Càmera de seguretat exterior amb totes les funcions basada en Raspberry Pi: 21 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Si heu tingut experiències decebedores amb càmeres web barates, el seu programari mal escrit i / o maquinari inadequat, podeu crear fàcilment una càmera web semi-professional amb un Raspberry Pi i alguns altres components electrònics fàcils de trobar en els quals s’executa PiWebcam, una versió gratuïta i fictícia. programari resistent que gira amb un sol clic al dispositiu en una càmera web potent i amb totes les funcions.

Pas 1: inspiració

Després de lluitar contra el programari limitat de la majoria de càmeres de seguretat barates del mercat (per exemple, mala visió nocturna, aplicació fosca per a la configuració, sense gravació fora de línia, detecció de moviment inexacta, etc.), vaig decidir construir alguna cosa jo i Raspberry Pi em va semblar la plataforma més adequada.

Fins i tot si ja hi ha un bon nombre de projectes per utilitzar un Raspberry Pi com a càmera web, personalment els trobo massa complexos i, en general, més solucions ad-hoc per a usuaris avançats en lloc de productes finits.

Tot i això, la majoria se centren només en el programari i no en el maquinari, que és igualment important per al cas d’ús de la càmera de seguretat.

Pas 2: maquinari

Per construir una càmera web interior, funcionaria molt bé una senzilla Raspberry Pi (qualsevol model) i una càmera connectada (qualsevol model) amb LEDs IR per a la visió nocturna. Ja hi ha un munt de kits disponibles amb aquesta combinació, de manera que si això és el que voleu aconseguir, compreu-ne un i passeu al pas 12.

Tot i que el mateix maquinari no s’adapta a una càmera exterior: la foto feta amb la càmera Raspberry capaç d’infriar fora de casa es veuria majoritàriament de color rosa (a causa de la captació de llum infraroja de la càmera) i amb la petita sortida de la LED de caixa IR que no podríeu veure res de més de 3 peus / 1 metre.

Per resoldre el primer problema, necessitem una cosa anomenada filtre IR CUT mecànic que bàsicament us proporciona els colors reals a la llum del dia, però que permet capturar les llums IR durant la nit. La majoria dels dispositius del mercat tenen dos cables: un impuls curt en un cable mourà el filtre IR davant del sensor (mode dia), un impuls curt en l’altre cable eliminarà el filtre (mode nocturn). Normalment funcionen entre 3v i 9v i, si estan connectats al nostre gerd, podem tenir un control total sobre quan canviar el mode nocturn. Tot i això, el filtre IR Cut no es pot controlar directament des d’un pin del gerd, ja que la part mecànica que hi ha al seu interior requereix molta més intensitat que la que pot subministrar el Pi. Treballarem al voltant d’ell mitjançant un pont H que funciona amb el Raspberry’s 5v i està controlat per dos pins.

Per abordar el segon problema, necessitaríem una placa LED LED més potent per aconseguir una visió nocturna decent. Es prefereixen els taulers amb menys leds més grans que aquells amb molts leds petits. La majoria de les plaques del mercat també tenen un LDR (Light Dependent Resistor) connectat que s’utilitza per determinar quan s’encenen els LED si són foscos. Normalment funcionen a 12v i tenen un endoll petit (etiquetat "IRC") que es pot utilitzar per connectar un filtre de tall IR. Tot i això, no s’envia cap impuls directament a través d’aquest endoll, però durant la nit (LED encès) es crea una caiguda de voltatge (generalment) de 5 V entre els cables i la terra. Si connectem un dels cables al nostre gerd i supervisem el senyal del pin, podem determinar si entrem o sortim del mode nocturn (que és exactament el que fa PiWebcam)

Una última cosa que cal tenir en compte pel que fa al maquinari és com alimentar el Raspberry Pi. Com que tenim una font d’alimentació de 12v i necessitem 5v per alimentar el Pi, es necessita un regulador de voltatge.

Pas 3: programari

La idea darrere de PiWebcam era proporcionar una plataforma d'imatge potent per a tothom, independentment dels seus coneixements previs. Un script d'instal·lació s'encarregarà de configurar completament el sistema amb paràmetres predeterminats raonables, permetent a l'usuari personalitzar mitjançant una interfície web neta i fàcil de mòbils només un nombre molt limitat de paràmetres rellevants. Tot i això, gràcies a la seva potent funció de detecció de moviment augmentada per les capacitats de reconeixement d’objectes impulsades per un model d’intel·ligència artificial, PiWebcam pot notificar a l’usuari qualsevol moviment detectat enviant una instantània a un destinatari de correu electrònic o publicant-lo al canal Slack preferit de l’usuari.

• Pàgina del projecte:
• Manual d'usuari:

Pas 4: llista de materials

La següent llista de materials és per a la càmera web exterior creada en aquest tutorial:

• Raspberry Pi Zero W
• Càmera Raspberry Pi (qualsevol model, aquest inclou un filtre de tall IR)
• Cable de càmera zero Raspberry Pi
• Carcassa de càmera impermeable (qualsevol model en què cabria el gerd)
• Targeta SD (es recomana 16 GB)
• Taula Led IR (qualsevol tauler que s’adapti a la carcassa de la càmera)
• Filtre de tall IR (només si encara no està incrustat a la càmera)
• Regulador de 12v a 5v (assegureu-vos que és un regulador de dòlar que pot proporcionar 1A per fi)
• Endoll micro USB mascle
• Endoll femella de 12v
• Font d'alimentació de 12v 3A
• Pont H
• Cales Dupont Dona-Dona

Pas 5: Preparació dels components

El convertidor Buck (regulador de tensió) és l’encarregat de convertir la font d’alimentació de 12 V a la de 5 V que requereix Raspberry Pi. La majoria dels components del mercat són ajustables (per exemple, podeu canviar la tensió de sortida girant un cargol). Com que a l'interior de la càmera web es podria moure el cargol accidentalment, per assegurar una sortida fixa i constant de 5v, poseu una mica d'estany a la ranura de 5v per soldar les dues vores i talleu el fil del PCB (amb un ganivet) que entra a "ADJ" (part superior esquerra de la imatge)

Com que volem tenir un control total sobre el filtre IR Cut a través del gerd (independentment que el filtre estigui incrustat o no amb la càmera com a la imatge), hem de desfer-nos del petit connector. Talleu els dos cables i connecteu un cable dupont femella per a cada cable. No llenceu el petit endoll ja que l’hem d’utilitzar per rebre l’estat del LDR muntat a la placa Led IR. Connecteu un altre cable dupont femella en un dels dos cables (no importa quin).

Pas 6: connecteu-vos a la placa LED IR a la font d'alimentació

Comencem per connectar l’entrada de la font d’alimentació de 12v que entra a la carcassa de la càmera nua als components.

Connecteu el cable negatiu (negre) al següent:

• Cable negatiu de la placa IR Led
• Cable negatiu del convertidor de dòlars
• Cable negatiu al connector USB mascle

Connecteu el cable positiu (vermell) de la manera següent:

• El cable positiu (12v) de la placa Led IR
• El cable Vin del convertidor de dòlars

Pas 7: engegueu el Raspberry Pi

Connecteu el cable Vout del convertidor Buck al connector USB que alimentarà el gerd.

Després de connectar tots els cables, soldeu-los junts o simplement fixeu-los amb una mica de cinta aïllant.

Pas 8: connecteu el filtre de tall IR

Com que el filtre IR Cut no es pot controlar directament des d’un pin del Raspberry, farem servir un H-Bridge alimentat pel pin 5v del Raspberry i controlat per dos pins.

• Connecteu el pin 4 (5v) del gerd al "+" del pont H
• Connecteu el pin 5 (GND) del gerd al "-" del pont H
• Connecteu el pin 39 (BCM 20) del gerd a INT1 del pont H
• Connecteu el pin 36 (BCM 16) del gerd a INT2 del pont H
• Connecteu els dos cables del filtre de tall IR a MOTOR1 i MOTOR2 o al pont H.

D’aquesta manera, quan s’enviarà un pols per exemple, el pin 39, 5v es subministrarà a MOTOR1 fent que el filtre canviï.

Pas 9: connecteu la placa IR Led al gerd

Per saber quan es fa fosc, aprofitem el LDR muntat a la placa de LEDs IR. Utilitzeu el petit endoll retallat del filtre IR als passos anteriors, connecteu una cara al connector etiquetat com "IRC" de la placa de LEDs IR i l'altra al pin 40 (BCM 21) del gerd.

Pas 10: munteu la càmera al tauler LED IR

Fixeu la càmera a la ranura dedicada de la placa LED LED amb una cinta aïllant o altres mitjans. Coses a tenir en compte en aquesta etapa:

• La placa dels LEDs IR es posa molt calenta quan està engegada, de manera que protegiu la càmera en conseqüència;
• Assegureu-vos que no hi ha llum IR cap a la ranura on es troba la càmera; La reflexió de la llum IR és una de les raons més freqüents per què la visió nocturna és deficient (borrosa);
• Assegureu-vos que quedi una mica d’espai entre l’objectiu i el vidre de la carcassa de la càmera, en cas contrari, es podrien produir reflexions o distorsions de la imatge;

NO tanqueu encara la carcassa de la càmera:-)

Pas 11: opció 1: flaixeu una imatge PiWebcam preconfigurada (recomanat)

• Descarregueu la imatge de PiWebcam més recent (PiWebcam_vX. X.img.zip) des de
• Descomprimiu el fitxer Escriviu la imatge en una targeta SD (https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/)
• Connecteu la targeta SD del vostre Raspberry Pi i engegueu-la
• El dispositiu començarà a actuar com a punt d'accés
• Continueu amb les tasques posteriors a la instal·lació

Pas 12: opció 2: creeu una imatge PiWebcam

La creació d’una imatge PiWebcam requereix una nova instal·lació de Raspbian i una targeta SD. Si us plau, no torneu a utilitzar una instal·lació existent, però comenceu de zero:

• Descarregueu el sistema operatiu Raspbian Stretch Lite
• Escriviu la imatge en una targeta SD (per exemple, fent servir el Win32 Disk Imager)

Pas 13: opció 2: copieu PiWebcam a la targeta SD

Descarregueu la darrera versió de PiWebcam (PiWebcam_vX. X.zip), extraieu i copieu el directori "PiWebcam" a la partició d'arrencada.

Per a una configuració sense cap, col·loqueu a la partició d'arrencada també un fitxer buit anomenat "ssh" i un "wpa_supplicant.conf" amb la vostra configuració de xarxa. D'aquesta manera, el gerd començarà a connectar-se a la vostra xarxa WiFi en iniciar-se i no necessitareu el cable HDMI, però podeu connectar-vos-hi directament mitjançant SSH.

Pas 14: opció 2: enceneu el gerd i connecteu-hi

Connecteu la targeta SD del vostre Raspberry Pi, enceneu-la i connecteu-hi un client SSH (o PuTTY al Windows):

• Nom de l'amfitrió: raspberrypi.local
• Nom d'usuari: pi
• Contrasenya: gerd

Pas 15: Opció 2: configureu el sistema per a PiWebcam

Després d'assegurar-vos que el gerd està connectat a Internet, executeu l'ordre següent:

instal·leu sudo /boot/PiWebcam/PiWebcam.sh

Això configurarà completament el sistema i instal·larà les dependències necessàries.

Al final de la instal·lació, se us demanarà que reinicieu el dispositiu per fer els canvis totalment efectius. Totes les credencials es resumiran a la pantalla.

Tingueu en compte que els darrers 6 caràcters són aleatoris (per exemple, PiWebcam-e533fe) i varien d'un dispositiu a un altre.

Pas 16: Tasques posteriors a la instal·lació: connecteu-vos al punt d'accés WiFi de PiWebcam

Un cop encès, el dispositiu començarà a actuar com a punt d'accés.

Connecteu-vos a la xarxa WiFi creada pel dispositiu. La frase de contrasenya de la xarxa i la contrasenya de l’usuari administrador (tant per a la interfície web com per a SSH) són les mateixes que el SSID (per exemple, PiWebcam-XXXXX). Dirigeixi el navegador a https://PiWebcam.local i s’autentiqui amb el nom d’usuari "administrador" i amb la contrasenya igual que el nom de la xarxa.

Pas 17: connecteu la càmera web a la vostra xarxa WiFi

Si voleu connectar la càmera web a una xarxa WiFi existent, aneu a Dispositiu / xarxa, seleccioneu "Client WiFi" i empleneu la vostra "Xarxa WiFi" i "Contrasenya".

Espereu 1-2 minuts, torneu a connectar-vos a la xarxa i dirigiu el navegador a https://camera_name.your_network (per exemple,

Pas 18: tanqueu el cas de la càmera web

Un cop provat que es pot accedir a la càmera web a través de la xarxa i realitzada la configuració bàsica presentada al pas anterior, ara és hora de tancar la funda.

Pas 19: Introducció a PiWebcam

PiWebcam ja inclou una configuració predeterminada raonable. Un cop instal·lat, no cal cap configuració addicional; PiWebcam començarà a fer instantànies i gravarà vídeos, estigui connectat o no a la xarxa.

Tota la configuració del dispositiu (càmera, xarxa, notificacions i configuració del sistema) es pot realitzar a través de la interfície web. El fitxer de configuració es pot exportar i importar fàcilment a Dispositiu / Sistema.

Quan es detecta un moviment, PiWebcam començarà a gravar un vídeo (que després estarà disponible a través del menú "Reproducció" de la interfície web). Un cop no hi hagi més moviment, també s'emmagatzemarà una imatge que ressalti amb un quadre vermell el moviment detectat. Si la funció de detecció d’objectes està habilitada, s’ignorarà qualsevol moviment que no contingui l’objecte configurat per reduir els falsos positius (per exemple, si es detecta un moviment però no s’identifica cap persona).

Quan les notificacions estan habilitades, la instantània s'enviarà a l'adreça de correu electrònic de l'usuari i / o es publicarà al canal Slack configurat. Si no hi ha connexió a Internet, la notificació es posarà a la cua i es publicarà quan es restableixi la connexió.

A la pàgina del projecte es mostra un resum detallat de tots els paràmetres disponibles.

Pas 20: accés a Internet remot

Opcionalment, es pot accedir a la interfície web des d'Internet sense cap configuració addicional a la vostra xarxa o enrutador domèstic. Per habilitar aquesta funcionalitat, marqueu la casella corresponent a Dispositiu / xarxa.

Si l'accés remot a Internet està habilitat, el dispositiu inicia un túnel SSH a través de serveo.net, sense necessitat de configurar cap NAT o UPnP al vostre encaminador. El nom del dispositiu s'utilitza com a nom d'amfitrió i s'exposen els serveis web i ssh.

Pas 21: detalls tècnics

Tots els fitxers PiWebcam resideixen a la partició d'arrencada de la targeta SD, en un directori anomenat PiWebcam. Això inclou un únic fitxer bash, PiWebcam.sh i les pàgines PHP del tauler d'administració.

Durant el procés d’instal·lació, es realitza una configuració del sistema molt bàsica, es crea una imatge initramfs i s’afegeix l’escriptura PiWebcam.sh a /etc/rc.local per tal d’executar-lo a l’inici amb el paràmetre "configure".

Al primer reinici, la imatge initramfs reduirà la partició arrel (prèviament ampliada per omplir tota la targeta SD per l’instal·lador de Raspbian) i crearà una partició de dades just després.

Tant el sistema d'arxius d'arrencada com l'arrel es munten de només lectura i la imatge initram crea un sistema de fitxers superposat al sistema de fitxers arrel de manera que qualsevol canvi al sistema només s'emmagatzemi a la memòria i es perdi al següent reinici. D’aquesta manera, el dispositiu serà més resistent a les males configuracions, es pot restaurar fàcilment a la configuració predeterminada de fàbrica i pot sobreviure a qualsevol tall d’alimentació, ja que mai no s’escriu cap fitxer del sistema a la targeta SD durant les operacions normals. El sistema de fitxers de dades està formatat amb F2FS (Flash-Friendly File System) que té en compte les característiques dels dispositius d’emmagatzematge basats en memòria flash.

Durant l’inici, PiWebcam llegeix el fitxer de configuració emmagatzemat a /boot/PiWebcam/PiWebcam.conf, configura el sistema, la càmera, la xarxa i les notificacions en funció de la configuració que s’hi troba i desplega la interfície web des de / boot / PiWebcam / web a la ubicació de l'arrel web.

Tant les pel·lícules com les pel·lícules s’emmagatzemen al sistema de fitxers de dades i s’agrupen en carpetes per any / mes / dia / hora per tal de facilitar-ne l’accés. Tots els enregistraments es poden revisar a través de la interfície web amb h5ai, un modern indexador de fitxers que permet mostrar fitxers i directoris d’una manera atractiva i proporcionar visualitzacions prèvies d’imatges i vídeos sense necessitat de descarregar el contingut prèviament.

Quan es detecta un moviment, s'invoca PiWebcam.sh amb el paràmetre "notificar" mitjançant l'esdeveniment del moviment on_picture_save / on_movie_end. Si la detecció d'objectes està habilitada per analitzar amb més profunditat la imatge, la imatge s'envia a Clarifai per reconèixer tots els objectes de la imatge. Això funcionaria molt bé per reduir els falsos positius, p. si està interessat en saber si hi ha algú que roba a casa seva i no només un canvi de llum sobtat.

Després, PiWebcam comprova si hi ha una connexió a Internet disponible i, si és així, envia la notificació. A més de les notificacions per correu electrònic tradicionals, enviades amb ssmtp, amb la imatge detectada adjunta, PiWebcam també pot carregar la mateixa imatge a un canal Slack. Si no coneixeu Slack, comproveu-ho (); és una gran eina de col·laboració, però també es pot utilitzar per crear un grup dedicat a la vostra família, concedir accés als membres de la vostra família, xatejar amb ells i permetre que les utilitats PiWebcam o Home Automation (com per exemple, eGeoffrey) publiquin actualitzacions allà. Si no hi ha connexió a Internet, la notificació no es perd, però es fa cua i s'envia quan es restaura la connexió.

També es proporciona una funcionalitat d'actualització a través de la interfície web.