Raspberry PI-Kamera und Lichtsteuerungs-Todesstern - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Wie immer bin ich auf der Suche nach Geräten, die nützlich sind, robust arbeiten und oft sogar Verbesserungen gegenüber den aktuellen Standardlösungen darstellen.

Hier ist ein weiteres großartiges Projekt, das ursprünglich Shadow 0f Phoenix hieß, ein Raspberry PI-Schild in Verbindung mit Arduino-basierter Bewegungserkennung und Lichtsteuerung.

Schritt 1: Der Zustand kommerzieller IP-Kameras

Abgesehen davon, dass es cooler ist, ein eigenes Kamera- / Überwachungssystem zu bauen, sehen wir uns an, warum dies eine Verbesserung gegenüber einer Standardlösung ist.

Ich werde es mit der NEO COOLCAM Full HD 1080P Wireless IP Camera Serie vergleichen, da ich viele dieser verschiedenen Modelle von Neo Coolcams (ONVIF) Kameras besitze. Sie kommen in verschiedenen Formen und Größen, draußen und drinnen, die meisten von ihnen haben WLAN-Unterstützung integriert, aber sehen wir uns ihre Vorbehalte an:

• Chinesische Hersteller, die diese Kameras verkaufen, lügen fast immer über die Auflösung des eingebauten Bildsensors, wenn Sie eine 5MP/8MP-Kamera bei Ebay kaufen, erhalten Sie möglicherweise eine billige 2MP-Kamera mit schlechtem Bild (es funktioniert, aber die Qualität ist Müll). Wenn Sie die 8MP Raspberry PI v2 Kamera beim Originalhändler kaufen, erhalten Sie das, wofür Sie bezahlt haben und einen tatsächlichen 8MP-Sensor mit der Auflösung 3280 × 2464 Pixel =>
• Aus Sicherheitsgründen sind diese Kameras (selbst die teureren Dlink und andere Modelle) schrecklich, sie verwenden Standardpasswörter wie 123456 oder eingebaute Benutzer wie Admin/Admin-Operator/Operator, was Sie möglicherweise nicht einmal ändern können, oder die Änderung ist nach einem Neustart weg. Krönen Sie das Ganze mit vielen dieser Kameras, die nach Hause telefonieren (verbinden Sie sich mit ihren Servern in China, einige streamen sogar Videos / Bilder, ohne Sie zu fragen, nur um es einfacher zu machen, falls Sie sich entscheiden, eines Tages ihre Android / Iphone-App zu installieren, um nach Ihrem zu sehen Heimat). Selbst wenn Sie diese Geräte hinter einem Router platzieren, ist es einfach nicht gut genug, am besten ist es, wenn Sie kein Standard-Gateway in ihnen festlegen, sie mit einer Firewall ausschließen oder in ein VLAN stecken, um es ihnen unmöglich zu machen, dorthin zu gehen das Internet oder noch besser: Verwenden Sie sie gar nicht.
• Sind sie zuverlässiger? nein, viele von ihnen haben sogar die teureren DLINKs die Möglichkeit, die Kamera täglich/wöchentlich neu zu starten usw. Diese Option hat einen Grund, denn nach X Tagen verlieren sie oft die Wifi-Konnektivität oder benehmen sich auf andere Weise falsch. Stellen Sie sich sie einfach als gute alte Win95-Boxen vor, die häufiger neu gestartet werden mussten:) Ich sage nicht, dass die Raspi-basierte Hardware so grundsolide ist, dass Sie sie mit der richtigen Hardware / Software in die Steuerung von Atomkraftwerken einbauen können Konfiguration, Kühlkörpern, automatischen Kühllüftern und minimiertem RW-Betrieb auf der SDCARD können sie problemlos eine Betriebszeit von mehr als 100 Tagen erreichen. Zum Zeitpunkt des Schreibens läuft mein DeathStar seit 34 Tagen, war über 100, aber manchmal hackte ich an der Einspeisestromquelle, die einige andere meiner Schaltkreise mit Strom versorgt, also musste ich sie herunterfahren:(
• Gezielte Hardware: Sie sind für einen bestimmten Zweck gemacht, werden oft mit einem kleinen nvram-Bereich und einer Busybox geliefert, aber einige Modelle machen den Zugriff auf diese Shell ebenfalls unmöglich, sodass Sie sie nur für den Zweck verwenden können, für den sie gedacht sind, solange Sie können Verwenden Sie Ihre Raspi-basierte Kamera für beliebige andere Aufgaben: Dateiserver, tftp/dhcp-Server, Webserver, Quake-Server… die Möglichkeiten sind unbegrenzt.
• Speicherplatz: Entweder haben sie keinen oder sie verwenden microSD-Karten mit FAT32-Dateisystem VS auf der Himbeerpis können Sie sogar eine 2-TB-Festplatte anschließen, wenn Sie möchten.
• Lichter steuern: Einige haben einen ALARM-Ausgang, an den Sie möglicherweise ein kleines Relais anschließen können, um Lichter auszulösen. Wie ich Ihnen in diesem Tutorial zeigen werde, ist die Verwendung von Infrarotkameras reine Zeitverschwendung, da Sie aufgrund der schlechten Qualität niemanden auf den IR-Bildern identifizieren können. Wenn Sie ein Video im Dunkeln aufnehmen müssen, schalten Sie am besten zuerst etwas Licht ein und nehmen Sie dann das Video auf.

Sie könnten sich also fragen, ob es Vorteile für die Verwendung einer handelsüblichen Kamera gibt? Ja für Unternehmen, bei denen die Arbeitsstunden zum Einrichten teurer wären, als mit Raspberry Pis herumzubasteln (für mich sowieso nicht:)) und ja, es gibt Top-Kameras (500 $ + mit besserer Auflösung als die Pi-Kamera von) Kurs). Als weiteren Vorteil kann ich sagen, dass die Kameras nach dem ONVIF-Standard die zentrale Bereitstellung erleichtert haben. Dies bietet eine Standardschnittstelle, die verwendet werden kann, um Befehle an die Kamera zu senden, um ihre IP/Netzwerkmaske/Gateway und andere Dinge einzustellen. Dafür können Sie den Onvif-Gerätemanager von Sourceforge herunterladen. Viele dieser Geräte verfügen über beschissene, kaputte Web-Frontends, bei denen Sie beispielsweise die IP- oder Netzmaske nicht richtig einstellen können, weil das Javascript, das diese Felder überprüft, nicht funktioniert und Sie diese Parameter nur über ONVIF richtig einstellen können.

Schritt 2: Pläne des Todessterns

Sie können dieses Gerät mit jedem der Raspberry PIs von 1 bis 3B+ bauen. Sogar die Zero hat Kameraanschlüsse, aber da es so viele verschiedene gebrauchte Raspis auf dem Markt gibt, fragen Sie sich vielleicht, welche für diesen Build am besten geeignet ist.

Die Antwort hängt davon ab, wo Sie den Videostream verarbeiten möchten.

Es gibt zwei Möglichkeiten:

1, Verarbeiten Sie die Videos lokal mit Bewegung und leiten Sie einen Videostream weiter, wenn eine Bewegung erkannt wird (Hinweis: Bewegung leitet einen langsamen konstanten Stream an den Server weiter, egal was passiert hundert Megabyte bis mehrere Gigabyte pro Tag, nur zur Erinnerung, wenn Sie eine Einrichtung über eine getaktete Verbindung vornehmen möchten). Hier spielt die CPU eine Rolle und leider nutzt Bewegung (zum Zeitpunkt des Schreibens) nicht mehrere Kerne, aber das Betriebssystem wird versuchen, die Last leicht auszugleichen. Sie haben immer einen der Kerne bei 100%iger Nutzung.

2. Verarbeiten Sie die Videos auf einem zentralen Server: Hier leiten Sie einfach den Rohvideostream von der Kamera an einen externen Streaming-Server weiter (wie iSpy auf einem x86-Computer oder MotionEyeOS auf einem anderen dedizierten Minicomputer). Da es keine lokale Verarbeitung gibt, spielt das verwendete PI-Modell keine Rolle, ein PI1 sendet denselben Stream wie ein PI3B+.

In diesem Tutorial werde ich mit der ersten Wahl gehen.

Als Faustregel gilt: Je schneller Sie die CPU in Bewegung setzen, desto bessere Ergebnisse erzielen Sie. Zum Beispiel nahm meine Raspi 2-basierte Kamera, die auf einen Korridor schaute, manchmal nicht auf, wenn jemand schnell vorbeiging und wenn sie aufnahm, war die Aufnahme träge und verlor im Vergleich zum Modell 3 viele Bilder. Das Modell 3 hat auch 802.11 abgn wifi, das praktisch ist, um Videos in höherer Qualität streamen zu können, es funktioniert sofort und ist ziemlich zuverlässig. Zum Zeitpunkt des Schreibens, dass das Modell 3B+ auf dem Markt ist, würde ich nur empfehlen, dass Sie es mit einer 1,4-GHz-Quad-Core-CPU bekommen.

Materialliste

• 30 cm Todesstern aus Plastik:)
• Raspberry Pi 3 B+
• PiCam v2 (8MP)
• Arduino Pro Micro 5.5v
• 2x SIP-1A05 Reed-Schalter-Relais
• 1x PCS HC-SR501 IR Pyroelektrisches Infrarot IR PIR Bewegungssensor-Detektormodul
• 1x 10kOhm Widerstand für LDR
• 1x LDR
• 1x12V 4A DC-Adapter
• 1xWarmweiß LED 5050 SMD Flexibler Lichtlampenstreifen 12V DC
• 1xBuck Spannungsregler

Wie Sie auf den Schaltplänen sehen können, wurde dieses Projekt ursprünglich entwickelt, um ein einzelnes Licht mit einem Relais zu steuern, da ich nicht vorhatte, eine interne Beleuchtung hinzuzufügen (was ziemlich cool ist), also habe ich nur ein zweites Relais mit dem Arduino fest verdrahtet. Das Tolle am SIP-1A05 ist, dass er über eine interne Flyback-Diode verfügt und der Verbrauch in mA weit unter der Strombegrenzung des Arduino pro Pin liegt.

Der Grund, warum der PIR auf den Bildern auf dem Schild steht, weil S0P anfangs geplant war, in eine einfache IP-Plastikbox statt in einen DeathStar zu stecken. Wie Sie sich vorstellen können, befindet sich die Kamera direkt in der Laserkanone, die PIR und LDR brauchten weitere gebohrte Löcher und sie sind mit Klebepistolen versehen, da ich nicht vorhabe, sie zu entfernen.

An der Unterseite des DeathStar wurde ein Loch gebohrt, in das ich eine große Schraube mit einem starken 2-Komponenten-Kleber eingeklebt habe. Diese lässt sich in den original Neo Coolcams Ständer einschrauben (war doch für was gut:)). Für eine zusätzliche Unterstützung verwende ich harte Kupferdrähte, um die Oberseite des Sterns zu halten.

Wichtiger Hinweis zum Netzteil: Da das gleiche Netzteil sowohl den PI, Arduino als auch den LED-Streifen mit Strom versorgt, muss es kräftig genug sein, um sie alle handhaben zu können, damit es auf dem LED-Streifen basiert, den Sie für das Projekt auswählen. Ein handelsüblicher 5050 12V 3 Meter LED-Streifen verbraucht etwa 2A, das ist viel. Für den PI und Arduino müssen Sie in +2A rechnen (obwohl dies überdimensioniert ist, wird es nicht schaden). Wenn Sie einen LED-Streifen über Standard-Halogenlampen, Neon- oder andere Hochleistungsbeleuchtungen verwenden, können Sie diesen gesamten Stromkreis auf eine schöne 12V @ 10Ah-Blei-Säure-Batterie als Backup legen, damit er auch bei einem Stromausfall funktioniert.

Der Buck wird die Spannung von 12-> 5 V für die Stromversorgung des Arduino und des PI herabsetzen, während die direkte 12-V-Einspeisung an das Relais angeschlossen ist, um den LED-Streifen einzuschalten.

Schritt 3: Software Arduino

Sie finden den vollständigen Quellcode unten, der gut kommentiert ist, aber hier ist eine kurze Erklärung, wie es funktioniert: Zu Beginn jeder Schleife wird die übliche xcomm()-Funktion aufgerufen, um zu sehen, ob ein Befehl vom Raspberry PI kommt, der kann LIGHT_ON/OFF sein, um die Korridorbeleuchtung ein- oder auszuschalten, oder DS_ON/OFF, um die DeathStar-Hintergrundbeleuchtung ein- und auszuschalten die Lichter, aber vielleicht möchten Sie sich den Ort aus irgendeinem Grund ansehen, auch wenn niemand da ist.

Danach wird der Lichtschrankenwert eingelesen und der Bewegungsstift auf Bewegung geprüft. Wenn es eine Bewegung gibt, prüft der Code, ob es dunkel genug ist, und prüft dann, ob wir nicht in der Warteschleife sind. Wenn all dies passiert, schaltet es einfach das Flurlicht ein und sendet PHOENIX_MOTION_DETECTED zurück an den Raspberry PI, wenn es nicht dunkel genug ist, meldet es immer noch an den Computer zurück, schaltet das Licht jedoch nicht ein. Sobald eine Bewegung erkannt wird, wird ein 5-Minuten-Haltetimer gestartet.

Direkt danach prüft der nächste Codeabschnitt, ob wir in der Warteschleife sind (was der Fall sein sollte, wenn nur ein Bewegungsereignis aufgetreten ist, nehmen wir also an, dass die 5 Minuten vergangen sind, damit diese Überprüfung bestätigt werden kann). Der Code überprüft, ob es wieder Bewegung gibt, wenn nicht, schalten Sie das Licht aus. Wie Sie sehen, wiederholt sich diese Funktion immer wieder, wenn keine Bewegung erfolgt, und versucht immer wieder, das Licht auszuschalten, damit es keine Rückmeldung an den PC gibt.

Wir haben einen weiteren Hold-Timer für die interne Beleuchtung des DeathStar, der rein von photocellReading < dark_limit abhängt.

Obwohl die beiden Routinen nichts voneinander wissen, arbeiten sie perfekt zusammen, da das Flurlicht beim Einschalten so viel Licht liefert, dass der LDR denkt, es sei wieder Tag und er schaltet die Innenbeleuchtung aus. Es gab jedoch einige Vorbehalte zu diesem Vorgang, die im Code erläutert werden, wenn Sie daran interessiert sind. Wenn nicht, dann nehmen Sie die Nvidia-Antwort "es funktioniert einfach!".

Schritt 4: Software Raspberry PI

Das neueste Raspbian funktioniert bei mir:

Raspbian GNU/Linux 9.4 (Stretch)

Linux Phoenix 4.9.35-v7+ #1014 SMP Fr. 30. Juni 14:47:43 BST 2017 armv7l GNU/Linux ii Motion 4.0-1 armhf V4L Capture-Programm, das Bewegungserkennung unterstützt

Während Sie andere Distributionen verwenden können, erhalten Sie bei Problemen mit der Kamera nur Unterstützung vom Team, wenn Sie deren offizielles Betriebssystem verwenden. Das Entfernen unerwünschter Bloatware wie systemd wird ebenfalls dringend empfohlen.

Motion kann auch einfach aus der Quelle erstellt werden:

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

Ich empfehle iSpy als Videorekorder/Sammlerserver. Leider gibt es zum Zeitpunkt des Schreibens keine guten Alternativen für Linux. Die Kamera kann mit einer MJPEG-URL https://CAMERA_IP:8081 als Standardport hinzugefügt werden.

Die Bewegungsverarbeitung kann nützlich sein, zum Beispiel müssen Sie nicht den ganzen Tag auf Ihren iSpy-Server schauen, sondern können bei einer Bewegung eine E-Mail erhalten. Obwohl iSpy über diese Funktion verfügt, um bei Bewegung in E-Mails zu warnen, schaltet es ab und zu die Aufnahme für verschiedene Ereignisse ein, z. B. wenn etwas Licht in den Bereich reflektiert wird. Mit der PIR-Bewegungserkennung hatte ich nie einen einzigen Fehlalarm. Die Alerts können lokal verarbeitet werden:

Pir-Bewegungsereignis auf Sensor erkannt > Arduino-Warnung > Raspberry Pi empfängt auf Konsole > C-Verarbeitungsprogramm > Externe E-Mail-Anwendung

Ich ziehe es jedoch vor, sowohl die Protokolle als auch die Videos aus der Ferne zu verarbeiten, daher habe ich in diesem Fall dem C-Steuerungsprogramm einen Abschnitt hinzugefügt, während es die Protokolle lokal in einer Nur-Text-Datei protokolliert, auch in Syslog protokolliert und an ein SIEM für weitergeleitet wird weitere Bearbeitung.

void logger(char *text) {

DATEI *f = fopen("phoenix.log", "a"); if (f == NULL) { printf("Fehler beim Öffnen der Protokolldatei!\n"); Rückkehr; } fprintf(f, "%s => %s\n", cur_time(0), text); fclose(f); #ifdef SYSLOG-Zeichenprotokollierung[500]; sprintf(loggy, "%s => %s\n", cur_time(0), text); setlogmask (LOG_UPTO (LOG_NOTICE)); openlog ("DeathStar", LOG_CONS | LOG_PID | LOG_NDELAY, LOG_USER); //syslog (LOG_NOTICE, "Programm von Benutzer %d gestartet", getuid()); syslog (LOG_NOTICE, loggy); closelog (); #endif zurück; }

Auf der empfangenden Seite kann syslog-ng diese Ereignisse aus dem Hauptprotokollstrom demuxen:

Filter f_phx{

match("Todesstern"); }; Ziel d_phx { file("/var/log/phoenix/deathstar.log"); }; log { source(s_net); filter(f_phx); Ziel(d_phx); };

und kann zur Analyse und Alarmierung an ein anderes Tool (motion.php siehe Anhang) weitergegeben werden.

In diesem Skript können Sie einfach die übliche Uhrzeit unter der Woche einstellen, wenn Sie nicht zu Hause sind:

$opt['alert_after']='09:00:00'; // Morgens$opt['alert_before']='17:00:00'; // Abends

Das PHP-Programm verwendet das hervorragende Logtail-Dienstprogramm, um die Protokolle zu analysieren.

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

Logtail verfolgt die Position in einer Offset-Datei, damit das Hauptprogramm nicht wissen muss, ab wann es mit dem Betrachten der Protokolle beginnen soll, es wird mit den neuesten unverarbeiteten Daten versorgt.

Motion.php kann von crontab mit einem kleinen Trick für die Wochenenden ausgeführt werden, wenn es die Protokolle durchgeht, aber keine weitere Verarbeitung durchführt.

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

Schritt 5: Probleme und ToDo-Liste

Wenn Sie Raspberry Pi 3 oder neuer verwenden, können Sie diesen Abschnitt überspringen, da diese Probleme höchstwahrscheinlich nicht mehr auftreten.

Im Laufe der Jahre hatte ich einige Probleme mit Raspberry Pi 2-basierten Boards, die möglicherweise den gleichen Software-Stack ausführen, aber zu unterschiedlichen Zeiten von verschiedenen Orten gekauft wurden. Nach einer bestimmten Zeit, die 2 Tage oder 20 Tage betragen konnte, wenn SSH auf dem Gerät einging, blieb das SSH einfach hängen, so dass sowohl der Motion Daemon als auch der lokale C-Code, der mit dem Arduino sprach, in den RAM geladen wurden und das Gerät funktionierte aber es war in diesem Zustand nicht mehr möglich, etwas anderes damit zu machen.

Nach viel Fehlersuche habe ich eine Lösung gefunden:

homesync.sh

#!/bin/sh -e

### BEGIN INIT INFO # Liefert: homesync # Erforderlicher-Start: mountkernfs $local_fs # Erforderlicher-Stopp: camera phoenix # Default-Start: S # Default-Stop: 0 6 # Kurzbeschreibung: Home-Synchronizer # Beschreibung: Home-Synchronizer by NLD ### END INIT INFO NAME=home DESC="Ramdisk Home Synchronizer" RAM="/home/" DISK="/realhome/" set -e case "$1" in start|forth) echo -n "Starting $ DESC: " rsync -az --numeric-ids --delete $DISK $RAM &> /dev/null echo "$NAME.";; stop|back) echo -n "Stoppt $DESC: " rsync -az --numeric-ids --delete $RAM $DISK &> /dev/null echo "$NAME.";; *) echo "Verwendung: $0 {start|stop}" exit 1;; esac-Ausgang 0

Das Skript geht zusammen mit einer fstab-Modifikation:

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

Die Home-Partition wird als Ramdisk gemountet, was ca. 600 MB freien Speicherplatz auf dem Raspberry Pi 2 ergeben würde, was mehr als genug ist, um einige Binärdateien und kleine Protokolldateien zu speichern:

tmpfs 690M 8,6M 682M 2% /home

Es stellte sich heraus, dass der PI-Hang auf die Schreibvorgänge auf der SD-Karte zurückzuführen war, obwohl ich verschiedene Karten (Samsung EVO, Sandisk) ausprobiert habe, die vorher und nachher mehrmals auf Fehler gescannt wurden und sie bei anderen Laptops kein Problem hatten, war dies nur kommt auf. Ich hatte das gleiche Problem (noch) nicht mit Raspberry PI 3s und höherer Hardware, daher empfehle ich sie auch in diesem Tutorial.

Obwohl mir die aktuelle Bewegung auf einem Raspberry PI 3 gerade gut genug ist, sind hier einige Ideen, die es wert sind, untersucht zu werden:

1. Verwenden Sie keine Bewegung, sondern verwenden Sie einen raspividen Stream über das Netzwerk und lassen Sie einen leistungsstarken Server die Bewegungserkennung und Videocodierung übernehmen (z. B. iSpy). -> Problem: ständiges Überlasten der Netzwerkbandbreite.
2. Verwenden Sie Bewegung und lassen Sie ffmpeg die Videocodierung übernehmen. -> Problem: CPU kann die höheren Auflösungen nicht verarbeiten
3. Verwenden Sie Bewegung, zeichnen Sie Rohvideos auf und lassen Sie einen leistungsstarken Server die Kodierung übernehmen. -> Die CPU-Auslastung auf RPi ist gering und die Netzwerkbandbreite ist auf die tatsächliche Bewegung beschränkt. Für dieses Szenario könnten wir für maximalen Durchsatz auf eine SD-Karte/Ramdisk schreiben und dann das Video mit crontab auf einen anderen Server kopieren.

Ich möchte auch darauf hinweisen, dass der Bau dieses Projekts ohne Arduino möglich ist. Alle Komponenten (Relais, LDR, PIR) könnten irgendwie mit dem Raspberry Pi verbunden werden, aber ich bevorzuge Echtzeit-Mikrocontroller, um mit Sensoren und Ausgabegeräten zu interagieren. In den Fällen, in denen beispielsweise mein Himbeer-Pi hing oder abstürzte, funktionierte die Lichtsteuerung des Arduino einwandfrei.

Wenn Sie dieses instructable mochten, blieben Sie dran, da ich die Serie nächstes Jahr mit meiner 360-Grad-Outdoor-Himbeer-Pi-Zero-Dome-Kamera fortsetzen werde.