Компактная система охраны и видеонаблюдения на базе одноплатного многоцелевого компьютера Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Технические науки — от теории к практике _№ 2 (50), 2016г

СЕКЦИЯ

«ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ»

КОМПАКТНАЯ СИСТЕМА ОХРАНЫ И ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ НА БАЗЕ ОДНОПЛАТНОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО КОМПЬЮТЕРА

Валев Олег Владимирович

канд. техн. наук, доц. кафедры информационных технологий и приборостроения Московского Государственного Университета Информационных Технологий, Радиотехники и Электроники (МИРЭА), филиал, РФ, г. Сергиев Посад E-mail: valev_oleg@mail. ru

COMPACT SYSTEM SECURITY AND SURVEILLANCE ON THE BASIS OF MULTI-PURPOSE SINGLE-BOARD COMPUTER

Oleg Valev

candidate of Sciences, associate Professor of information Technology and Instrument engineering Department, Moscow State University Information Technology, Radio engineering and Electronics (MIREA), the branch,

Russia, Sergiev Posad

АННОТАЦИЯ

В настоящей статье рассмотрен вопрос организации бюджетной многоканальной охранной системы на базе одноплатного компьютера семейства "Raspberry PI", которая способна решать весь спектр функций, связанных с регистрацией изображений видеокадров с движущимся объектом, SMS-оповещением, передачей полученных видеоданных на электронный адрес, возможностью оперативного наблюдения охраняемого объекта со смартфона, а также удаленную настройку системы и постановку объекта на охрану.

Технические науки — от теории к практике № 2 (50), 2016г_'_

ABSTRACT

In this article presents the issue of the organization of multi-channel economical security system based on single-board computer family "Raspberry PI", which is able to solve the whole range of functions relating to the registration of images with a moving object, SMS-alert, transmission of the obtained video data to the email address, the possibility of operative monitoring of a guarded object with smartphone, remote system configuration and arming of the object.

Ключевые слова: Raspberry PI; одноплатный компьютер; охранная система.

Keywords: Raspberry PI; single-board computer; guard system.

Введение. Несмотря на большое разнообразие охранных систем и комплексов, существующих в данный момент на рынке, очень малая часть вполне может оказаться актуальной для применения в квартирных помещениях и небольших офисах по ряду причин, в том числе и финансовым. Решение, которое предлагается в данной статье, по сути, предусматривает возможность использования тех аппаратных компонент, которые изначально были задействованы для решения другого круга задач. Так, например, функции охранной системы мог бы взять на себя мультимедийный сервер, который используется в домашних условиях для хранения и раздачи видеофильмов, музыкальных композиций и фотоизображений.

Аппаратная конфигурация. Одноплатный компьютер семейства "Raspberry", а точнее одна из его последних модификаций "2B", в качестве центрального звена системы выбран не случайно. Он относительно прост в эксплуатации, имеет «на борту» 4 вычислительных ядра "Cortex A7" с частотой 900 МГц, что с вполне достаточно для решаемой проблемы, 1 Гб оперативной памяти и, что не маловажно, 4 USB-порта. Кроме того, он обеспечен поддержкой со стороны известных разработчиков Linux-дистрибутивов операционных систем (ОС), а стоимость используемой модели варьируется, по наблюдениям автора, в пределах 35-45 долларов США вместе с блоком питания и картой памяти. Добавьте к вышеуказанному до 4-х вебкамер (по одной на каждый USB-порт) и получите окончательную стоимость всей системы.

Ниже, в таблице 1, приведены конфигурация и основные технические характеристики одноплатного компьютера "Raspberry PI 2B", а на рисунке 1 продемонстрирован состав и схема взаимодействия

ССибАК

Технические науки — от теории к практике www.sibacinfo_№2 (50), 2016г

основных аппаратных и программных средств системы видеонаблюдения.

Таблица 1.

Основные технические характеристики "Raspberry PI 2B"

№ п.п. Обозначение Значение

1 Аппаратная платформа ARM 11 (ARM v7)

2 Название и частота процессора Cortex7 (4 ядра), 900 МГц

3 Оперативная память 1024 Мб

4 Запоминающее устройство microSD, объемом до 32 Гб

5 Коммуникационные возможности USB, Ethernet, HDMI, GPIO, I2C, Wi-Fi и т. д.

6 Операционная система Raspbian, Pidora, RISC OS, OSMC, FreeBSD, Archlinux ARM и т. д.

7 Электропитание microUSB, 5В, от 700 мА до 2000 мА

8 Вес 45 г

9 Размер 85,6 х 53,98x17 мм

СМАРТФОН (ANDROID. IOS)

Рисунок 1. Структурная схема системы видеонаблюдения

Программное обеспечение. Текущему разделу настоящей статьи отводится главенствующая роль. Здесь отражены сведения обо всех инструментах, используемых в организации предмета разработки. Их состав, из числа программного обеспечения (ПО) и дополнительных сервисов, предусматривает наличие нескольких компонент. Среди них можно выделить некоторые базовые компоненты, такие как ОС "Raspbian", видеосервер "motion" [1; 3], web-сервис "SMS.RU" [4] и исполнительная среда "mono-runtime" проекта "mono" [2], а можно выделить набор прикладных задач,

Технические науки — от теории к практике № 2 (50), 2016г_

реализованных в виде скриптов и программ. Для всех прикладных программ, упоминаемых в статье, предусмотрены авторские названия, которые могут быть с легкостью изменены на любые другие.

Первое, на что бы я обратил внимание из прикладных программных средств - это программа "SMS.exe" (сокращенно от "Send Mail and Sms"). Она играет роль постобработчика результата деятельности видеосервера "motion" и содержит необходимый код для взаимодействия с web-сервисом "SMS.RU" - для отправки коротких сообщений на выбранный сотовый номер, а также код для взаимодействия с почтовым сервером - для отправки видеоряда на электронный адрес.

Огромной положительной чертой сервера "motion" является то, что он «умеет» при наступлении определенных событий вызывать скриптовые программы на языке "perl". Скрипт "exec_1.pl", используемый в системе видеонаблюдения и написанный на отмеченном языке, вызывается в момент обнаружения движения независимо от того, на какой камере оно имело место. Скрипт содержит команду для запуска программы "SMS.exe" и параметры отправки короткого сообщения: "system ("mono SMS.exe 1 <номер абонента> <интернет-браузер>")". Здесь и далее, значения параметров, заключенных в скобки <> являются подставными и требуют явного указания.

Скрипты "exec_2.pl", "exec_3.pl", "exec_4.pl", "exec_5.pl" используются для запуска все той же программы "SMS.exe", но при этом задействуют ту ее «часть кода», которая отвечает за отправку видеоряда на электронный почтовый адрес. Каждый скрипт «закреплен» за своей камерой (4 камеры - 4 скрипта), и вызывается через установленное время (параметр настраивается) после начала зафиксированного движения. Общее представление команд отмеченных скриптов имеет один и тот же вид и может отличаться только значениями параметров, требующих подстановки:

system ("mono SMS.exe 2 <номер камеры> <электронный адрес> <тип фалов [avi\jpg]>");

system ("/upload <интернет-браузер> <номер камеры>").

Как видно из представленного текста скрипта, помимо команды, регламентирующей отправление видеоряда (видео формата "avi", или набор изображений "jpg", составляющих отмеченный видеоряд) на электронную почту, имеется также еще одна команда. Эта команда, очевидно, отвечает за запуск скрипта "upload", разработанного при помощи языковых средств командного интерпретатора "bash" [5],

Технические науки — от теории к практике _№ 2 (50), 2016г

и передает ему параметры с наименованием интернет-браузера и номера камеры:

pid=$(ps -e | grep $1) if [[ -n $pid]] then kill -9 $pid & case $2 in

1) /home/pi/motion/script/clear_cam <количество <количество ау^файлов> <номер камеры>; exit 0;

2) /home/pi/motion/script/clear_cam <количество <количество avi^arnoe> <номер камеры>; exit 0;

3) /home/pi/motion/script/clear_cam <количество <количество avi^arnoe> <номер камеры>; exit 0;

4) /home/pi/motion/script/clear_cam <количество <количество avi^arnoe> <номер камеры>; exit 0;

*) exit 0; esac fi

Сведения о браузере необходимы для того, чтобы не «плодить» его копии и своевременно выгружать из памяти, так как событий, связанных с регистрацией движений может быть предостаточно, и все они используют интернет-проводник для отправки сообщений через web-сервис "SMS.RU". О том, каким образом организуется отправка, можно более подробно почитать в [3], предварительно зарегистрировавшись на сайте сервиса.

Номер камеры, используемый в скрипте "upload", передается очередному bash-скрипту "clear_cam" для очистки от устаревших данных связанного с ней каталога. Несомненно, это значит лишь то, что видеоинформация сама по себе является достаточно емким по объему материалом и до бесконечности ее пополнять не получится. Скрипт "clear_cam" удаляет файлы двух предусмотренных форматов ("avi" и "jpg") из каталогов камер с учетом некоторых пороговых значений, которые он получает наравне с номером камеры из параметров <количество jpg-файлов> и <количество avi-файлов>. Для лучшей наглядности, структуру каталогов системы наблюдения демонстрирует нижеследующий рисунок 2.

jpg^awoe> jpg^aüMoe> jpg^aüMoe> jpg^aüMoe>

Технические науки — от теории к практике № 2 (50), 2016г_

Рисунок 2. Структура каталогов системы видеонаблюдения

Помимо упомянутых охранных функций система предусматривает также возможность просмотра изображений c видеокамер в реальном времени. Для чего необходимо воспользоваться смартфоном на базе ОС "Android" или "IOS" и установить на него одну из многочисленных и бесплатных программ, реализующих поставленную цель. В настоящей статье, на рисунке 1, упоминалось одно из таких приложений под управлением ОС "Android", которое носит название "TINYCAM".

Вывод. Подводя краткие итоги вышеизложенному материалу, хотелось отметить, что, все-таки, полноценное функционирование представленной разработки требует, по возможности, постоянного подключения к глобальной информационной сети «Интернет», а также выделенного сетевого адреса, как определяющего фактора доступности объекта наблюдения из любой точки земного шара.

Список литературы:

1. Владимир Л. Сумеречный дозор // Хакер. - 2008 г. - № 03 (111). -С. 98-102.

2. Кроссплатформенная среда "mono" - [Электронный ресурс]. - URL: http://www.mono-project.com (Дата обращения: 14.01.2016).

Технические науки — от теории к практике _№ 2 (50), 2016г

3. Официальная страница разработчика "motion" - [Электронный ресурс]. -URL: http://www.lavrsen.dk/foswiki/bin/view/Motion/WebHome (Дата обращения: 14.01.2016).

4. Официальная страница сервиса "SMS.RU" - [Электронный ресурс]. -URL: http://www.sms.ru (Дата обращения: 16.01.2016).

5. Mendel C., перевод Киселева А. Искусство программирования на языке сценариев командной оболочки - [Электронный ресурс]. - URL: http://www.opennet.ru/docs/RUS/bash_scripting_guide (Дата обращения: 21.01.2016).

ТЕОРЕТИКО-МНОЖЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ

Гладышева Мария Михайловна

доц. каф. вычислительной техники и программирования института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», РФ, г. Магнитогорск E-mail: mar.ser.ksuh@gmail.com

Артамонов Александр Андреевич

магистр 1 курса института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова»,

РФ, г. Магнитогорск

Мацко Елена Игоревна

бакалавр 2 курса института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова»,

РФ, г. Магнитогорск