Kamera Keamanan Luar Ruangan Berfitur Lengkap Berdasarkan Raspberry Pi: 21 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Jika Anda memiliki pengalaman mengecewakan dengan webcam murah, perangkat lunak yang ditulis dengan buruk dan/atau perangkat keras yang tidak memadai, Anda dapat dengan mudah membuat webcam semi-profesional dengan Raspberry Pi dan beberapa komponen elektronik lainnya yang mudah ditemukan di mana menjalankan PiWebcam, gratis dan dummy -bukti perangkat lunak yang berubah hanya dengan satu klik perangkat Anda dalam webcam yang kuat dan berfitur lengkap.

Langkah 1: Inspirasi

Setelah berjuang melawan perangkat lunak terbatas dari sebagian besar kamera keamanan murah di pasaran (misalnya penglihatan malam yang buruk, aplikasi yang tidak jelas untuk konfigurasi, tidak ada perekaman offline, deteksi gerakan yang tidak akurat, dll.), saya memutuskan untuk membuat sesuatu sendiri dan Raspberry Pi tampak bagi saya platform yang paling cocok.

Bahkan jika sudah ada cukup banyak proyek untuk menggunakan Raspberry Pi sebagai webcam, saya pribadi menganggapnya terlalu rumit dan secara umum lebih banyak solusi ad-hoc untuk pengguna tingkat lanjut daripada produk terbatas.

Namun demikian, kebanyakan dari mereka hanya fokus pada perangkat lunak daripada perangkat keras, yang sama pentingnya untuk kasus penggunaan kamera keamanan.

Langkah 2: Perangkat Keras

Untuk membangun webcam dalam ruangan, 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 ingin Anda capai, beli salah satunya dan lewati ke langkah 12.

Perangkat keras yang sama meskipun tidak akan cocok untuk kamera luar ruangan: gambar yang diambil dari kamera Raspberry berkemampuan IR di luar rumah Anda akan terlihat sebagian besar merah muda (karena cahaya inframerah ditangkap oleh kamera) dan dengan bagian kecil di luar rumah. -kotak IR LED Anda tidak akan dapat melihat apa pun yang melewati 3 kaki / 1 meter.

Untuk mengatasi masalah pertama, kita memerlukan sesuatu yang disebut filter IR CUT mekanis yang pada dasarnya memberi Anda kembali warna sebenarnya di siang hari tetapi masih memungkinkan untuk menangkap lampu IR di malam hari. Sebagian besar perangkat di pasar memiliki dua kabel: satu pulsa pendek pada satu kabel akan memindahkan filter IR di depan sensor (mode siang), satu pulsa pendek pada kabel lainnya akan menghapus filter (mode malam). Mereka biasanya beroperasi antara 3v dan 9v dan jika terpasang ke Raspberry kami, kami dapat memiliki kontrol penuh atas kapan harus beralih mode malam. Namun, filter IR Cut tidak dapat dikontrol langsung dari pin Raspberry karena bagian mekanis di dalamnya membutuhkan lebih banyak arus daripada yang dapat disuplai oleh Pi. Kami akan mengatasinya dengan menggunakan H-Bridge yang ditenagai oleh 5v Raspberry dan dikendalikan oleh dua pin.

Untuk mengatasi masalah kedua, kita membutuhkan papan LED IR yang lebih kuat untuk mencapai penglihatan malam yang layak. Papan dengan led yang lebih sedikit tetapi lebih besar lebih disukai daripada yang memiliki banyak led kecil. Sebagian besar papan di pasaran juga memiliki LDR (Light Dependent Resistor) terpasang yang digunakan untuk menentukan kapan harus menyalakan LED jika gelap. Mereka biasanya beroperasi pada 12v dan memiliki steker kecil (berlabel "IRC") yang dapat digunakan untuk menghubungkan filter potong IR. Namun, tidak ada pulsa yang dikirim langsung melalui steker ini tetapi pada malam hari (LED menyala), penurunan tegangan (biasanya) 5v antara kabel dan ground dibuat. Jika memasang salah satu kabel ke Raspberry kami dan memantau sinyal pin, kami dapat menentukan apakah kami memasuki atau meninggalkan mode malam (yang persis seperti yang dilakukan PiWebcam)

Satu hal terakhir yang perlu dipertimbangkan mengenai perangkat keras adalah bagaimana memberi daya pada Raspberry Pi. Karena kami memiliki catu daya 12v dan kami membutuhkan 5v untuk memberi makan Pi, diperlukan pengatur tegangan.

Langkah 3: Perangkat Lunak

Ide di balik PiWebcam adalah untuk menyediakan platform pencitraan yang kuat untuk semua orang, terlepas dari pengetahuan sebelumnya. Skrip instalasi akan menangani konfigurasi sistem sepenuhnya dengan pengaturan default yang wajar, memungkinkan pengguna menyesuaikan melalui antarmuka web yang bersih dan ramah seluler hanya sejumlah parameter relevan yang sangat terbatas. Namun demikian, berkat fitur deteksi gerakan yang kuat ditambah dengan kemampuan pengenalan objek yang didukung oleh model kecerdasan buatan, PiWebcam dapat memberi tahu pengguna tentang gerakan yang terdeteksi dengan mengirimkan snapshot ke penerima email atau mempostingnya ke saluran Slack favorit pengguna.

• Halaman proyek:
• Panduan Pengguna:

Langkah 4: Daftar Bahan

Daftar bahan berikut ini untuk webcam luar ruang yang dibuat dalam tutorial ini:

• Raspberry Pi Nol W
• Kamera Raspberry Pi (model apa pun, yang ini termasuk filter potong IR)
• Kabel Kamera Raspberry Pi Nol
• Housing Kamera Tahan Air (model apa pun yang cocok dengan raspberry)
• Kartu SD (disarankan 16 GB)
• IR Led Board (papan apa pun yang sesuai dengan rumah kamera)
• Filter IR Cut (hanya jika belum tertanam di kamera)
• 12v - 5v regulator (pastikan itu adalah regulator uang yang dapat memberikan 1A terakhir)
• Colokan USB Mikro Pria
• colokan wanita 12v
• Catu Daya 12v 3A
• H-Jembatan
• Cales Dupont Wanita-Wanita

Langkah 5: Mempersiapkan Komponen

Konverter uang (pengatur tegangan) bertanggung jawab untuk mengubah catu daya 12v ke 5v yang dibutuhkan Raspberry Pi. Sebagian besar komponen di pasaran dapat disesuaikan (misalnya Anda dapat mengubah tegangan output dengan memutar sekrup). Karena di dalam webcam sekrup mungkin secara tidak sengaja dipindahkan, untuk memastikan output 5v yang tetap dan konstan, masukkan beberapa timah ke dalam slot 5v untuk menyolder kedua ujungnya dan potong kabel pada PCB (dengan pisau) yang masuk ke "ADJ" (kiri atas gambar)

Karena kami ingin memiliki kontrol penuh atas filter IR Cut melalui Raspberry (apakah filter tersebut disematkan dengan kamera seperti pada gambar atau tidak), kami harus menyingkirkan konektor kecil. Potong kedua kabel dan sambungkan kabel dupont betina untuk setiap kabel. Jangan membuang steker kecil karena kita perlu menggunakannya untuk menerima status LDR yang terpasang pada Papan Led IR. Hubungkan kabel dupont perempuan lain pada salah satu dari dua kabel (tidak masalah yang mana).

Langkah 6: Hubungkan ke IR Led Board ke Power Supply

Mari kita mulai dengan menghubungkan input catu daya 12v yang memasuki rumah kamera telanjang kita ke komponen.

Hubungkan ke kabel negatif (hitam) berikut ini:

• Kabel negatif dari papan Led IR
• Kabel negatif dari konverter uang
• Kabel negatif ke konektor laki-laki USB

Hubungkan ke kabel positif (merah) berikut ini:

• Kabel positif (12v) dari papan Led IR
• Kawat Vin dari konverter uang

Langkah 7: Nyalakan Raspberry Pi

Hubungkan kabel Vout dari konverter uang ke colokan USB yang akan memberi daya pada Raspberry.

Setelah menghubungkan semua kabel, solder bersama-sama atau kencangkan dengan selotip isolasi.

Langkah 8: Hubungkan Filter Potong IR

Karena filter IR Cut tidak dapat dikontrol langsung dari pin Raspberry, kami akan menggunakan H-Bridge yang ditenagai oleh pin 5v Raspberry dan dikendalikan oleh dua pin.

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

Dengan cara ini, ketika pulsa akan dikirim melalui mis. pin 39, 5v akan disuplai ke MOTOR1 membuat filter beralih.

Langkah 9: Hubungkan Papan Led IR ke Raspberry

Untuk mengetahui saat hari mulai gelap, kami memanfaatkan LDR yang dipasang pada papan LED IR. Gunakan steker kecil yang dipotong dari filter IR pada langkah sebelumnya, sambungkan satu sisi ke konektor berlabel "IRC" pada papan LED IR dan sisi lainnya ke pin 40 (BCM 21) dari Raspberry.

Langkah 10: Pasang Kamera di Papan Led IR

Pasang kamera pada slot khusus papan LED IR dengan pita isolasi atau cara lain. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada tahap ini:

• Papan LED IR menjadi sangat panas saat menyala, jadi lindungi kamera dengan tepat;
• Pastikan tidak ada lampu IR yang dapat masuk ke slot tempat kamera berada; Refleksi cahaya IR adalah salah satu alasan paling umum mengapa penglihatan malam menjadi buruk (kabur);
• Pastikan ada ruang tersisa antara lensa dan kaca rumah kamera jika tidak, pantulan atau distorsi gambar dapat terjadi;

JANGAN tutup rumah kamera:-)

Langkah 11: Opsi 1 - Flash Gambar PiWebcam yang Sudah Dikonfigurasi (disarankan)

• Unduh gambar PiWebcam terbaru (PiWebcam_vX. X.img.zip) dari
• Unzip fileTulis gambar ke kartu SD (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• Colokkan kartu SD pada Raspberry Pi Anda dan nyalakan
• Perangkat akan mulai bertindak sebagai Titik Akses
• Lanjutkan dengan tugas pasca-instalasi

Langkah 12: Opsi 2 - Bangun Gambar PiWebcam

Membangun gambar PiWebcam membutuhkan instalasi baru Raspbian dan kartu SD. Harap jangan menggunakan kembali instalasi yang ada tetapi mulai dari awal:

• Unduh sistem operasi Raspbian Stretch Lite
• Tulis gambar ke kartu SD (misalnya menggunakan Win32 Disk Imager)

Langkah 13: Opsi 2 - Salin PiWebcam ke Kartu SD

Unduh rilis terbaru PiWebcam (PiWebcam_vX. X.zip), ekstrak dan salin direktori "PiWebcam" ke dalam partisi boot.

Untuk tempat setup tanpa kepala ke dalam partisi boot juga sebuah file kosong bernama "ssh" dan "wpa_supplicant.conf" dengan konfigurasi jaringan Anda. Dengan cara ini Raspberry akan mulai terhubung ke jaringan WiFi Anda saat startup dan Anda tidak memerlukan kabel HDMI sama sekali tetapi dapat terhubung langsung melalui SSH ke sana.

Langkah 14: Opsi 2 - Nyalakan Raspberry dan Hubungkan ke It

Colokkan kartu SD pada Raspberry Pi Anda, nyalakan dan dengan klien SSH (atau Putty di Windows) sambungkan ke sana:

• Nama host: raspberrypi.local
• Nama pengguna: pi
• Kata sandi: raspberry

Langkah 15: Opsi 2 - Konfigurasikan Sistem untuk PiWebcam

Setelah memastikan Raspberry terhubung ke Internet, jalankan perintah berikut:

sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh install

Ini akan sepenuhnya mengkonfigurasi sistem dan menginstal dependensi yang diperlukan.

Di akhir penginstalan, Anda akan diminta untuk me-reboot perangkat untuk membuat perubahan sepenuhnya efektif. Semua kredensial akan diringkas di layar.

Harap dicatat 6 karakter terakhir adalah acak (misalnya PiWebcam-e533fe) dan bervariasi dari perangkat ke perangkat.

Langkah 16: Tugas Pasca-instalasi - Hubungkan ke Titik Akses WiFi PiWebcam

Setelah dinyalakan, perangkat akan mulai bertindak sebagai Titik Akses.

Hubungkan ke jaringan WiFi yang dibuat oleh perangkat. Frasa sandi jaringan serta kata sandi pengguna admin (untuk antarmuka web dan SSH) sama dengan SSID (mis. PiWebcam-XXXXX). Arahkan browser Anda ke https://PiWebcam.local dan diautentikasi dengan nama pengguna "admin" dan dengan kata sandi yang sama dengan nama jaringan.

Langkah 17: Hubungkan Webcam ke Jaringan WiFi Anda

Jika Anda ingin menghubungkan webcam ke jaringan WiFi yang ada, buka Device / Network, pilih "WiFi Client" dan isi "WiFi Network" dan "Passphrase" Anda.

Tunggu 1-2 menit, sambungkan kembali ke jaringan Anda dan arahkan browser Anda ke https://camera_name.your_network (mis.

Langkah 18: Tutup Kasus Webcam

Setelah diuji bahwa webcam dapat dijangkau melalui jaringan dan melakukan konfigurasi dasar yang disajikan pada langkah sebelumnya, sekarang saatnya untuk menutup kasing.

Langkah 19: Memulai Dengan PiWebcam

PiWebcam sudah hadir dengan pengaturan default yang masuk akal. Setelah diinstal, tidak diperlukan konfigurasi tambahan; PiWebcam akan mulai mengambil snapshot dan merekam video, baik terhubung atau tidak ke jaringan.

Seluruh konfigurasi perangkat (kamera, jaringan, notifikasi dan pengaturan sistem) dapat dilakukan melalui antarmuka web. File konfigurasi dapat dengan mudah diekspor dan diimpor di bawah Perangkat / Sistem.

Ketika gerakan terdeteksi, PiWebcam akan mulai merekam video (yang kemudian akan tersedia melalui menu "Pemutaran" pada antarmuka web). Setelah tidak ada lagi gerakan, gambar yang disorot dengan kotak merah gerakan yang terdeteksi akan disimpan juga. Jika fitur deteksi objek diaktifkan, setiap gerakan yang tidak berisi objek yang dikonfigurasi akan diabaikan sehingga untuk menurunkan positif palsu (misalnya jika gerakan terdeteksi tetapi tidak ada orang yang teridentifikasi).

Saat notifikasi diaktifkan, snapshot akan dikirim ke alamat email pengguna dan/atau diposting di saluran Slack yang dikonfigurasi. Jika koneksi Internet tidak tersedia, notifikasi akan diantrekan dan dilepaskan saat koneksi dipulihkan berikutnya.

Ringkasan rinci dari semua pengaturan yang tersedia dilaporkan di halaman proyek.

Langkah 20: Akses Internet Jarak Jauh

Secara opsional, antarmuka web dapat dijangkau dari Internet tanpa konfigurasi tambahan apa pun di jaringan atau router rumah Anda. Untuk mengaktifkan fungsi ini, centang kotak yang sesuai di bawah Perangkat / Jaringan.

Jika akses Internet jarak jauh diaktifkan, perangkat memulai terowongan SSH melalui serveo.net, tanpa perlu mengonfigurasi NAT atau UPnP apa pun di router Anda. Nama perangkat digunakan sebagai nama host dan layanan web dan ssh terbuka.

Langkah 21: Detail Teknis

Semua file PiWebcam berada di partisi boot kartu SD, dalam direktori bernama PiWebcam. Ini termasuk file bash tunggal, PiWebcam.sh dan halaman PHP untuk panel admin.

Selama proses instalasi, konfigurasi sistem yang sangat mendasar dilakukan, image initramfs dibuat dan skrip PiWebcam.sh ditambahkan ke /etc/rc.local untuk dijalankan saat startup dengan parameter "configure".

Pada reboot pertama, gambar initramfs akan mengecilkan partisi root (sebelumnya diperluas untuk mengisi seluruh kartu SD oleh penginstal Raspbian) dan membuat partisi data segera setelahnya.

Sistem file boot dan root di-mount hanya-baca dan sistem file overlay dibuat oleh image initram pada sistem file root sehingga setiap perubahan pada sistem disimpan di memori saja dan hilang saat reboot berikutnya. Dengan cara ini perangkat akan lebih kuat terhadap kesalahan konfigurasi, dapat dengan mudah dikembalikan ke default pabrik dan dapat bertahan terhadap pemadaman listrik apa pun karena tidak ada file sistem yang pernah ditulis ke kartu SD selama operasi normal. Sistem file data malah diformat dengan F2FS (Flash-Friendly File System) yang memperhitungkan karakteristik perangkat penyimpanan berbasis memori flash.

Selama startup, PiWebcam membaca file konfigurasi yang disimpan di /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf, mengkonfigurasi sistem, kamera, jaringan dan pemberitahuan berdasarkan pengaturan yang ditemukan di sana dan menyebarkan antarmuka web dari /boot/PiWebcam/web ke lokasi root web.

Baik gambar bergerak maupun film disimpan ke dalam sistem file data dan dikelompokkan dalam folder berdasarkan tahun/bulan/hari/jam sehingga memungkinkan akses yang lebih mudah. Semua rekaman dapat ditinjau melalui antarmuka web dengan h5ai pengindeks file modern yang memungkinkan file dan direktori ditampilkan dengan cara yang menarik dan memberikan pratinjau gambar dan video tanpa perlu mengunduh konten terlebih dahulu.

Saat gerakan terdeteksi, PiWebcam.sh dipanggil dengan parameter "beritahu" melalui acara gerakan on_picture_save/on_movie_end. Jika deteksi objek diaktifkan untuk menganalisis gambar lebih lanjut, gambar dikirim ke Clarifai untuk mengenali semua objek di dalam gambar. Ini akan bekerja dengan baik untuk menurunkan positif palsu mis. jika Anda tertarik untuk mengetahui apakah ada seseorang yang mencuri di rumah Anda dan bukan hanya perubahan lampu yang tiba-tiba.

Setelah itu, PiWebcam memeriksa apakah koneksi Internet tersedia dan jika demikian, mengirimkan pemberitahuan. Selain pemberitahuan email tradisional, yang dikirim dengan ssmtp, dengan gambar bergerak yang terdeteksi terpasang, PiWebcam juga dapat mengunggah gambar yang sama ke saluran Slack. Jika Anda tidak tahu Slack, periksa (); itu adalah alat kolaborasi yang hebat tetapi juga dapat digunakan untuk membuat grup yang didedikasikan untuk keluarga Anda, memberikan akses ke anggota keluarga Anda, mengobrol dengan mereka dan memungkinkan utilitas PiWebcam atau Otomasi Rumah (seperti misalnya eGeoffrey) untuk memposting pembaruan di sana. Jika tidak ada koneksi Internet, notifikasi tidak akan hilang tetapi diantrekan dan dikirim saat koneksi dipulihkan.

Fungsionalitas peningkatan juga disediakan melalui antarmuka web.