsają, kuria galima siųsti komandas į fotoaparatą, kad būtų galima nustatyti jo IP/tinklo kaukę/šliuzą ir kitus dalykus. Norėdami tai padaryti, galite atsisiųsti „Onvif“įrenginių tvarkytuvę iš „Sourceforge“. Daugelyje šių įrenginių yra sugadintos žiniatinklio sąsajos, kuriose, pavyzdžiui, neleidžiama teisingai nustatyti IP ar tinklo kaukės, nes „JavaScript“, patvirtinantis šiuos laukus, veikia netinkamai, ir vienintelis būdas teisingai nustatyti šiuos parametrus yra naudojant ONVIF.

2 žingsnis: Mirties žvaigždės planai

Šį įrenginį galite sukurti naudodami bet kurį Raspberry PI, pradedant nuo 1 iki 3B+. Net nulis turi fotoaparato prievadus, tačiau kadangi rinkoje yra tiek daug skirtingų naudotų raspių, jums gali kilti klausimas, kuris yra idealiausias šiai konstrukcijai.

Atsakymas priklauso nuo to, kur norite apdoroti vaizdo įrašo srautą.

Yra du pasirinkimai:

1, apdorokite vaizdo įrašus su judesiu vietoje ir persiųskite vaizdo įrašo srautą, kai aptinkamas judesys (pastaba: judesys perduoda lėtą pastovų srautą į serverį, kad ir koks jis būtų, tai gali priklausyti nuo jūsų naudojamos skiriamosios gebos ir kadrų dažnio. nuo šimto megabaitų iki kelių gigabaitų per dieną, tai tik priminimas, jei norite nustatyti matuojamą ryšį). Čia procesorius yra svarbus ir, deja, judesys (rašymo metu) nesinaudoja keliais branduoliais, tačiau OS stengsis šiek tiek subalansuoti apkrovą. Jūs visada turėsite vieną iš branduolių 100% naudojimo.

2, apdorokite vaizdo įrašus centriniame serveryje: čia tiesiog perkeliate neapdorotą vaizdo įrašo srautą iš fotoaparato į išorinį srautinio perdavimo įrenginį (pvz., „ISpy“, veikiantį x86 kompiuteryje arba „MotionEyeOS“, veikiantį kitame minikompiuteryje). Kadangi vietinis apdorojimas nėra atliekamas, jūsų naudojamas PI modelis nesvarbus, PI1 siunčia tą patį srautą kaip ir PI3B+.

Šioje pamokoje aš eisiu su pirmuoju pasirinkimu.

Pagrindinė taisyklė yra ta, kad kuo greičiau judėsite, tuo geresnių rezultatų gausite. Pavyzdžiui, mano „Raspi 2“fotoaparatas, žiūrėdamas į koridorių, kartais jo nesulaukdavo, kai kas nors greitai praeidavo, o kai jis buvo įrašinėjamas, įrašas buvo vangus, o iškrito daug kadrų, palyginti su 3 modeliu. 3 modelis taip pat turi 802.11 „abgn wifi“, kuris yra patogus norint transliuoti aukštesnės kokybės vaizdo įrašus, jis veikia iš dėžutės ir yra gana patikimas. Rašant, kad 3B+ modelis yra išleistas, aš tik rekomenduočiau tai gauti naudojant 1,4 GHz keturių branduolių procesorių.

Medžiagų sąrašas

• 30 cm plastikinis DeathStar:)
• Raspberry Pi 3 B+
• „PiCam v2“(8 MP)
• „Arduino Pro Micro 5.5v“
• 2x SIP-1A05 Reed jungiklio relė
• 1x PCS HC-SR501 IR piroelektrinis infraraudonųjų spindulių IR PIR judesio jutiklio detektorius
• 1x 10kohm rezistorius LDR
• 1x LDR
• 1x12V 4A nuolatinės srovės adapteris
• 1xŠilta balta LED 5050 SMD lanksti šviesos lempos juostelė 12V DC
• 1xBuck įtampos reguliatorius

Kaip matote schemose, šis projektas iš pradžių buvo skirtas valdyti vieną šviesą su viena relė, nes neplanavau pridėti vidinio apšvietimo (kuris yra gana kietas), todėl tiesiog prijungiau antrą relę prie „Arduino“. Puikus SIP-1A05 dalykas yra tai, kad jis turi vidinį atbulinį diodą, o suvartojimas mA yra mažesnis nei „Arduino“kaiščio galios apribojimas.

Priežastis, kodėl PIR yra ant nuotraukų skydo, nes pradžioje S0P buvo planuojama įdėti į paprastą IP plastikinę dėžutę, o ne į „DeathStar“. Kaip jūs galite atspėti, fotoaparatas yra tiesiai lazeriniame pistolete, PIR ir LDR reikėjo dar vienos išgręžtos skylės ir jos yra klijuojamos, nes neplanuoju jų pašalinti.

„DeathStar“apačioje buvo išgręžta skylė, kurioje įklijavau didelį varžtą tvirtu 2 komponentų klijais. Tai galima įsukti į originalų „Neo Coolcams“stovą (vis dėlto kažkam tai buvo gerai:)). Dėl papildomos paramos aš naudoju kietus varinius laidus, kad žvaigždės viršuje būtų užfiksuota.

Svarbi pastaba apie maitinimo šaltinį: kadangi tas pats maitinimo šaltinis tiekia tiek PI, tiek „Arduino“, tiek LED juostelę, jis turi būti pakankamai stiprus, kad galėtų juos visus valdyti, todėl jis bus pagrįstas projektui pasirinkta LED juosta. Komercinė 5050 12v 3 metrų LED juostelė nutekėja apie 2A, tai yra daug. PI ir „Arduino“turite apskaičiuoti +2A (nors tai yra per didelis, tai nepakenks). Naudojant LED juostelę virš standartinių halogeninių lempučių, neoninio ar kito didelio galingumo apšvietimo, galima visą šią grandinę įdėti į gražią 12V@10Ah švino rūgšties bateriją kaip atsarginę kopiją, kad ji net veiktų nutrūkus elektros tiekimui.

Pinigai sumažins įtampą nuo 12-> 5 V, kad būtų galima įjungti „Arduino“ir PI, o tiesioginis 12 V maitinimas yra prijungtas prie relės, kad įjungtų šviesos diodų juostą.

3 žingsnis: „Arduino“programinė įranga

Žemiau galite rasti visą šaltinio kodą, kuris yra gerai komentuojamas, tačiau čia yra trumpas paaiškinimas, kaip jis veikia: Kiekvienos kilpos pradžioje iškviečiama įprasta xcomm () funkcija, kad pamatytumėte, ar yra komanda iš Raspberry PI, kuri gali būti LIGHT_ON/OFF, kad įjungtų koridoriaus apšvietimą, arba DS_ON/OFF, kad įjungtumėte/išjungtumėte „DeathStar“foninį apšvietimą, aš juos įgyvendinau tik dėl tobulybės, nes jei kas nors praeis pro PIR, jis turėtų jį pasiimti ir įjungti žiburiai, bet galbūt dėl kokios nors priežasties norite pažvelgti į tą vietą net tada, kai niekas nėra.

Po to nuskaitoma fotoelemento vertė ir tikrinamas judesio kaištis. Jei yra judesio, kodas tikrina, ar jis yra pakankamai tamsus, tada jis patikrina, ar nesame sulaikyti. Jei visa tai praeina, jis tiesiog įjungia koridoriaus šviesą ir siunčia PHOENIX_MOTION_DETECTED atgal į Raspberry PI, jei ji nėra pakankamai tamsi, ji vis tiek signalizuoja atgal į kompiuterį, bet neįjungia šviesos. Aptikus judesį, paleidžiamas 5 minučių laikymo laikmatis.

Iškart po to kitame kodo skyriuje bus patikrinta, ar mes esame sulaikyti (taip turėtų būti, jei įvyko tik judesio įvykis, todėl tarkime, kad praėjo 5 minutės, kad šis patikrinimas galėtų patvirtinti). Kodas tikrina, ar vėl yra judesio, jei ne, tada išjunkite šviesas. Kaip matote, jei nėra judesio, ši funkcija kartosis vėl ir vėl, stenkitės išjungti šviesas, kad nebūtų gautas grįžtamasis ryšys su kompiuteriu.

Mes turime kitą laikymo laikmatį DeathStar vidiniam apšvietimui, kuris visiškai priklauso nuo fotoelementoReading <dark_limit.

Nors dvi įprastos procedūros viena apie kitą nežino, jos puikiai veiks kartu, nes kai užsidega koridoriaus lemputė, ji suteikia tiek šviesos, kad LDR manys, jog vėl diena, ir išjungia vidinį apšvietimą. Tačiau buvo keletas įspėjimų apie šį procesą, kuris yra paaiškintas kode, jei jus domina, jei ne, tada atsakykite į „Nvidia“, kad „tai tiesiog veikia!“.

4 žingsnis: „Raspberry PI“programinė įranga

Paskutinis „Raspbian“man tinka:

Raspbian GNU/Linux 9.4 (ruožas)

„Linux Phoenix 4.9.35-v7+“#1014 SMP Penkt birželio 30 d. 14:47:43 BST 2017 armv7l GNU/Linux ii motion 4.0-1 armhf V4L fiksavimo programa, palaikanti judesio aptikimą

Nors galite naudoti kitus platinimo įrenginius, jei susidursite su fotoaparato problemomis, komandos palaikymą gausite tik tuo atveju, jei naudosite oficialią jų OS. Taip pat labai rekomenduojama pašalinti nepageidaujamas „bloatware“, tokias kaip „systemd“.

Judesį taip pat galima lengvai sukurti iš šaltinio:

apt-get -y install autoconf automake pkgconf libtool libjpeg8-dev build-essential libzip-dev apt-get install libavformat-dev libavcodec-dev libavutil-dev libswscale-dev libavdevice-dev

apt-get -y install libavformat-dev libavcodec-dev libavutil-dev libswscale-dev libavdevice-dev apt-get -y install git git clone https://github.com/Motion-Project/motion cd motion/autoreconf -fiv. /configure --prefix =/usr/motion make && make install/usr/motion/bin/motion -v

Aš rekomenduoju „iSpy“kaip vaizdo įrašymo/surinkimo serverį. Deja, rašymo metu nėra gerų „Linux“alternatyvų. Fotoaparatą galima pridėti naudojant MJPEG URL https:// CAMERA_IP: 8081 numatytąjį prievadą.

Judesio apdorojimas gali būti naudingas, pavyzdžiui, jums nereikia visą dieną žiūrėti į „iSpy“serverį, o judėjimo atveju galite gauti el. Laišką. Nors „iSpy“turi šią funkciją, kad įspėtų el. Paštu apie judėjimą, ji retkarčiais įjungia įrašymą dėl įvairių įvykių, pvz., Tam tikros šviesos atsispindi vietovėje. Su PIR judesio aptikimu niekada neturėjau vieno klaidingo aliarmo. Įspėjimai gali būti apdorojami vietoje:

Jutiklyje aptiktas Pir judesio įvykis> „Arduino“įspėjimas> Raspberry pi gauna konsolėje> C apdorojimo programa> Išorinio pašto programa

Tačiau man labiau patinka tiek žurnalus, tiek vaizdo įrašus apdoroti nuotoliniu būdu, todėl šiuo atveju aš pridėjau skyrių prie C valdymo programos, kol ji lokaliai registruoja žurnalus į paprasto teksto failą, taip pat įrašo jį į „syslog“ir persiunčia į SIEM tolesnis apdorojimas.

void logger (char *text) {

FILE *f = fopen ("phoenix.log", "a"); if (f == NULL) {printf ("Klaida atveriant žurnalo failą! / n"); grįžti; } fprintf (f, " %s => %s / n", cur_time (0), tekstas); fdaryti (f); #ifdef SYSLOG char loggy [500]; sprintf (loggy, " %s => %s / n", cur_time (0), tekstas); setlogmask (LOG_UPTO (LOG_NOTICE)); „openlog“(„DeathStar“, LOG_CONS | LOG_PID | LOG_NDELAY, LOG_USER); // syslog (LOG_NOTICE, "Programą pradėjo vartotojas %d", getuid ()); sistemos dienoraštis (LOG_NOTICE, loggy); uždarytojas (); #endif grąža; }

Priimančiame gale „syslog-ng“gali išstumti šiuos įvykius iš pagrindinio žurnalo srauto:

filtras f_phx {

rungtynės („DeathStar“); }; paskirties d_phx {failas ("/var/log/phoenix/deathstar.log"); }; žurnalas {šaltinis (s_net); filtras (f_phx); paskirties vieta (d_phx); };

ir jis gali būti perduotas kitam įrankiui (motion.php žr. pridedamą) analizei ir įspėjimui.

Šiame scenarijuje galite tiesiog nustatyti įprastą savaitės laiką, kai nesate namuose:

$ opt ['alert_after'] = '09:00:00'; // Rytas $ opt ['alert_before'] = '17:00:00'; // Vakarai

PHP programa naudoja puikią logtail paslaugą, kad galėtų analizuoti žurnalus.

$ cmd = "logtail -o". $ offsetfile. ' '. $ logfile.'> '. $ logfile2;

„Logtail“seka poslinkio failo padėtį, todėl pagrindinė programa neturi žinoti, nuo kada pradėti žiūrėti žurnalus, ji bus aprūpinta naujausiais neapdorotais duomenimis.

„Motion.php“gali būti paleistas iš „crontab“su nedideliu triuku savaitgaliams, kai jis eis per žurnalus, tačiau tolesnio apdorojimo nevykdys.

*/5 * * * 1-5/usr/local/bin/php ~/motion.php &>/dev/null */5 * * * 6-7/usr/local/bin/php ~/motion.php savaitgalis &>/dev/null

5 veiksmas: problemos ir užduočių sąrašas

Jei naudojate „Raspberry pi 3“ar naujesnę versiją, galite praleisti šį skyrių, greičiausiai su šiomis problemomis daugiau nesusidursite.

Per kelerius metus turėjau problemų su „Raspberry pi 2“pagrįstomis plokštėmis, kuriose gali veikti ta pati programinė įranga, tačiau jos buvo perkamos skirtingu laiku iš skirtingų vietų. Po tam tikro laiko, kuris gali būti 2 dienos ar 20 dienų, kai SSH įjungtas įrenginyje, SSH tiesiog pakabins, todėl tiek judesio demonas, tiek vietinis C kodas, kalbantis su „Arduino“, buvo įkelti į aviną, todėl įrenginys veikė bet šioje būsenoje su juo daugiau nieko padaryti nebuvo įmanoma.

Po daugybės trikčių šalinimo radau sprendimą:

homesync.sh

#!/bin/sh -e

### BEGIN INIT INFO # Pateikiama: homesync # Būtina-Pradėti: mountkernfs $ local_fs # Būtina-Stop: camera phoenix # Default-Start: S # Default-Stop: 0 6 # Trumpas aprašas: Pagrindinis sinchronizatorius # Aprašymas: Pagrindinis sinchronizatorius pateikė NLD ### END INIT INFO NAME = home DESC = "Ramdisk Home Synchronizer" RAM = "/home/" DISK = "/realhome/" set -e case "$ 1" in start | ketvirt) echo -n "Starting $ DESC: "rsync -az --numeric -ids --delete $ DISK $ RAM &> /dev /null echo" $ NAME. ";; stop | back) echo -n "$ DESC sustabdymas:" rsync -az --numeric -ids --delete $ RAM $ DISK &> /dev /null echo "$ NAME".;; *) echo "Naudojimas: $ 0 {start | stop}" išėjimas 1;; esac išėjimas 0

Scenarijus derinamas su fstab pakeitimu:

tmpfs /home tmpfs rw, dydis = 80%, nosuid, nodev 0 0

Namų skaidinys sumontuotas kaip „ramdisk“, kuris „Raspberry pi 2“suteiktų maždaug 600 MB laisvos vietos, o tai yra daugiau nei pakankamai, kad būtų galima saugoti kai kuriuos dvejetainius failus ir mažus žurnalo failus:

tmpfs 690M 8.6M 682M 2% /nam

Paaiškėjo, kad PI pakaba buvo priskirta rašymo operacijoms SD kortelėje, nors aš išbandžiau įvairias korteles („Samsung EVO“, „Sandisk“), kurios prieš ir po kelis kartus buvo nuskaitytos dėl klaidų, o kituose nešiojamuosiuose kompiuteriuose tai neturėjo jokių problemų. artėja. Aš neturėjau tos pačios problemos (dar) su „Raspberry PI 3s“ir naujesne aparatine įranga, todėl taip pat rekomenduoju juos šioje pamokoje.

Nors dabartinis „Raspberry PI 3“judesys man yra pakankamai geras, čia yra keletas idėjų, kurias verta ištirti:

1. Nenaudokite judesio, bet naudokite aštrų srautą tinkle ir leiskite galingam serveriui atlikti judesio aptikimą ir vaizdo kodavimą (pvz., „ISpy“). -> Problema: nuolatinis tinklo pralaidumo didinimas.
2. Naudokite judesį ir leiskite ffmpeg koduoti vaizdo įrašą. -> Problema: CPU negali valdyti didesnės skiriamosios gebos
3. Naudokite judesį, įrašykite neapdorotą vaizdo įrašą ir leiskite galingam serveriui atlikti kodavimą. -> RPi procesoriaus naudojimas yra mažas, o tinklo pralaidumas ribojamas tik tada, kai yra tikras judėjimas. Pagal šį scenarijų galėtume rašyti į SD kortelę/atminties diską, kad būtų pasiektas maksimalus našumas, o tada nukopijuoti vaizdo įrašą į kitą serverį.

Taip pat norėčiau pažymėti, kad statant šį projektą galima statyti be „Arduino“. Visi komponentai (relės, LDR, PIR) gali būti kažkaip prijungti prie aviečių pi, bet man labiau patinka realaus laiko mikrovaldikliai, o ne sąveika su jutikliais ir išvesties įrenginiais. Tais atvejais, kai, pavyzdžiui, mano aviečių pi kabojo arba sudužo, „Arduino“valdomas šviesos valdymas dirbo puikiai.

Jei jums patiko šis nurodymas, laukite, nes kitais metais tęsiu seriją su savo 360 laipsnių lauko aviečių pi zero dome kamera.