كاميرا أمان خارجية كاملة المزايا تعتمد على Raspberry Pi: 21 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

إذا كانت لديك تجارب مخيبة للآمال مع كاميرات الويب الرخيصة ، وبرامجها المكتوبة بشكل سيئ و / أو الأجهزة غير الملائمة ، فيمكنك بسهولة إنشاء كاميرا ويب شبه احترافية باستخدام Raspberry Pi وبعض المكونات الإلكترونية الأخرى التي يسهل العثور عليها والتي يتم تشغيل PiWebcam عليها ، وهي مجانية ودمية - قطعة من البرامج المقاومة التي تتحول بنقرة واحدة فقط على جهازك في كاميرا ويب قوية وكاملة الميزات.

الخطوة الأولى: الإلهام

بعد محاربة البرامج المحدودة لمعظم الكاميرات الأمنية الرخيصة في السوق (على سبيل المثال ضعف الرؤية الليلية ، والتطبيق الغامض للتكوين ، وعدم وجود تسجيل في وضع عدم الاتصال ، واكتشاف غير دقيق للحركة ، وما إلى ذلك) ، قررت إنشاء شيء بنفسي و Raspberry Pi بدا لي أنسب منصة.

حتى إذا كان هناك بالفعل عدد لا بأس به من المشاريع لاستخدام Raspberry Pi ككاميرا ويب ، فأنا شخصياً أجدها معقدة للغاية وتتحدث بشكل عام عن حلول مخصصة للمستخدمين المتقدمين بدلاً من المنتجات المحدودة.

ومع ذلك ، يركز معظمهم فقط على البرنامج بدلاً من الأجهزة ، وهو أمر مهم بنفس القدر لحالة استخدام كاميرا الأمان.

الخطوة 2: الأجهزة

لبناء كاميرا ويب داخلية ، فإن Raspberry Pi البسيط (أي طراز) وكاميرا متصلة (أي طراز) مع IR LEDs للرؤية الليلية ستعمل بشكل جيد. يوجد بالفعل الكثير من المجموعات المتاحة مع هذه المجموعة ، لذا إذا كان هذا هو ما تريد تحقيقه ، فقم بشراء واحدة منها وانتقل إلى الخطوة 12.

على الرغم من أن نفس الجهاز لن يصلح للكاميرا الخارجية: فالصورة المأخوذة من كاميرا Raspberry القادرة على الأشعة تحت الحمراء خارج منزلك ستبدو في الغالب خنصر (بسبب ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي تلتقطه الكاميرا) ومع الصورة الصغيرة الخارجة عن الكاميرا -box IR LEDs لن تتمكن من رؤية أي شيء يتجاوز 3 أقدام / متر واحد.

لحل المشكلة الأولى ، نحتاج إلى شيء يسمى مرشح IR CUT الميكانيكي الذي يعيد لك بشكل أساسي الألوان الحقيقية في ضوء النهار ولكنه لا يزال يسمح بالتقاط أضواء الأشعة تحت الحمراء أثناء الليل. تحتوي معظم الأجهزة في السوق على سلكين: نبضة قصيرة على سلك واحد ستحرك مرشح الأشعة تحت الحمراء أمام المستشعر (الوضع النهاري) ، ونبضة قصيرة على السلك الآخر ستزيل الفلتر (الوضع الليلي). تعمل عادةً بين 3 فولت و 9 فولت ، وإذا تم توصيلها بـ Raspberry الخاص بنا ، فيمكننا التحكم بشكل كامل في وقت التبديل بين الوضع الليلي. ومع ذلك ، لا يمكن التحكم في مرشح IR Cut مباشرة من دبوس من Raspberry لأن الجزء الميكانيكي بداخله يتطلب تيارًا أكثر بكثير من الذي يمكن أن يوفره Pi. سنعمل على حلها باستخدام جسر H مدعوم من Raspberry's 5v ويتم التحكم فيه بواسطة دبابيس.

لمعالجة المشكلة الثانية ، سنحتاج إلى لوحة IR LEDs أكثر قوة لتحقيق رؤية ليلية لائقة. تُفضل الألواح التي تحتوي على عدد أقل من المصابيح ولكن أكبر من تلك التي تحتوي على الكثير من المصابيح الصغيرة. تحتوي معظم اللوحات الموجودة في السوق أيضًا على LDR (مقاوم يعتمد على الضوء) مرفقًا يستخدم لتحديد وقت تشغيل مصابيح LED إذا كانت مظلمة. عادة ما تعمل بجهد 12 فولت ولها قابس صغير (يسمى "IRC") يمكن استخدامه لتوصيل مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك ، لا يتم إرسال أي نبضة مباشرة من خلال هذا القابس ولكن أثناء الليل (مصابيح LED قيد التشغيل) ، يتم إنشاء انخفاض جهد 5 فولت (عادةً) بين كل من الأسلاك والأرض. في حالة توصيل أحد الأسلاك بـ Raspberry الخاص بنا ومراقبة إشارة الدبوس ، يمكننا تحديد ما إذا كنا ندخل أو نغادر الوضع الليلي (وهو بالضبط ما يفعله PiWebcam)

آخر شيء يجب مراعاته فيما يتعلق بالأجهزة هو كيفية تشغيل Raspberry Pi. نظرًا لأن لدينا مصدر طاقة بجهد 12 فولت ونحتاج إلى 5 فولت لتغذية Pi ، نحتاج إلى منظم جهد.

الخطوة الثالثة: البرمجيات

كانت الفكرة وراء PiWebcam هي توفير منصة تصوير قوية للجميع ، بغض النظر عن معرفته / معرفتها السابقة. سيتولى البرنامج النصي للتثبيت التهيئة الكاملة للنظام بإعدادات افتراضية معقولة ، مما يسمح للمستخدم بالتخصيص من خلال واجهة ويب نظيفة ومتوافقة مع الأجهزة المحمولة فقط لعدد محدود جدًا من المعلمات ذات الصلة. ومع ذلك ، بفضل ميزة اكتشاف الحركة القوية التي تعززها قدرات التعرف على الكائنات المدعومة بنموذج ذكاء اصطناعي ، يمكن لـ PiWebcam إخطار المستخدم بأي حركة تم اكتشافها عن طريق إرسال لقطة إلى مستلم البريد الإلكتروني أو نشرها على قناة Slack المفضلة للمستخدم.

• صفحة المشروع:
• دليل المستخدم:

الخطوة 4: فاتورة المواد

فاتورة المواد التالية مخصصة لكاميرا الويب الخارجية المضمنة في هذا البرنامج التعليمي:

• Raspberry Pi Zero W
• كاميرا Raspberry Pi (أي طراز ، يتضمن هذا مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء)
• كابل كاميرا Raspberry Pi Zero
• غطاء كاميرا مقاوم للماء (أي طراز يناسب التوت)
• بطاقة SD (يوصى بسعة 16 جيجابايت)
• لوحة IR Led (أي لوحة تناسب غلاف الكاميرا)
• مرشح IR Cut (فقط إذا لم يكن مدمجًا بالفعل في الكاميرا)
• منظم 12 فولت - 5 فولت (تأكد من أنه منظم باك يمكنه توفير 1A أخيرًا)
• مايكرو USB ذكر التوصيل
• قابس أنثى 12 فولت
• مصدر طاقة 12 فولت 3 أمبير
• H- الجسر
• أنثى - أنثى دوبونت كاليس

الخطوة 5: تحضير المكونات

محول باك (منظم الجهد) مسؤول عن تحويل مصدر الطاقة بجهد 12 فولت إلى 5 فولت الذي يتطلبه Raspberry Pi. معظم المكونات الموجودة في السوق قابلة للتعديل (على سبيل المثال ، يمكنك تغيير جهد الخرج عن طريق تدوير المسمار). نظرًا لأنه قد يتم نقل المسمار داخل كاميرا الويب عن طريق الخطأ ، لضمان إخراج ثابت وثابت 5 فولت ، ضع بعض القصدير في فتحة 5 فولت لتلحيم الحافتين معًا وتقطع السلك على PCB (بسكين) الذي يدخل في "ADJ" (أعلى يسار الصورة)

نظرًا لأننا نريد التحكم الكامل في مرشح IR Cut من خلال Raspberry (سواء كان الفلتر مدمجًا مع الكاميرا كما في الصورة أم لا) ، فنحن بحاجة إلى التخلص من الموصل الصغير. اقطع السلكين وقم بتوصيل كبل دوبونت أنثى لكل سلك. لا تتخلص من القابس الصغير لأننا نحتاج إلى استخدامه لتلقي حالة LDR المركبة على لوحة IR Led. قم بتوصيل كبل دوبونت أنثى آخر بأحد السلكين (لا يهم أي منهما).

الخطوة 6: قم بتوصيل لوحة IR LED بمصدر الطاقة

لنبدأ بتوصيل مدخلات إمداد الطاقة بجهد 12 فولت لإدخال غلاف الكاميرا العاري بالمكونات.

قم بتوصيل السلك السلبي (الأسود) بما يلي:

• السلك السلبي للوحة IR Led
• السلك السلبي لمحول باك
• سلك سلبي لموصل ذكر USB

قم بتوصيل السلك الموجب (الأحمر) بما يلي:

• السلك الموجب (12 فولت) للوحة IR Led
• سلك Vin لمحول باك

الخطوة 7: قم بتشغيل Raspberry Pi

قم بتوصيل سلك Vout لمحول باك بمقبس USB الذي سيعمل على تشغيل Raspberry.

بعد توصيل جميع الأسلاك ، قم بلحامها معًا أو قم فقط بإحكام ربطها ببعض الشريط العازل.

الخطوة 8: قم بتوصيل مرشح IR Cut

نظرًا لأنه لا يمكن التحكم في مرشح IR Cut مباشرة من دبوس Raspberry ، فسوف نستخدم H-Bridge المدعوم من دبوس Raspberry's 5v ويتم التحكم فيه بواسطة دبابيس.

• قم بتوصيل دبوس 4 (5 فولت) من التوت إلى "+" من H-Bridge
• قم بتوصيل دبوس 5 (GND) من التوت إلى "-" من H-Bridge
• قم بتوصيل دبوس 39 (BCM 20) من التوت إلى INT1 من H-Bridge
• قم بتوصيل دبوس 36 (BCM 16) من التوت إلى INT2 من H-Bridge
• قم بتوصيل السلكين لمرشح IR Cut بـ MOTOR1 و MOTOR2 أو H-Bridge

بهذه الطريقة ، عندما يتم إرسال النبض من خلال على سبيل المثال سيتم توفير دبوس 39 ، 5 فولت إلى MOTOR1 مما يجعل الفلتر يتبدل.

الخطوة 9: قم بتوصيل IR Led Board بـ Raspberry

لمعرفة متى يحل الظلام ، فإننا نستفيد من LDR المثبت على لوحة IR LEDs. استخدم القابس الصغير المقطوع من مرشح الأشعة تحت الحمراء في الخطوات السابقة ، وقم بتوصيل جانب واحد بالموصل المسمى "IRC" للوحة IR LED والآخر بالدبوس 40 (BCM 21) من Raspberry.

الخطوة 10: قم بتركيب الكاميرا على لوحة IR Led

قم بتثبيت الكاميرا على الفتحة المخصصة للوحة IR LED بشريط عازل أو أي وسيلة أخرى. أشياء يجب مراعاتها في هذه المرحلة:

• تصبح لوحة IR LEDs ساخنة جدًا عند تشغيلها ، لذا قم بحماية الكاميرا وفقًا لذلك ؛
• تأكد من عدم دخول ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى الفتحة حيث توجد الكاميرا ؛ انعكاس ضوء الأشعة تحت الحمراء هو أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لضعف الرؤية الليلية (ضبابية) ؛
• تأكد من وجود مساحة متبقية بين العدسة والزجاج الخاص بمبيت الكاميرا وإلا فقد يحدث انعكاس أو تشويه للصورة ؛

لا تغلق غلاف الكاميرا بعد:-)

الخطوة 11: الخيار 1 - فلاش صورة PiWebcam معدة مسبقًا (موصى به)

• قم بتنزيل أحدث صورة PiWebcam (PiWebcam_vX. X.img.zip) من
• قم بفك ضغط الملف واكتب الصورة على بطاقة SD (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• قم بتوصيل بطاقة SD في Raspberry Pi وتشغيلها
• سيبدأ الجهاز في العمل كنقطة وصول
• تواصل مع مهام ما بعد التثبيت

الخطوة 12: الخيار 2 - إنشاء صورة PiWebcam

يتطلب إنشاء صورة PiWebcam تثبيتًا جديدًا لـ Raspbian وبطاقة SD. الرجاء عدم إعادة استخدام تثبيت موجود ولكن ابدأ من نقطة الصفر:

• قم بتنزيل نظام التشغيل Raspbian Stretch Lite
• اكتب الصورة على بطاقة SD (على سبيل المثال باستخدام Win32 Disk Imager)

الخطوة 13: الخيار 2 - انسخ PiWebcam إلى بطاقة SD

قم بتنزيل أحدث إصدار من PiWebcam (PiWebcam_vX. X.zip) ، واستخرج وانسخ دليل "PiWebcam" في قسم التمهيد.

للحصول على مكان إعداد بدون رأس في قسم التمهيد ، يوجد أيضًا ملف فارغ يسمى "ssh" و "wpa_supplicant.conf" مع تكوين الشبكة. بهذه الطريقة ، سيبدأ Raspberry الاتصال بشبكة WiFi الخاصة بك عند بدء التشغيل ولن تحتاج إلى كابل HDMI على الإطلاق ولكن يمكنك الاتصال به مباشرةً عبر SSH.

الخطوة 14: الخيار 2 - قم بتشغيل Raspberry والاتصال به

قم بتوصيل بطاقة SD بجهاز Raspberry Pi الخاص بك ، وقم بتشغيلها واتصل بها باستخدام عميل SSH (أو PuTTY على Windows):

• اسم المضيف: raspberrypi.local
• اسم المستخدم: pi
• كلمة المرور: التوت

الخطوة 15: الخيار 2 - تكوين النظام لـ PiWebcam

بعد التأكد من اتصال Raspberry بالإنترنت ، قم بتشغيل الأمر التالي:

تثبيت sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh

سيؤدي هذا إلى تكوين النظام بالكامل وتثبيت التبعيات المطلوبة.

في نهاية التثبيت ، سيُطلب منك إعادة تشغيل الجهاز لجعل التغييرات فعالة بالكامل. سيتم تلخيص جميع بيانات الاعتماد على الشاشة.

يرجى ملاحظة أن الأحرف الستة الأخيرة عشوائية (على سبيل المثال ، PiWebcam-e533fe) وتختلف من جهاز لآخر.

الخطوة 16: مهام ما بعد التثبيت - قم بالاتصال بنقطة وصول WiFi الخاصة بـ PiWebcam

بمجرد تشغيل الجهاز ، سيبدأ العمل كنقطة وصول.

اتصل بشبكة WiFi التي أنشأها الجهاز. عبارة مرور الشبكة بالإضافة إلى كلمة مرور المستخدم الإداري (لكل من واجهة الويب و SSH) هي نفسها SSID (مثل PiWebcam-XXXXX). قم بتوجيه المستعرض الخاص بك إلى https://PiWebcam.local وتم المصادقة عليه باستخدام اسم المستخدم "admin" وبكلمة المرور نفس اسم الشبكة.

الخطوة 17: قم بتوصيل كاميرا الويب بشبكة WiFi الخاصة بك

أريد توصيل كاميرا الويب بشبكة WiFi موجودة ، وانتقل إلى الجهاز / الشبكة ، وحدد "عميل WiFi" واملأ "شبكة WiFi" و "عبارة المرور".

انتظر لمدة دقيقة أو دقيقتين ، ثم أعد الاتصال بشبكتك ووجه متصفحك إلى https://camera_name.your_network (على سبيل المثال ،

الخطوة 18: أغلق علبة كاميرا الويب

بمجرد اختبار إمكانية الوصول إلى كاميرا الويب عبر الشبكة وإجراء التكوين الأساسي المقدم في الخطوة السابقة ، فقد حان الوقت الآن لإغلاق الحالة.

الخطوة 19: بدء استخدام PiWebcam

يأتي PiWebcam بالفعل مع إعدادات افتراضية معقولة. بمجرد التثبيت ، لا يلزم تكوين إضافي ؛ سيبدأ PiWebcam في التقاط لقطات وتسجيل مقاطع الفيديو ، سواء كانت متصلة بالشبكة أم لا.

يمكن إجراء تكوين الجهاز بالكامل (إعدادات الكاميرا والشبكة والإخطار والنظام) من خلال واجهة الويب. يمكن تصدير ملف التكوين واستيراده بسهولة ضمن الجهاز / النظام.

عند اكتشاف حركة ، سيبدأ PiWebcam في تسجيل مقطع فيديو (والذي سيتاح بعد ذلك من خلال قائمة "التشغيل" لواجهة الويب). بمجرد عدم وجود المزيد من الحركة ، سيتم تخزين الصورة التي تم تمييزها بمربع أحمر على الحركة المكتشفة أيضًا. إذا تم تمكين ميزة اكتشاف الكائن ، فسيتم تجاهل أي حركة لا تحتوي على الكائن الذي تم تكوينه وذلك لتقليل الإيجابيات الكاذبة (على سبيل المثال ، إذا تم اكتشاف حركة ولكن لم يتم التعرف على أي شخص).

عند تمكين الإخطارات ، سيتم إرسال اللقطة إلى عنوان البريد الإلكتروني للمستخدم و / أو نشرها على قناة Slack المكونة. إذا لم يكن الاتصال بالإنترنت متاحًا ، فسيتم وضع الإشعار في قائمة الانتظار وإطلاقه عند استعادة الاتصال بعد ذلك.

تم الإبلاغ عن ملخص مفصل لجميع الإعدادات المتاحة في صفحة المشروع.

الخطوة 20: الوصول إلى الإنترنت عن بعد

اختياريًا ، يمكن الوصول إلى واجهة الويب من الإنترنت دون أي تكوين إضافي في الشبكة أو جهاز التوجيه المنزلي. لتمكين هذه الوظيفة ، حدد المربع المناسب ضمن الجهاز / الشبكة.

إذا تم تمكين الوصول إلى الإنترنت عن بُعد ، يقوم الجهاز ببدء نفق SSH من خلال serveo.net ، دون الحاجة إلى تكوين أي NAT أو UPnP في جهاز التوجيه الخاص بك. يتم استخدام اسم الجهاز كاسم مضيف ويتم عرض كل من خدمات الويب و ssh.

الخطوة 21: التفاصيل الفنية

توجد جميع ملفات PiWebcam في قسم التمهيد لبطاقة SD ، في دليل يسمى PiWebcam. يتضمن ذلك ملف bash واحد ، PiWebcam.sh وصفحات PHP الخاصة بلوحة الإدارة.

أثناء عملية التثبيت ، يتم إجراء تكوين أساسي للنظام ، ويتم إنشاء صورة initramfs وإضافة البرنامج النصي PiWebcam.sh إلى /etc/rc.local بحيث يتم تنفيذه عند بدء التشغيل باستخدام المعلمة "config".

عند إعادة التشغيل الأولى ، ستعمل صورة initramfs على تقليص قسم الجذر (تم توسيعه مسبقًا لملء بطاقة SD بالكامل بواسطة مثبت Raspbian) وإنشاء قسم بيانات بعد ذلك مباشرة.

يتم تثبيت نظامي ملفات التمهيد والجذر للقراءة فقط ويتم إنشاء نظام ملفات متراكب بواسطة صورة initram على نظام ملفات الجذر بحيث يتم تخزين أي تغيير في النظام في الذاكرة فقط ويضيع عند إعادة التشغيل التالية. وبهذه الطريقة ، سيكون الجهاز أكثر قوة في التهيئة الخاطئة ، ويمكن استعادته بسهولة إلى الإعدادات الافتراضية للمصنع ويمكن أن يتحمل أي انقطاع في الطاقة نظرًا لعدم كتابة أي ملف نظام على بطاقة SD أثناء العمليات العادية. وبدلاً من ذلك ، تم تنسيق نظام ملفات البيانات باستخدام F2FS (نظام ملفات سهل الفلاش) والذي يأخذ في الاعتبار خصائص أجهزة التخزين المستندة إلى ذاكرة الفلاش.

أثناء بدء التشغيل ، يقرأ PiWebcam ملف التكوين الخاص به المخزن في /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf ، قم بتهيئة النظام والكاميرا والشبكة والإشعارات بناءً على الإعدادات الموجودة هناك ونشر واجهة الويب من / boot / PiWebcam / web في موقع جذر الويب.

يتم تخزين كل من الصور المتحركة والأفلام في نظام ملفات البيانات ويتم تجميعها في مجلدات حسب السنة / الشهر / اليوم / الساعة للسماح بوصول أسهل. يمكن مراجعة جميع التسجيلات من خلال واجهة الويب باستخدام h5ai وهو مفهرس ملفات حديث يسمح بعرض الملفات والأدلة بطريقة جذابة وتوفير معاينات للصور والفيديو دون الحاجة إلى تنزيل المحتوى مسبقًا.

عندما يتم الكشف عن حركة ، يتم استدعاء PiWebcam.sh مع المعلمة "notify" من خلال حدث on_picture_save / on_movie_end motion. إذا تم تمكين اكتشاف الكائن لمزيد من التحليل للصورة ، فسيتم إرسال الصورة إلى Clarifai للتعرف على جميع الكائنات داخل الصورة. هذا من شأنه أن يعمل بشكل رائع لتقليل الإيجابيات الخاطئة ، على سبيل المثال إذا كنت مهتمًا بمعرفة ما إذا كان هناك شخص ما يسرق منزلك وليس مجرد تغيير ضوئي مفاجئ.

بعد ذلك ، يتحقق PiWebcam من توفر اتصال بالإنترنت وإذا كان الأمر كذلك ، يرسل الإشعار. بالإضافة إلى إشعارات البريد الإلكتروني التقليدية ، المرسلة بواسطة ssmtp ، مع إرفاق الصورة المتحركة المكتشفة ، يمكن لـ PiWebcam أيضًا تحميل الصورة نفسها إلى قناة Slack. إذا كنت لا تعرف Slack ، فتحقق منه () ؛ إنها أداة تعاون رائعة ولكن يمكن استخدامها أيضًا لإنشاء مجموعة مخصصة لعائلتك ، ومنح الوصول إلى أفراد عائلتك ، والدردشة معهم والسماح لـ PiWebcam أو أدوات أتمتة المنزل (مثل eGeoffrey) بنشر التحديثات هناك. إذا لم يكن هناك اتصال بالإنترنت ، فلن يتم فقد الإشعار ولكن يتم وضعه في قائمة الانتظار وإرساله عند استعادة الاتصال.

يتم توفير وظيفة الترقية من خلال واجهة الويب أيضًا.