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Raspberry PIのスタンドアロンセキュリティおよび監視システム

Raspberry Piと彼のためのカメラで遊んで、私はその実用的なアプリケーションについて考えました。 この時点で、夏の住居のセキュリティ機能を備えた自律監視システムの必要性が成熟しました（放置されていたストリートチルドレンは、アルコールと喫煙の集まりの結果として国の浴場を燃やしました）。

おそらく、私の経験と作業結果（ すべてのソフトウェアが構成されたSDイメージ ）が役立つでしょう。

地上で動画を撮影しませんでした。 冬の間、私は雪で覆われた道路のある無防備なコテージにあえて立ち去りませんでした。

温室条件でのいくつかの作業：



このプロジェクトはカスタムメイドではありませんでした。 自分と私自身の喜びのためだけに作られました。 彼はすぐにモデムを介してオフラインでビデオを操作することを拒否しました。 3Gモードでもモデムを介したビデオは深刻ではありません。

プロジェクトの入力制限：
  1. GSMモデム（MTS）を介した低速インターネット。 最良の場合、2G。
  2. 「白いIP」を持つホストはありません。
  3. すぐに利用できるコンポーネントのみ。


私が自分のために策定した入力要件：
  1. 電源障害およびソフトウェア障害後の過負荷を伴う自律的な作業。
  2. 円形のビューを備えたスイベルプラットフォーム（水平+垂直）;
  3. 望遠レンズ;
  4. 無線チャネルを備えた外部自律センサー。
  5. センサー応答ゾーンの自動撮影。
  6. アラームSMSの送信。
  7. アラーム+低/中解像度の写真を電子メールで送信。
  8. 高解像度の写真をクラウドドライブにアップロードするバックグラウンド。
  9. クラウドディスクへのログのバックグラウンドアップロード。
  10. 電子メールによる管理（bashスクリプトの送信と実行結果の受信）;
  11. SMSによる管理。 事前定義されたスクリプトの呼び出し。 たとえば、カメラの向きを変えて写真を撮ります。
  12. SMSを電子メールでモデムに転送します。
  13. 安定したWiFi（15-20m）内の近くにある場合の追加機能：



ラウンドロビンレビューを除き、他のすべての要件が実装されました。



水平方向の概要


完全な循環レビューは機能しませんでした。 実験では、「ドリルモーターからのブラシ+フォイルテキソライトからの電流コレクター」に電流を流すことは明らかに良いアイデアではないことが示されています。 360度の2〜5回転程度で、電源障害と再起動が発生します。 大容量の電解質の追加はあまり役に立ちませんでした。 その結果、270度の回転角に2つのストップを配置し、電流コレクタなしで直接記録しました。

私はブラシでデザインの写真を作りませんでしたが、私はそれをたくさん試しました。 写真では、最初からそれがどのように見えるかを理解できます（ホイルテキソライトで作られたブラシとスリップリングは削除されました）。
彼は他のタイプの電流コレクターで実験しませんでした。 私の目的と設置場所には、270度の視野で十分です（建物の角度）。

結論： 「カーボンブラシ+銅プレーン」集電装置は、短期的な接触損失が重要ではなく、慣性により接触が回復する場合にのみ適しています。



旋回台。


安価なステッピングモーターが回転に使用されます。 パスポートによると、それらは12Vで動作しますが、実際に示されているように、19Vでは「ホールドモードなしで3分後1分」モードでは加熱されません。 UN2003ドライバーは、過熱することなくSO16（SMD）パッケージでも19Vの電流に対応します。 ステップスイッチにバンドルされて販売されているDIPパッケージの標準UN2003ドライバを使用すると、問題はまったくありません。
回転は滑らかで、完全に静かです。

1mmモジュールを備えたインボリュートギアは、興味があれば、ファイバーグラス製の1mmフライスカッターを備えたCNCマシンで非常によく切断されます。



ステッピングモーターの選択は、自律運転中の制御の容易さと位置決めの精度によるものです。

磁石付きのリードスイッチを使用して「0」に設定することを提案しましたが、円形ビューを放棄した後、次の技術の方が便利であるという結論に達しました。
  1. 水平垂直およびプラットフォームを最大角度まで回転させます。
  2. 停止位置に到達すると、ステッピングモーターはステップをスキップし始めます（モーターは弱く、これはまったく問題ありません）。
  3. 最大角度での回転サイクルの終わりに、ストップに対して「0」に達すると仮定できます。


この方法で「0」に配置するのはかなり遅いですが、Linuxを起動するよりも高速です。 ラズベリーでのLinuxの起動速度は憂鬱です。

パワー機能


何度も言ったように、ラズベリーは食べるのが非常に難しいです。 古いラップトップからステップダウンDC-DCコンバーターを介して19V 2.6A電源（それが何であったか）からWiFi USBに給電しました。 3Gモデムに電力を供給するために、別のステップダウンDC-DCコンバーターが必要でした。

「中国のパスポート」によると、DC-DCモジュールに十分な電流があるはずですが、1つのコンバーターからモデムに電力を供給できず、ボードが機能しませんでした。 1つのコンバーターの静力学には十分な電流がありますが、モデムがアクティブになると、電圧コンバーターモジュールの生成がどのように壊れ、オーディオ範囲に入り、Linuxのリブートで出力電圧が低下するかを聞くことができます。

カメラ


レンズを交換したネイティブRasberry Piカメラ。 レンズはMT9D111モジュールから来たもので、実験用にe-bayで購入しました。 マトリックスは有用ではなく、レンズは完全にフィットしました。 標準レンズと一緒に、それに組み込まれたIRフィルターも削除されました。 新しいレンズにはIRマークが付いているので、これはさらに良いことです。 写真の色は多少歪んでいますが（ピンクがかった写真）、IR照明が可能です。

外部センサー


BISS0001のPIRモジュールはセンサーとして使用されます。 433MHzキーチェーンからのトランスミッター。わずかに完成し（1つのバイポーラトランジスタと抵抗器）、PIRモジュールからの出力によって制御されます。
実験により、12Vの酸バッテリーでこの組み合わせが少なくとも2か月間機能することが示されました（たぶん、もっと試したことがありません）。

レシーバーは4チャンネルで、キーチェーン付きで販売されています。 したがって、4つの保護ゾーンには、操作場所の写真を撮る機能が備わっています。

送受信キットの範囲は売り手が要求する範囲よりも小さく、約40メートルの直視では受信が安定していません。 おそらくこれは、Raspberry pi、GSMモデム、および/またはDC-DCコンバーターからの干渉です。
夏には、ある夜、「間違った」反応がありました。 おそらく鳥やコウモリに。

センサーの最初のバージョンは、IR照明をアクティブにするための個別の出力を備えていました。 当時は写真を撮りませんでしたが、複雑なことは何もありません。 PIR出力から制御されるもう1つのトランジスタ。 バックライト-監視カメラから12VまでのIR LED付きの丸いボード。

テスト後、センサーゾーンのローカルIR照明を拒否しました。
  1. IRバックライトLEDは、夕暮れ時にはっきりと見えます。 センサーの取り付け位置のマスクを解除します。
  2. 夜、PIRセンサーからオンになったローカルIRバックライトは、IR放射に肯定的なフィードバックを与えているようで、奇跡はPIRセンサーが継続的にトリガーすることから始まります。 センサーとバックライトの相対的な位置を「賢く」する必要があります。 それは難しく、不便であり、時刻によって異なります。


センサーからの信号により：
  1. カメラはプログラムされた角度で水平および垂直に回転します。
  2. 低解像度の画像（640x480）と最大解像度の画像（tmpfsに保存）を撮影します。
  3. 低解像度の画像が電子メールに送信されます。
  4. SMSが送信され、センサーのアクティブ化が通知されます。
  5. バックグラウンドの高解像度画像がクラウドドライブにアップロードされます。 すぐに送信できない場合は、その後の送信のためにSDのアーカイブに保存されます。




ソフトウェア


多くの詳細な記事が3gモデム、WiFiなどの設定に当てられており、それらを繰り返すのは不合理だと思います。
すべてのSDイメージ
設定済みソフトウェア 。

ファイル/home/pi/read.meには、パスワードを登録する必要があるファイルへのリンクが含まれています。
Yandexサービス（電子メールおよびクラウドドライブ）に構成されています。
コンソールおよびftpのログイン/パスワード-標準：「pi / raspberry」

改善の潜在的な機会（私の意見では）：
  1. 「/」を完全に読み取り専用にします。 ほとんどの場合、tmpfsのファイルエントリ全体を出力します。 しかし、実際には、異常な電源オフの後、SDが損傷する可能性が私を満足させる値に低下したため、何かが残っており、気にするのが面倒です。
  2. 電源回路を中断して、ハードウェアがモデムをリセットします。 主観的かもしれませんが、ソフトウェアリセットモデムよりも「オン/オフ」の方が役立つ場合があります。 原則として、難しいことではありません。 モデム電源回路にある電界効果トランジスタは1つだけです。


コンポーネント


標準コンポーネント：
  1. 4GBのRaspberry pi + SDカード。
  2. Raspberry piカメラ（中国語クローン）;
  3. GSMモデム-MTC 3G（ID 12d1：1506 Huawei Technologies Co.、Ltd. E398 LTE / UMTS / GSM Modem / Networkcard）。
  4. 推奨される標準のWiFi（ID 0bda：8176 Realtek Semiconductor Corp. RTL8188CUS 802.11n WLAN Adapter）;
  5. UN2003用ステッピングモーター28BYJ-48 12V +ドライバー。
  6. 電源-12A〜20V、少なくとも2A。
  7. 降圧DC-DCコンバータ-2個。 少なくとも2Aの「中国語」出力電流。
  8. レンズ、それが標準に合わない場合（そして完全に存在しない場合）-好きなもの。 あらゆるタスクと財布用の監視カメラ用のレンズがあります。
  9. コンソールを接続するためのRS232TTL-USBモジュール。 実際、デバッグ専用です。
  10. レシーバーボードおよび必要な数のPIRモジュールとトランスミッターリモコン（異なるバージョンのebayでいっぱい）。


はんだ：
  1. 別のDC-DCコンバーターへの+ 5V延長を備えたモデム用USB延長ケーブル。
  2. GPIO 3.3V INとレシーバー出力間のレベルマッチング。 各チャネル-バイポーラトランジスタ+抵抗のペア。 制御用のLEDも設定します。
  3. これらすべてを接続するコネクタとケーブル。


CNCマシンを持っている人-問題なく、あなたはケース/ギアを描き、切ることができます。 最大3時間で描画およびカットできます。 元の図面を投稿しません。 もう一度やります-別の方法でもっとコンパクトにやります。

結果からの結論


同様のセキュリティアラームタスクのために複製可能な産業用ソリューションを作成する必要がある場合、Raspberry Piは選択しませんでした。

OEM用のカメラモジュール、STM32タイプのコントローラー、カメラ用のインターフェイスとGSMモデムのOEMモジュールを使用します。
どういうわけか、OSを使用せずに、または専用OSでこのようなことを行う方が便利です。

多数のフリーソフトウェアを過剰な機能と組み合わせて、この動物園をすべて稼働状態にするよりも、純粋に盗難警報機能を開発するのに最大で3〜4倍の時間がかかります。
ラズベリーの電力消費と食物へのこだわりは単純に憂鬱です。

そして、ラズベリーパイのおもちゃは面白いです。 しかし、ただ遊ぶ。 これは私の個人的な意見であり、私はそれを課しませんが。

Source: https://habr.com/ru/post/J248327/

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