دوربین امنیتی بیرونی کاملاً مجهز بر اساس رزبری پای: 21 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

در صورت داشتن تجربه ناامیدکننده با وب کم های ارزان قیمت ، نرم افزار ضعیف آنها و/یا سخت افزار ناکافی آنها ، می توانید به راحتی یک وب کم نیمه حرفه ای با رزبری پای و چند قطعه الکترونیکی دیگر بسازید که بر روی آنها PiWebcam در حال اجرا ، رایگان و ساختگی آسان است. نرم افزاری مقاوم که تنها با یک کلیک دستگاه شما را در یک وب کم قدرتمند و کاملاً برجسته تبدیل می کند.

مرحله 1: الهام بخش

پس از مبارزه با نرم افزار محدود اکثر دوربین های امنیتی ارزان قیمت بازار (به عنوان مثال دید ضعیف در شب ، برنامه مبهم برای پیکربندی ، عدم ضبط آفلاین ، تشخیص حرکت نادرست و غیره) ، تصمیم گرفتم چیزی را توسط خودم و رزبری پای بسازم. به نظر من مناسب ترین پلت فرم بود.

حتی اگر در حال حاضر تعداد زیادی پروژه برای استفاده از Raspberry Pi به عنوان وب کم وجود داشته باشد ، من شخصاً آنها را بسیار پیچیده می دانم و به طور کلی راه حل های موقت برای کاربران پیشرفته و نه محصولات محدود است.

با این وجود ، اکثر آنها فقط بر روی نرم افزار تمرکز می کنند تا سخت افزار ، که به همان اندازه برای مورد استفاده دوربین امنیتی مهم است.

مرحله 2: سخت افزار

برای ساختن یک وب کم داخلی ، یک Raspberry Pi ساده (هر مدل) و یک دوربین متصل (هر مدل) با LED های IR برای دید در شب بسیار خوب کار می کند. در حال حاضر کیت های زیادی با این ترکیب موجود است بنابراین اگر این چیزی است که می خواهید به آن برسید ، یکی از آن ها را خریداری کرده و به مرحله 12 بروید.

سخت افزار یکسانی برای یک دوربین در فضای باز مناسب نیست: تصویر گرفته شده از دوربین رزبری با قابلیت IR در خارج از خانه شما عمدتا صورتی (به دلیل نور مادون قرمز که توسط دوربین ضبط می شود) و با نور کوچک خارج از خانه ظاهر می شود. LED های IR جعبه شما قادر به دیدن چیزی بیش از 3 فوت / 1 متر نیستید.

برای حل اولین مشکل ، ما به چیزی به نام فیلتر مکانیکی IR CUT نیاز داریم که اساساً رنگهای واقعی را در نور روز به شما باز می گرداند اما در عین حال اجازه می دهد تا نورهای IR را در طول شب ثبت کنید. اکثر دستگاه های موجود در بازار دارای دو سیم هستند: یک پالس کوتاه روی یک سیم باعث می شود فیلتر IR مقابل سنسور (حالت روز) حرکت کند ، یک پالس کوتاه روی سیم دیگر فیلتر را حذف می کند (حالت شب). آنها معمولاً بین 3 ولت و 9 ولت کار می کنند و اگر به تمشک ما متصل شوند ، می توانیم زمان تعویض حالت شب را به طور کامل کنترل کنیم. با این حال ، فیلتر IR Cut را نمی توان مستقیماً از طریق یک پین تمشک کنترل کرد ، زیرا قسمت مکانیکی داخل آن به جریان بیشتری نسبت به فیلتری که Pi می تواند تامین کند ، نیاز دارد. ما با استفاده از H-Bridge که توسط Raspberry's 5v کنترل می شود و توسط دو پین کنترل می شود ، در اطراف آن کار خواهیم کرد.

برای رفع مشکل دوم ، ما نیاز به یک برد LED LED قوی تر داریم تا به دید در شب مناسب برسیم. تخته هایی با led های کمتر اما بزرگتر بر آنهایی که دارای led های بسیار کوچک هستند ترجیح داده می شود. اکثر تابلوهای موجود در بازار دارای LDR (مقاومت وابسته به نور) هستند که برای تعیین زمان روشن شدن LED ها در صورت تاریکی استفاده می شود. آنها معمولاً در ولتاژ 12 ولت کار می کنند و یک دوشاخه کوچک (با برچسب "IRC") دارند که می تواند برای اتصال فیلتر برش IR استفاده شود. با این حال ، هیچ پالسی مستقیماً از طریق این دوشاخه ارسال نمی شود ، اما در طول شب (چراغهای LED روشن) ، افت (معمولاً) 5 ولت بین سیمها و زمین ایجاد می شود. اگر یکی از سیم ها را به تمشک ما وصل کنیم و سیگنال پین را کنترل کنیم ، می توانیم تشخیص دهیم که وارد حالت شب می شویم یا از آن خارج می شویم (این دقیقاً همان کاری است که PiWebcam انجام می دهد)

آخرین موردی که باید در مورد سخت افزار مورد توجه قرار گیرد نحوه تغذیه رزبری پای است. از آنجا که ما منبع تغذیه 12 ولت داریم و برای تغذیه Pi به 5 ولت نیاز داریم ، تنظیم کننده ولتاژ مورد نیاز است.

مرحله 3: نرم افزار

ایده پشت PiWebcam این بود که یک پلت فرم تصویربرداری قدرتمند برای همه بدون در نظر گرفتن دانش قبلی خود فراهم کند. یک اسکریپت نصب به طور کامل سیستم را با تنظیمات پیش فرض معقول پیکربندی می کند و به کاربر اجازه می دهد از طریق یک رابط وب تمیز و دوستدار موبایل فقط تعداد بسیار محدودی از پارامترهای مربوطه را سفارشی کند. با این وجود ، PiWebcam می تواند به لطف قابلیت تشخیص حرکت قوی که با قابلیت تشخیص شی با استفاده از مدل هوش مصنوعی تقویت شده است ، با ارسال یک عکس فوری به گیرنده ایمیل یا ارسال آن به کانال مورد علاقه کاربر Slack ، کاربر را از هرگونه حرکت شناسایی شده مطلع کند.

• صفحه پروژه:
• راهنمای کاربر:

مرحله 4: صورتحساب مواد

لایحه زیر برای وب کم در فضای باز ساخته شده در این آموزش است:

• Raspberry Pi Zero W
• رزبری پای دوربین (در هر مدل ، این یکی شامل یک فیلتر برش IR)
• کابل دوربین رزبری پای صفر
• محفظه دوربین ضد آب (هر مدلی که تمشک در آن قرار گیرد)
• کارت SD (16 گیگابایت توصیه می شود)
• IR LED Board (هر تخته ای که مناسب محفظه دوربین باشد)
• فیلتر IR Cut (فقط در صورتی که قبلاً در دوربین جاسازی نشده باشد)
• تنظیم کننده 12v - 5v (اطمینان حاصل کنید که یک تنظیم کننده باک است که می تواند در آخر 1A ارائه دهد)
• پلاگین Micro USB Male
• دوشاخه زن 12 ولت
• منبع تغذیه 12 ولت 3 آمپر
• H-Bridge
• زن دوپونت زن

مرحله 5: آماده سازی قطعات

مبدل باک (تنظیم کننده ولتاژ) وظیفه تبدیل منبع تغذیه 12 ولت به 5 ولت رزبری پای را دارد. اکثر اجزای موجود در بازار قابل تنظیم هستند (به عنوان مثال می توانید با چرخاندن پیچ ولتاژ خروجی را تغییر دهید). از آنجا که در داخل وب کم ممکن است پیچ به طور تصادفی جابجا شود ، برای اطمینان از خروجی ثابت و ثابت 5 ولت مقداری قلع را در شکاف 5 ولت قرار دهید تا دو لبه را به هم بچسبانید و سیم را روی PCB (با چاقو) که در "ADJ" قرار دارد برش دهید. (بالا سمت چپ تصویر)

از آنجا که ما می خواهیم کنترل کامل فیلتر IR Cut را از طریق تمشک داشته باشیم (خواه فیلتر مانند تصویر با دوربین تعبیه شده باشد یا نه) ، باید اتصال کوچک را از بین ببریم. دو سیم را قطع کرده و برای هر سیم یک کابل دوپونت زن متصل کنید. دوشاخه کوچک را دور نریزید زیرا ما باید از آن برای دریافت وضعیت LDR نصب شده روی برد LED IR استفاده کنیم. یک کابل دوپونت زن دیگر را روی یکی از دو سیم (مهم نیست کدام یک) وصل کنید.

مرحله 6: به منبع تغذیه به IR Led Board وصل شوید

بیایید با اتصال ورودی منبع تغذیه 12 ولت به محفظه دوربین برهنه خود به قطعات وصل کنیم.

موارد زیر را به سیم منفی (سیاه) وصل کنید:

• سیم منفی برد IR Led
• سیم منفی مبدل باک
• سیم منفی به کانکتور USB USB

موارد زیر را به سیم مثبت (قرمز) وصل کنید:

• سیم مثبت (12 ولت) برد IR Led
• سیم Vin مبدل باک

مرحله 7: رزبری پای را تغذیه کنید

سیم Vout مبدل باک را به پریز USB وصل کنید که رزبری را تغذیه می کند.

پس از اتصال همه سیمها ، آنها را به هم لحیم کنید یا فقط آنها را با نوار عایق محکم کنید.

مرحله 8: فیلتر IR Cut را وصل کنید

از آنجا که فیلتر IR Cut را نمی توان مستقیماً از طریق یک پین رزبری کنترل کرد ، ما از H-Bridge استفاده می کنیم که توسط پین 5v رزبری ساخته شده و توسط دو پین کنترل می شود.

• پین 4 (5v) تمشک را به "+" H-Bridge وصل کنید
• پین 5 (GND) تمشک را به "-" H-Bridge وصل کنید
• پین 39 (BCM 20) تمشک را به INT1 H-Bridge وصل کنید
• پین 36 (BCM 16) تمشک را به INT2 H-Bridge وصل کنید
• دو سیم فیلتر IR Cut را به MOTOR1 و MOTOR2 یا H-Bridge وصل کنید

به این ترتیب ، هنگامی که یک پالس از طریق مثال ارسال می شود پین 39 ، 5 ولت به MOTOR1 عرضه می شود که باعث می شود فیلتر تغییر حالت دهد.

مرحله 9: برد LED IR را به تمشک وصل کنید

برای آگاهی از تاریک شدن هوا ، از LDR نصب شده روی برد IR LED استفاده می کنیم. از دوشاخه کوچک جدا شده از فیلتر IR در مراحل قبل استفاده کنید ، یک طرف را به کانکتور با برچسب "IRC" برد LED های IR و طرف دیگر را به پین 40 (BCM 21) تمشک وصل کنید.

مرحله 10: دوربین را روی برد IR IR نصب کنید

دوربین را روی شکاف اختصاصی برد LED IR با نوار عایق یا وسایل دیگر ثابت کنید. مواردی که باید در این مرحله مورد توجه قرار گیرد:

• وقتی LED روشن می شود ، داغ می شود ، بنابراین از دوربین مطابق آن محافظت کنید.
• اطمینان حاصل کنید که هیچ نور مادون قرمز نمی تواند وارد شکاف محل دوربین شود. بازتاب نور مادون قرمز یکی از شایع ترین دلایلی است که باعث می شود دید در شب ضعیف باشد (تار).
• اطمینان حاصل کنید که بین لنز و شیشه محفظه دوربین فضایی باقی مانده است ، در غیر این صورت بازتاب یا اعوجاج تصویر ممکن است رخ دهد.

هنوز محفظه دوربین را نبندید:-)

مرحله 11: گزینه 1 - تصویر PiWebcam از پیش تنظیم شده را فلش کنید (توصیه می شود)

• جدیدترین تصویر PiWebcam (PiWebcam_vX. X.img.zip) را از https://github.com/piwebcam/PiWebcam/releases بارگیری کنید
• فایل را از حالت فشرده خارج کنید تصویر را روی کارت SD بنویسید (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• کارت SD را روی رزبری پای خود وصل کرده و آن را روشن کنید
• دستگاه به عنوان نقطه دسترسی شروع به کار می کند
• به کارهای پس از نصب ادامه دهید

مرحله 12: گزینه 2 - ایجاد یک تصویر PiWebcam

ساختن تصویر PiWebcam نیاز به نصب جدید Raspbian و کارت SD دارد. لطفاً از نصب موجود مجدداً استفاده نکنید ، اما از ابتدا شروع کنید:

• دانلود سیستم عامل Raspbian Stretch Lite
• تصویر را روی کارت SD بنویسید (برای مثال با استفاده از Win32 Disk Imager)

مرحله 13: گزینه 2 - PiWebcam را در کارت SD کپی کنید

آخرین نسخه PiWebcam (PiWebcam_vX. X.zip) را بارگیری کنید ، فهرست "PiWebcam" را در پارتیشن بوت استخراج و کپی کنید.

برای راه اندازی بدون سر در پارتیشن بوت ، یک فایل خالی به نام "ssh" و "wpa_supplicant.conf" با پیکربندی شبکه خود قرار دهید. به این ترتیب تمشک در هنگام راه اندازی به شبکه WiFi شما متصل می شود و شما اصلاً به کابل HDMI نیاز ندارید اما می توانید مستقیماً از طریق SSH به آن متصل شوید.

مرحله 14: گزینه 2 - تمشک را روشن کرده و به آن متصل شوید

کارت SD را در Raspberry Pi خود وصل کنید ، آن را روشن کرده و با یک سرویس گیرنده SSH (یا PuTTY در Windows) به آن متصل شوید:

• نام میزبان: raspberrypi.local
• نام کاربری: pi
• رمز عبور: تمشک

مرحله 15: گزینه 2 - پیکربندی سیستم برای PiWebcam

پس از اطمینان از اتصال رزبری به اینترنت ، دستور زیر را اجرا کنید:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh نصب کنید

این سیستم را به طور کامل پیکربندی کرده و وابستگی های مورد نیاز را نصب می کند.

در پایان نصب ، از شما خواسته می شود تا دستگاه را مجدداً راه اندازی کنید تا تغییرات کاملاً مثر واقع شوند. تمام اطلاعات اعتبار در صفحه خلاصه می شود.

لطفاً توجه داشته باشید که 6 نویسه آخر تصادفی هستند (به عنوان مثال PiWebcam-e533fe) و از دستگاهی به دستگاه دیگر متفاوت است.

مرحله 16: وظایف پس از نصب - به نقطه دسترسی WiFi PiWebcam متصل شوید

پس از روشن شدن ، دستگاه به عنوان یک نقطه دسترسی عمل می کند.

به شبکه WiFi ایجاد شده توسط دستگاه متصل شوید. عبارت عبور شبکه و همچنین رمز عبور کاربر سرپرست (برای رابط وب و SSH) با SSID یکسان است (به عنوان مثال PiWebcam-XXXXX). مرورگر خود را به آدرس https://PiWebcam.local و دارای نام کاربری "admin" و رمز عبور مشابه نام شبکه احراز کنید.

مرحله 17: وب کم را به شبکه WiFi خود وصل کنید

من می خواهم وب کم را به یک شبکه WiFi موجود وصل کنم ، به Device / Network برویم ، "Client WiFi" را انتخاب کرده و "WiFi Network" و "Passphrase" خود را پر کنیم.

1-2 دقیقه صبر کنید ، دوباره به شبکه خود متصل شوید و مرورگر خود را به https://camera_name.your_network (به عنوان مثال https://PiWebcam-e533fe.local) نشان دهید.

مرحله 18: قاب وب کم را ببندید

پس از آزمایش اینکه می توان از طریق شبکه به وب کم دسترسی پیدا کرد و پیکربندی اولیه ارائه شده در مرحله قبل را انجام داد ، اکنون زمان بستن پرونده است.

مرحله 19: شروع به کار با PiWebcam

PiWebcam در حال حاضر دارای تنظیمات پیش فرض معقول است. پس از نصب ، هیچ پیکربندی اضافی مورد نیاز نیست. PiWebcam شروع به گرفتن عکس های فوری و ضبط فیلم ها می کند ، چه به شبکه متصل باشد چه نباشد.

تمام پیکربندی دستگاه (دوربین ، شبکه ، اعلانات و تنظیمات سیستم) را می توان از طریق رابط وب انجام داد. فایل پیکربندی را می توان به راحتی در دستگاه / سیستم صادر و وارد کرد.

هنگامی که حرکت تشخیص داده می شود ، PiWebcam شروع به ضبط ویدئو می کند (که از طریق منوی "پخش" رابط وب در دسترس قرار می گیرد). هنگامی که دیگر حرکتی وجود ندارد ، تصویری که با کادر قرمز برجسته می شود ، حرکت شناسایی شده نیز ذخیره می شود. اگر ویژگی تشخیص شیء فعال باشد ، هر حرکتی که حاوی شیء پیکربندی نشده باشد نادیده گرفته می شود تا مثبت کاذب پایین بیاید (به عنوان مثال اگر حرکتی تشخیص داده شود اما هیچ فردی شناسایی نشود).

هنگامی که اعلان ها فعال هستند ، تصویر فوری به آدرس ایمیل کاربر ارسال می شود و/یا در کانال پیکربندی شده Slack ارسال می شود. اگر اتصال به اینترنت در دسترس نباشد ، اعلان در صف قرار می گیرد و هنگامی که اتصال دوباره برقرار می شود ، آزاد می شود.

خلاصه ای از تمام تنظیمات موجود در صفحه پروژه گزارش شده است.

مرحله 20: دسترسی از راه دور به اینترنت

به صورت اختیاری رابط وب می تواند از طریق اینترنت بدون هیچ گونه پیکربندی اضافی در شبکه یا روتر خانگی شما قابل دسترسی باشد. برای فعال کردن این قابلیت ، کادر مناسب را در قسمت Device / Network علامت بزنید.

در صورت فعال بودن دسترسی به اینترنت از راه دور ، دستگاه بدون نیاز به پیکربندی NAT یا UPnP در روتر ، یک تونل SSH را از طریق serveo.net راه اندازی می کند. نام دستگاه به عنوان نام میزبان استفاده می شود و هر دو سرویس وب و ssh نمایش داده می شوند.

مرحله 21: جزئیات فنی

همه فایلهای PiWebcam در پارتیشن بوت کارت SD ، در یک دایرکتوری به نام PiWebcam قرار دارند. این شامل یک فایل bash ، PiWebcam.sh و صفحات PHP برای پنل مدیریت است.

در حین نصب ، یک پیکربندی بسیار اساسی سیستم انجام می شود ، یک تصویر initramfs ایجاد می شود و اسکریپت PiWebcam.sh به /etc/rc.local اضافه می شود تا در هنگام راه اندازی با پارامتر "پیکربندی" اجرا شود.

در اولین راه اندازی مجدد ، تصویر initramfs پارتیشن ریشه را کوچک می کند (قبلاً برای نصب کل کارت SD توسط نصب کننده Raspbian گسترش یافته بود) و یک پارتیشن داده درست بعد از آن ایجاد می کند.

هر دو سیستم فایل بوت و ریشه فقط برای خواندن نصب می شوند و یک سیستم فایل همپوشانی توسط تصویر اولیه در سیستم فایل ریشه ایجاد می شود تا هرگونه تغییر در سیستم فقط در حافظه ذخیره شود و در راه اندازی مجدد بعدی از بین برود. به این ترتیب دستگاه از نظر پیکربندی غلط قوی تر است ، می تواند به راحتی به حالت پیش فرض کارخانه بازگردانده شود و می تواند در صورت قطع برق زنده بماند زیرا هیچ فایل سیستمی در طول عملیات عادی روی کارت SD نوشته نشده است. سیستم فایل داده در عوض با F2FS (سیستم فایل دوستدار فلش) قالب بندی شده است که ویژگی های دستگاههای ذخیره سازی مبتنی بر حافظه فلش را در نظر می گیرد.

در هنگام راه اندازی ، PiWebcam فایل پیکربندی ذخیره شده در /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf را می خواند ، سیستم ، دوربین ، شبکه و اعلان ها را بر اساس تنظیمات موجود در آنجا پیکربندی کرده و رابط وب را از/boot/PiWebcam/web در محل ریشه وب

هم تصاویر متحرک و هم فیلم ها در سیستم فایل داده ها ذخیره می شوند و بر اساس سال/ماه/روز/ساعت در پوشه ها گروه بندی می شوند تا دسترسی راحت تری به آنها امکان پذیر باشد. همه ضبط ها را می توان از طریق رابط وب با h5ai یک نمایه کننده فایل مدرن مرور کرد که اجازه می دهد فایل ها و فهرست ها به شیوه ای جذاب نمایش داده شوند و پیش نمایش تصاویر و ویدئوها را بدون نیاز به بارگیری محتوا از قبل ارائه دهند.

هنگامی که یک حرکت تشخیص داده می شود ، PiWebcam.sh با پارامتر "notify" از طریق رویداد حرکت on_picture_save/on_movie_end فراخوانی می شود. اگر تشخیص شی برای تجزیه و تحلیل بیشتر تصویر فعال باشد ، تصویر به Clarifai ارسال می شود تا همه اشیاء درون تصویر را تشخیص دهد. این برای کاهش مثبت کاذب بسیار مفید است ، به عنوان مثال اگر علاقه دارید بدانید که آیا کسی در خانه شما سرقت می کند و نه فقط تغییر ناگهانی نور.

پس از آن ، PiWebcam بررسی می کند که آیا اتصال به اینترنت در دسترس است یا خیر و در صورت وجود ، اعلان را ارسال می کند. PiWebcam علاوه بر اعلان های رایانامه سنتی ، که با ssmtp ارسال می شود و تصویر متحرک تشخیص داده شده است ، می تواند همان تصویر را در یک کانال Slack بارگذاری کند. اگر Slack را نمی شناسید ، آن را بررسی کنید ()؛ این یک ابزار همکاری عالی است اما می تواند برای ایجاد گروهی اختصاص داده شده به خانواده ، استفاده از دسترسی به اعضای خانواده ، چت با آنها و استفاده از ابزارهای PiWebcam یا Home Automation (مانند eGeoffrey) برای ارسال به روز رسانی در آنجا استفاده شود. در صورت عدم اتصال به اینترنت ، اعلان گم نمی شود ، اما درصورت اتصال مجدد در صف قرار می گیرد و ارسال می شود.

قابلیت ارتقاء از طریق رابط وب نیز ارائه می شود.