CC BY
47VIII Международная научно-практическая конференция
родственные структуры: синтез, производство и применение: сб. статей. Тамбов, 2019. - С. 51-52.
3. Практикум по ионному обмену / В.М. Селеменев, Г.В. Славинская, В.Ю. Хохлов и др. - Воронеж: Воронежский государственный университет, 2014. -160 с.
© Балашова Е.А.
УДК 621.397.424.2
Алексеев Денис Андреевич Alekseev Denis Andreevich Горбачев Иван Алексеевич Gorbachev Ivan Alexeyevich, Дубикайтис Анастасия Петровна Dubikaitis Anastasia Petrovna
Студент Student
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
СИСТЕМА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ НА ОСНОВЕ RASPBERRYPI
VIDEO SURVEILLANCE SYSTEM BASED ON THE RASPBERRY PI
Аннотация. В статье изложена реализация прототипа домашней системы видеонаблюдения на основе Raspberry Pi. Продемонстрирована программная реализация с описанием каждого проделанного шага. Разработан скрипт на языке Python для интеграции в систему.
Abstract: The article describes the implementation of a prototype home video surveillance system based on the Raspberry Pi. The software implementation was demonstrated with a description of each step taken. A Python script was developed for integration into the system.
«Вопросы развития современной науки и техники»
Ключевые слова: система видеонаблюдения, raspberry pi, motioneye, pushover.
Key words: video surveillance system, raspberry pi , motioneye, pushover.
Данная работа посвящена реализации прототипа домашней системы видеонаблюдения на основе одноплатного компьютера Raspberry Pi.
Рассчитаем нагрузку на сеть. В связи с тем, что в реализации проекта необходимо настраивать разрешение изображения, а также максимальное значение кадров в секунду, то нужно посчитать нагрузку на сеть с выбранными значениями: разрешение установлено 1024x768, а количество кадров в секунду 10.
В Motion используется формат сжатия h.264, а значит коэффициент сжатия будет равен 65,854. Также, стоит уточнить вес одного пикселя, учитывая, что RGB - это 3 цвета, следовательно 3 параметра по 256 оттенков, получается, что для кодирования пикселя используется 24 бита.
Формула расчета нагрузки на беспроводную сеть:
q = VK^n,
где q - нагрузка на сеть одной камеры;
Ук - объем одного кадра изображения;
n - количество кадров в секунду.
Расчет объема одного кадра изображения:
24
Кк = 1024 • 768 • -—тгт = 286609,29 бит к 65,854
Далее будет рассчитана нагрузка на беспроводную сеть:
10
q = 286609,29 ■ = 2,73 Мбит/с
4 1024•1024 '
Из расчета следует, что пропускная способность сети составляет 2,73 Мбит/с, что является допустимым значением и не существенным для домашней сети, скорость которой в среднем является не менее 20-30 Мбит/с.
Оценим объем архива, при записи видео на протяжении 24 часов с разрешением 1024x768 и количеством кадров в секунду равным 10.
VIII Международная научно-практическая конференция Исходя из результата нагрузки на беспроводную сеть, будет использоваться уже вычисленным значением объема одного кадра изображения, равным 286 609,29 бит.
Формула расчета архива системы видеонаблюдения:
где V - требуемый объем памяти на устройстве хранения, Ук - объем одного кадра изображения; n - количество кадров в секунду; t - время непрерывной съемки камеры. Расчет количества кадров за час:
п = 10 • 60 • 60 = 36000 кадров Далее будет рассчитан необходимый объем памяти и переведем значение из бит в Гб:
24
V = 286 609,29 • 36000 ■ „ = 28,8 Гб
10243•8
Из расчета следует, что для записи видео с одной камеры на протяжении суток необходимо 28,8 Гб, что сильно заполняет память ненужными данными, в связи с чем в реализации проекта запись начинается только после обнаружения движения. Также стоит отметить, что объем карты microSD должен быть не менее 32 Гб, чтобы не возникало проблем с отсутствием памяти для хранения файлов.
Разработаем алгоритм работы системы (Рис. 1). После запуска Motion начинается транслирование картинки на выделенном порту. При обнаружении движения выполняется скриншот и начинается запись видеофрагмента, которые сохраняются на карте памяти microSD.
«Вопросы развития современной науки и техники»
Начало
Запуск Raspberry и программы Motion
V
Считывание изображения с камеры
^^ Движение Нет
дОГ
Выполнение
скриншота
V
Отправка уведомления
V
Запись видео фрагмента
Да Движение \ Нет
Рис. 1. Блок-схема алгоритма работы
Далее рассмотрим программную реализацию. Так как в реализации прототипа системы видеонаблюдения используется камера, подключенная через CSI порт, то в первую очередь необходимо включить ее в настройках: «sudo raspi-config»
В появившемся меню «camera» следует сменить опцию на «enabled», после чего Raspberry Pi нужно перезагрузить
После перезапуска для проверки работы и подключения камеры выполним следующую команду: «vcgencmd get_camera»
Получен ответ «supported=1 detected=1», значит, камера функционирует должным образом.
VIII Международная научно-практическая конференция Далее приступим к шагам по установке компонентов, последовательно
вводя команды, описанные ниже.
Для начала необходимо обновить индекс пакетов, то есть файл, который
содержит список программных пакетов. Затем следует обновить все
программные пакеты, состоящие в системе до последних версий. Выполним
следующие команды:
«sudo apt-get update»
«sudo apt-get upgrade»
Установка кодека ffmpeg и других зависимостей для программы Motion: «sudo apt-get install ffmpeg libmariadb3 libpq5 libmicrohttpd12» Установка программы Motion при помощи инструмента wget с github:«sudo wget https://github.com/MotionProject/motion/releases/download/releas e-4.2.2/pi_buster_motion_4.2.2-1 _armhf.debdpkg-ipi_buster_motion_4.2.2-1_armhf.deb»
Установка менеджера пакетов и файлов заголовков Python, а также остальные необходимые пакеты:
«sudo apt-get install python-pip python-dev libssl-dev libcurl4-openssl-dev libjpeg-dev libz-dev »
Установка MotionEye при помощи утилиты pip, которая извлечет необходимые зависимости Python:
«sudo pip install motioneye» Создание каталога для файла конфигурации:
«sudo mkdir -p /etc/motioneye» Копирование файла конфигурации, на случай его редактирования: «sudo cp /usr/local/share/motioneye/extra/motioneye.conf.sample /etc/motioneye/motioneye.conf»
Создание каталога для хранения, сделанных при обнаружении движения скриншотов и видеофрагментов:
«sudo mkdir -p /var/lib/motioneye»
«Вопросы развития современной науки и техники» Копирование скрипта инициализации, который будет запускать MotionEye
при включении Raspberry:
«sudo cp /usr/local/share/motioneye/extra/motioneye.systemd-unit-local
/etc/systemd/system/motioneye.service»
Далее необходимо перезапустить фоновую программу и MotionEye:
«sudo systemctl daemon-reload»
«sudo systemctl enable motioneye»
«sudo systemctl start motioneye»
Затем надо обновить MotionEye до последней доступной версии и
перезапустим:
«sudo pip install motioneye --upgrade»
«sudo systemctl restart motioneye»
После установки всех необходимых компонентов, по средствам следующей команды будет известен ip устройства: «sudo ifconfig»
Далее полученный ip будет использован для открытия в браузере графического интерфейса motionEye, введя следующий адрес «https://192.268.0.220:8765», где «8765» порт для доступа к интерфейсу.
Чтобы получить полный доступ к интерфейсу достаточно ввести только имя пользователя «admin» и полный доступ к графическому интерфейсу будет получен.
Следующим этапом является разработка скрипта на языке программирования Python, который отправляет push-уведомления в приложение на телефоне о детектировании движения в границах камеры с прикрепленным скриншотом и ссылкой на трансляцию с камеры домашнего видеонаблюдения. Перед тем, как написать скрипт стоит составить алгоритм работы, на который стоит ориентироваться при разработке (Рис. 2).
VIII Международная научно-практическая конференция
Импортируем необходимые модули
t_
Сохраняем
аргумент ьзомандной строки б переменку-.тс-
.файл ''jpg"
Да
Отправляем post запрос, передав все значения н файл
Рис. 2. Алгоритм работы скрипта
Далее создадим файл скрипта на языке Python через терминал: «touch ./pushover.py»
После создания файла изменим права для доступа к нему, установим значение «777» - что означает разрешение всех действий: «sudo chmod 777 pushover.py»
Далее c помощью текстового редактора Nano будет открыт, созданный ранее файл и вставим, написанный на языке Python код: «sudo nano pushover.py» Ниже приведен исходный код: #!/usr/bin/python
import sys,requests # импорт модулей
filename = sys.argv[1]; # список аргументов командной строки
«Вопросы развития современной науки и техники» if filename.endswith('.jpg'): # проверка на получение изображения г = requests.post("https://api.pushover.net/1/messages.json", # post запрос data={
"token":"axzm7rvbug22ygx89cmfzm2w42kosc", # API токен приложения "user": "uhnwzvivpxd5y426i4m9fn3q4xu9zm", пользовательский токен "message":"Motion detected!", # текст сообщения push-уведомления "url": "http://192.168.0.220:8081", # ссылка на трансляцию с камеры "url_title": "Stream link", # текст ссылки
"sound": "siren", # звуковой сигнал push-уведомления
},
files={
"attachment":open(filename,"rb") # открывает переданные параметры в бинарном режиме только для чтения
})
Для применения данного скрипта будет использоваться графический интерфейс MotionEye, в разделе отправки уведомлений будет указан путь расположения скрипта на устройстве.
Для настройки параметров отображения надо открыть в ранее созданной директории «/var/lib/motioneye» файл конфигурации «motion.conf». В этом файле проверим наличие следующих компонентов:
«webcontrol_localhost on» - данный параметр отвечает за ограничение управления графическим интерфейсом MotionEye, то есть управление интерфейсом будет доступно только на том компьютере, на котором запущена программа Motion.
«camera camera-l.conf» - в данном параметре указывается полный путь и имя файла конфигурационного файла камеры.
Следующим этапом необходимо настроить непосредственно конфигурацию камеры:
«stream_maxrate 10» - это максимальное значение частоты кадров в секунду для трансляции, значение может быть выбрано от 1 до 100. В данном
VIII Международная научно-практическая конференция случае стоит значение 12, как самое оптимальное для прототипа домашнего
наблюдения.
«stream_localhost off» - значение параметра «off» отвечает за возможность трансляции с камеры не только на том компьютере, где была запущена программа Motion.
«stream_port 8081» - это TCP порт, который отправляет основной поток. «height 768» - высота в пикселях для каждого кадра. Диапазон данного значения зависит от используемой камеры.
«width 1024» - ширина в пикселях для каждого кадра. Диапазон также зависит от камеры.
«minimum_motion_frames 5» - прежде чем кадры будут распознаны, как истинное движение, должно содержаться, как минимум указанное значение кадров. Так, при установлении в 1 будут обнаруживаться все движения. Допустимый диапазон для данного параметра от 1 до 1000, но для качественного функционирования стоит держать показатель от 1 до 5. А при использовании более высокого параметра Motion будет пропускать большое количество кадров.
«noise_tune on» - функция постоянно регулирует порог шума для различия шума от движения.
«noise_level 32» - данная функция устраняет изменения, вызванные электрическим шумом в камере, который особенно заметны в темноте, либо при плохом освещении. Значение параметра означает, что интенсивность пикселя должна изменяться больше, чем параметр порога шума для подсчета. Доступный диапазон от 1 до 255, но лучше оставить рекомендуемый по умолчанию в программе Motion показатель 32.
Библиографический список:
1. Демьяновски В. CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии/Пер, с англ. - М.: ООО «Ай-Эс-Эс Пресс», 2006, — 480 с.
© Д.А. Алексеев, И.А. Горбачев, А.П. Дубикайтис, 2021
