Купольная видеокамера своими руками

Сверхдешёвая камера с управлением — своими руками

В качестве преамбулы скажу, что поскольку, подобная статья уже была, я по-началу и не собирался писать о камере на хабр.
Камера была сделана, просто ради интереса, тренировки навыков и отработки технологии удалённого управления физическими объектами.
Немного позже использовал эту систему как наглядный пример, сопровождающий обзор, на другом ресурсе (а фактически, в качестве чита что-бы подтянуть голоса). Это был настоящий бета-тест, который выявил кучу недоработок. За это огромное спасибо всем неравнодушным, помогавшим кто советом, а кто и куском кода.

При этом, посетители, которые игрались с камерой, помимо того, что не проходило и часу чтобы не помянули хабр, так ещё и начали активно интересоваться устройством всего этого дела, техническими деталями, программной реализацией и конечно же стоимостью.

Вот это всё и сподвигло меня на статью. А чтобы не повторюшничать, я и решил заостриться на стоимости, т.к. у автора предыдущего топика на эту тему, насколько я помню, итоговая стоимость вылилась во что-то в районе 5000р.

О том какова стоимость моей поделки: читаем ниже.

Итак, «как корабль назовешь, так он и поплывет», раз написал заголовок про дешевизну — буду соответствовать прозой, так что, детали — потом, а сперва о стоимости.

Пройдём по ценам*

* все цены даны со скидками. О скидках — отдельно, пожже.

Необходимый набор:

• Arduino Uno (или nano) — 15.29$
• Сервопривод (рулевая машинка) SG90 2х2.37$ = 4.74$
• Вебкамера 3.01$

Итого: 23.04$ (примерно 750р, на данный момент)

Дополнительный набор (ленивости + плюшки):

• Экран от Nokia 5110 — 250р (в комплекте с самой Нокией и блоком питания, куплено пару лет назад, будем считать, что именно для этой цели, реально можно найти уже вдвое дешевле, или вообще на халяву)
• MegaShield v4 к Arduino — 5.86$
• Проводки-коннекторы — 2.86$ (40 штук за эту цену, реально использовано 7)
• Сверхяркий сверхсиний сверхтодиод для подсветки экрана — 5р/шт (лучше 4шт., у меня сделано неправильно)

Итого: примерно 550р

О реализации

Всё делалось с нуля. Повторять то, что уже было — я не стал, во-первых из соображений тренировки, а во-вторых Ethernet-модуля у меня на тот момент не было, я решил что это всё слишком сложно (там был завязан MySQL) и это решение мне однозначно не подойдёт.

О задачах
Задачи я себе обозначил следующие:

• Видеть картинку/видео
• Иметь возможность управлять камерой
• Иметь возможность управлять размером и качеством видео или картинки, причём не «уже на стороне клиента», а «ещё на стороне сервера, по команде клиента». Такая необходимость возникла из-за того что мне не везде доступен «большой и широкий интырнет»
• Обеспечивать приемлемую «реалтаймовость»
• Иметь задел на будущее — управление нагрузкой 220В и т.д. Собственно ради этого всё и затевалось, т.к. готовые решения либо жутко дороги, либо такой возможности не предоставляют.

О проблемах
В ходе реализации возникли вопросы вот такого плана:

• Видео либо грузит процессор в случает показа на несколько пользователей, либо даёт задержку 5-10, т.е. не обеспечивает «реалтаймовость», из-за чего нельзя сразу определить адекватность и вообще работоспособность управления
• Использование сервиса трансляций, хотя и сильно разгружает сервер в случае большого онлайна, не обеспечивает необходимую надёжность, и, опять же, даёт задержку
• Специальный сервер для трансляции видеопотока требует определённых навыков, которых у меня пока что нет
• Использование отображения путём смены картинок не обеспечивает высокий fps, а также постоянно обращается к жёсткому диску, что, при большом количестве пользователей, может вызывать лаги картинки не из-за загрузки процессора, а именно из-за обращения к диску

О решениях

• Решено использовать в качестве отображения — картинки
• Для исключения жёсткого диска из процесса выдачи картинок установлен RamDisk, на который дважды в секунду «ложится» изображение с вебкамеры
• Для выдачи картинки решено использовать php и gdlib
• Обновление картинки инициируется клиентом посредством javascript и ajax, и происходит без обновления самой странички

Довольно лирики!

Как выглядит

Выглядит всё более чем скромно

Работает примерно так:

Ардуина, если кто не видел

Мегашилд с проводками

«Сэндвич» в профиль

«Сэндвич» анфас

LCDшка

Она же вид сзади (пины и кондёр)

В сборе

В сборе 2

Колхоз — система проводков и верёвочек (крепление камеры)

Куда же без него

Как устроено аппаратно

Вебкамера подлючена по USB к компьютеру.
Arduino тоже подключена к компьютеру по USB.
Все внешние устройства, ввиду исключительно малого потребления тока, подключены напрямую к Arduino, работает круглосуточно уже полтора месяца, с онлайном 10 пользователей в момент наименьшей нагрузки.

Как работает программно

На стороне клиента чистый веб-интерфейс, без всяких плагинов и примочек. Только html, css, и javascript (+ajax).

На стороне сервера

• Сам сервер — Apache
• Обработчик скриптов — php
• Приём картинок с камеры — любая самая простая доступная, бесплатная или самопальная программа для сохранения картинок с вебкамеры
• Хранение картинки — RamDisk, утилита для создания дискового раздела в оперативной памяти (русскоязычная версия RAMDisk «Enterprise» бесплатна для локализованных систем)
• Чтобы не прописывать в php прямых локальных путей, папка с картинкой смонтирована в www папку с помощью juction (бесплатная утилита Марка Руссиновича)
• Передача управления из интернета к Arduino реализована с помощью программы-прокси, следующим образом: php скрипт создаёт UDP сокет и отправляет датаграмму на определённый порт, далее программа-прокси слушает этот этот порт и принимает приходящие на него сообщения и отправляет их на COM-порт Arduino (можно даже без обработки). Выбор UDP вызван исключительно для упрощения системы, UDP не требует никаких подтверждений и проверок о доставке-отправке ни со стороны клиента, ни со стороны сервера.

На стороне Arduino

• Сама (почему «сама»? потому что «плата») Arduino
• Скетч внутри неё — стандартные примеры из штатного набора arduino-0022 servo и serial + найденная на просторах интернета библиотека для дисплея, доработанная до приемлемого вида (в плане кириллицы и латиницы одновременно)
• На данный момент плюсом стоит мегашилд, чисто из-за удобства и культурного вида — в этом варианте я не спаял ни одного проводка (за исключением платы к дисплею)

Система выдержала все нашествия и рейды, а так же онлайн более 120 пользователей.
Были случаи отказа управления, которые случались из-за моих недоработок в программе-прокси, в частности из-за недостаточной обработки ошибок, в то время как програмная часть со стороны Апача и Ардуино держалась достойно.

Будьте внимательны к мелочам

Хочу отметить проблемы с программной частью которые случались из-за собственной невнимательности/неосведомлённости/ненаблюдательности:

• Первое с чем я серьёзно мучался: Arduino принимает из отправленной на её виртуальный COM-порт строки отдельно первый байт и отдельно всё остальное. Какие изощрения я только не пробовал — и с массивами и с кучей проверок… Хоть ты убейся. Решение проблемы? Пришло неожиданно и внезапно, в моментк огда я об этом и не думал: Sleep 2 после чтения каждого байта. ВСЁ!
• Вторая проблема — серьёзная нагрузка на сервер, казалось бы, из ничего, возникла потому, что обновление картинки было сделано по таймеру, не дожидаясь собственно факта загрузки картинки (или ошибки загрузки). Таком образом отсылалась куча «лишних» запросов.
• Третье: FireFox оказался самым правильным и капризным браузером, и заставил меня учиться писать валидный код. Так например, событие OnClick по элементу Option работать не должно. А оно работет, везде кроме огнелиса.
• Четвёртая, совершенно не явная и редко всплывающая: периодически картинка «ломалась». Как выяснилось, это происходило в момент когда файл был занят при записи. Т.е. проверка file_exists() проходила, а файл оставался залоченным. Не помогла и проверка is_writable(). Пришлось организовывать цикл по наличию ошибки и внутри него отрабатывать чтение файла «до победного конца».

Оставшиеся недоработки

Есть и такие.

• Во-первых, это описанные в каментах «левые» символы иногда появляющиеся в конце сообщения на экране. На самом деле это команды управления. Уши этого бага растут из того что если активно спамить или жать кнопки, буфер ком-порта не успевает полностью прочитаться Ардуиной и последующие сообщения валятся в конец буфера. Решение есть, но пока не сделано.
• Во-вторых, это периодическое падение UDP-сокета в программе прокси при большом онлайне. В чём причина — не знаю. Проявляется не сразу. Умирает и не «откисает». Помогает закрытие сокета и бинд по-новой. Возможно, виноват кривой видовский winsock.ocx. Переписывать это дело на API в бейсике, как-то лень. Пока одним из «топорных» решений вижу сброс и ребинд сокета по таймеру, каждые, скажем, полчаса.

О скидках

Общеизвестно, что в Китае — дешевле. Главное знать места, где именно дешевле, и как добыть дополнительную скидку.
Тут смысла писать нет — слишком большой объём текста с картинками, к тому же известный большинству.
Поэтому дабы не провоцировать ярых противников борьбы со спамом и прочим «реферальством», отмечу необходимый минимум — это скидка 15% на BiC, складывающаяся из одноразового купона на 10% и скидки за первую покупку 5% при вводе рекомендателя + хинт, как использовать эту систему неоднократно.
Все заинтересовавшиеся, могут ознакомиться с полной информацией по ссылке на страничке с, собственно, самой камерой.

Ссылки

Камера, работающий экземпляр, для тех кто ещё не видел и не наигрался
Топик, в котором ссылку на камеру слили на хабр раньше времени
RAMDisk
juction
Исходники (упрощённые, во избежание) клиентской части, серверной (php) и программы web-arduino-прокси (VB 6.0)

Apache, php, либо какие-то комбинированые сборки и т.д. — на свой вкус.

Источник

Из аналога в цифру, или IP-камера своими руками

Начну историю с того, что была у меня аналоговая купольная камера из поднебесной. Она была куплена по распродаже, стоила в районе 20 баксов, поработала пару недель и тихо скончалась. Нет, она не умерла совсем, а только видео с нее стало очень темным и непригодным для записи. Поэтому камера была заброшена в дальний угол до лучших времен.

Недавно, блуждая по всем известному сайту Aliexpress, наткнулся на модуль для IP-камеры, который предлагался как набор «сделай сам», в магазине продавца были еще разные запчасти для камер. По размеру модуль подходил на место аналогового (38х38), было решено заказать его и попробовать собрать IP-камеру из вышедшей из строя аналоговой. Модуль обошелся в смешные 11 долларов, доехал до меня очень быстро, за пару недель.

Сам модуль выглядит так:

Hi3518C DSP 1/4″ OV9712 CMOS Sensor
Support Onvif CS/ M12 Mount IR Lens

System: Embedded RTOS design, dual core 32-bit DSP(Hi3518C), pure hardware compression, watchdog

Sensor: 1/4″ OV9712 CMOS sensor
set of double light switch IR-CUT filter,
support Day and night conversion, IR sense,
support the linkage signal photosensitive resistance,
support CS lens mount;
Color 0.6 Lux at F1.2, B / W 0.08 Lux at F1.2;

Video: H.264 main profile, support dual stream, AVI format
support 0.1M

6Mpbs bit rate adjustable
support 1

Resolution: Main stream:1280*720
Sub stream:704*576

Network: 1 * RJ45, 10/100M

Power:DC 12V power supply; Power consumption — 3W

Настало время препарировать старого пациента.

Операция простая — отсоединяем все колодки, снимаем модуль с камеры, снимаем с него обьектив и прикручиваем его на новую плату.
Колодка разъема от управления OSD старой камерой один в один совпала с колодкой разъема LAN-порта. Поэтому тут ничего сложного — отрезаем старый хвост, припаиваем новый. Распиновка такая:

1 коричневый RX- б-зеленый
2 сиреневый RX+ зеленый
4 белый TX- б-оранжевый
5 зеленый TX+ оранжевый

На 3 и 6 выводе висят провода для светодиодов линка и активности, они мне не нужны, так как камера будет стоять в подьезде.

А вот с питанием пришлось повозиться, так как разъемы не совпали, на старой был трехпиновый разъем, а на новой — четырехпиновый. Но не беда, берем в руки напильник и постепенно со сторон снимаем лишнее, периодически примеряя на место.

Забегая вперед скажу, что чип прилично греется при работе, поэтому было решено поставить на всякий случай маленький радиатор. На нормальных камерах с таким же чипом радиаторы стоят уже с завода.

Питание модуля и ИК-подсветки соединяем вместе, и отправляем по той же витой паре на коричневом и бело-коричневом проводе. После спайки все садим на термоусадку.

Итак, собираем камеру, подключаем камеру в роутер и подаем питание. В качестве блока питания я использовал старый 12v адаптер от D-link.
По умолчанию адрес камеры 192.168.1.10 Пингуем, УРА. — камера отвечает на пинги, это значит наши старания не прошли даром!

Пробуем зайти с хрома и попадаем в минималистичный веб-интерфейс, логин аdmin, пароль пустой. Тут поджидает первый сюрприз — видео в веб не видно, настроек нет никаких. Чтобы добраться до настроек камеры, нужен IE и специальный модуль ActiveX, а также программа для управления камерой.

Итак, камера работает! Но есть ложка дегтя — на матрице нет инфракрасного фильтра, поэтому цвета выглядят неестественно. В принципе для меня это не играет роли — камера будет стоять в подъезде и цветопередача особо не важна.

Чтобы определить адреса rtsp потоков, устанавливаем замечательную программу — ONVIF Device Manager c помощью которой можно увидеть все камеры в локальной сети с поддержкой onvif.

Первый поток в 720P находится по адресу rtsp://192.168.1.10/user=admin_password=tlJwpbo6_channel=1_stream=0.sdp?real_stream

Второй поток маленького разрешения — Поток rtsp://192.168.1.10/user=admin_password=tlJwpbo6_channel=2_stream=0.sdp?real_stream

Пароли в адресе — встроенные в камеру, их не поменять и вероятно сделаны для забывчивых людей.

На этом мой рассказ закончен, камера стоит трудится в подъезде, в качестве сервера использую ivideon (не сочтите за рекламу). Жду от вас вопросов.

Источник