Amazonでダミーカメラを購入して、その中にraspberry Pi zero とRPi-Cam-web-Interfaceで本物の監視カメラにいたしました。

この製品の材質は主にプラスチックですが、ぱっと見ただけでは本物のように見えます。その上、太陽電池セルと自己点滅型LEDによって昼間は電池無しで赤いLEDが点滅します。ですので、いかにも「録画監視中ですよ！」と言う雰囲気を醸し出しています。別売の充電式単３電池２本をセットすれば夜もLEDを点滅することができるみたいです。

これを本物の監視カメラに改造しました。

今回はインターネット回線が無い場所に設置しましたのでzero にアクセスポイントを兼任してもらい、カメラインターフェースのコントロール画面にアクセスできるようにしました。

購入したダミーカメラは大きくわけて５個のパーツに分解できます。本体の中は広くはありませんが、空洞になっていますのでzero を配置するスペースは確保できます。また、少し加工が必要ですが前面のダミーカメラモジュールを本物のカメラモジュールへ交換することができます。さらにダミーの照明用赤外線LEDを本物にしてしまう事も一瞬頭に浮かびましたが、熱で筐体が溶けてしまいそうなので却下しました。

ソーラーセルがついていますが、残念ながらraspberry Pi zeroを駆動できそうにないので、電源は別途用意が必要です。(結果、ソーラーセルは使用しません)

OFFLINEで使用するのでリアルタイムクロックを装着しました。
Raspberry Pi 用のDS3231 RTC Real Time Clockモジュールが手元にありましたので、これを使用しました。
このモジュールはZero のGPIO　１,3,5,7Pinに直接装着できます。WiFi環境下で使用するのであれば、このRTCは必要ありません。カメラモジュールとLED、電源をつなげるだけでOKです。

ダミーカメラの前面は保護ガラスが入っている黒いフードカバーとダミーLED赤外線照明およびダミーカメラモジュールに分解できます。ダミーカメラモジュールの代わりに本物のカメラモジュールをとりつけるために加工が必要です。

ダミーカメラモジュールの一部を切断することも考えましたが、黒い板状の物を切り抜いて作成することにしました。DVDの黒いケースが材料としてぴったりで、ハサミで切り抜いてカメラモジュール取り付けのアタッチメントとしました。

完成後カメラの画像をチェックして初めて気づきましたが、周囲が暗くなると前面に付いている保護ガラスに自己点滅型LEDの光が反射して画像に写ってしまいます。
これはでは都合が悪いので前面に付いている丸い保護ガラスを外しました。フード状のこの部品も３つに分解できます。
レンズがフードの奥になるので、魚眼レンズの等のカメラモジュールを装着した場合、解像度によっては画像の４隅の一部がケースに遮られて写らないことがあります。

上記の追加基盤ですが、赤色自己点滅型LEDの点滅の周期がイマイチ気に入らなかったので普通の(自己点滅型ではない)LEDをzeroのGPIOから点滅制御できるよう回路を追加してみました。また、CDSセンサーをソーラーセルのそばに新たに取り付け、オペアンプを利用して照度センサーも追加しました。ただ、現時点では明るさによってLEDの照度を切り替えるぐらいなので、苦労の割にメリットはあまりありませんでした。（こういう事を私の住んでいる地方の方言で「おへんなし」と言います）

■ソフトウエアのインストール

raspberry-pi-OSをhttps://www.raspberrypi.org/downloads/raspberry-pi-os/ こちらからダウンロードしてbalenaEtcher https://www.balena.io/etcher/でフラッシュカードに書き込みます。

Raspberry Pi OS (32-bit) Lite
Minimal image based on Debian Buster
Version:May 2020
Release date:2020-05-27
Kernel version:4.19
Size:432 MB
2020-05-27-raspios-buster-lite-armhf.zip

こちらを使わせてもらいました

自宅のWifi環境でSSHを使い接続して作業しました。SDカード /boot に2つのファイル作成します。

ファイル名: ssh   　　　             //中身は無し,SSHサーバが自動起動する
ファイル名: wpa_suppliant.conf      //UTF8N LF コード　wifiへ接続
              country=JP
              ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
              update_config=1
              network={
           ssid="your SSID"        //SSDI
           psk="your PASSWORD"     //接続のためのパスフレーズ
              }

・RPi カメラモジュールをつなぎ、フラッシュメモリーをセットしてzeroを起動します。rspi-configを起動して各種設定を行います

$ sudo raspi-config
・camera support 5 Interfaceing OPtions - P1 Camera - Enable
・I2c support 5 Interfaceing OPtions - P5 I2C - Enable
・password change 1 Change User Password
・hostname 2 Network Options - N1 Hostname
・time zone 4 Localisation Options -I2 Change Time Zone - Asia - Tokyo
・Expand Filesystem 7 Advanced Options - A1 Expand Filesystem
・GPU memory 7 Advanced Options - A3 Memory Split - 128 --> 16

以上を設定した後にRPi-Cam-Web-Interfaceをインストールします。蛇足になりますが、安全のためにsshの待受ポートは設定変更した方が良いと思います。

・RPi-Cam-Web-Interfaceインストールは基本的にweb　https://elinux.org/RPi-Cam-Web-Interface　に書いてある通りに行いました。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get dist-upgrade
$ sudo apt-get install git
$ git clone https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface.git
$ cd RPi_Cam_Web_Interface
$ sudo ./install.sh

web serverはlighttpを選択しました。

スタンドアロンで運用するためアクセスポイントソフト・DHCPサーバ設定を行います。なかなかうまく行かず、かなり試行錯誤しました。私の頭の中にある旧型低速 CPUが処理の限界を超えていましたので、記述が正確ではないかもしれません。

・ hostapd アクセスポイントソフトウエア設定　(参考URL) https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/wireless/access-point-routed.md

$ sudo apt-get install hostapd
$ sudo systemctl unmask hostapd
$ sudo systemctl enable hostapd
$ sudo vim.tiny /etc/hostapd/hostapd.conf     //エディタで編集します
       country_code=JP
       interface=wlan0
       ssid=NewSSID                //新たなSSIDをセット
       hw_mode=g
       channel=7
       macaddr_acl=0
       auth_algs=1
       ignore_broadcast_ssid=0
       wpa=2
       wpa_passphrase=NewPassWord　//新たなパスフレーズ
       wpa_key_mgmt=WPA-PSK
       wpa_pairwise=TKIP
       rsn_pairwise=CCMP

・インターフェースアドレスの固定　(管理画面をアクセスするアドレスになります)

今回は 172.25.2.1 に設定しました

$ sudo vim.tiny /etc/dhcpcd.conf　　　　//エディタで編集、最下行に追記
        …
       interface wlan0
       static ip_address=172.25.2.1/24  //お好きなネットーワークアドレス
       nohook wpa_supplicant

・ isc-dhcp-server　DHCPサーバインストール (参考URL) https://qiita.com/homines22/items/cccd711c9a77680d1e2c

ネットワーク: 172.25.2.0 サブネットマスク:255.255.255.0 の設定を行いました

$ sudo apt-get install isc-dhcp-server
$ sudo vim.tiny /etc/dhcp/dhcpd.conf    //エディタで編集
        …
       #option definitions common to all supported networks...
       #option domain-name "example.org";              //コメントアウト
       #option domain-name-servers ns1.example.org, ns2.example.org;　
                                                       //コメントアウト
        …
       authoritative;   //#を外す
                        // 最下行に追記
       subnet 172.25.2.0 netmask 255.255.255.0 {
       range 172.25.2.2 172.25.2.20;
       option broadcast-address 172.25.2.255;
       max-lease-time 7200;
       ignore declines;
       }

$ sudo vim.tiny /etc/default/isc-dhcp-server //エディタで編集
                                             //最終行を変更
       INTERFACESv4 = "wlan0"
       INTERFACESv6=""

・isc-dhcp-server 起動問題を解決　(参考URL)

https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=170758

$ sudo vim.tiny /etc/systemd/system/isc-dhcp-server.service
       [Service]
        …
       // Restart=no ------>この行を下記２行へ書き換え
       Restart=on-failure
       RestartSec=5

       // 最下行に追記
       [Install]
       WantedBy=multi-user.target

$ sudo systemctl enable isc-dhcp-server.service

・ipv6 無効化

$ sudo vim.tiny /etc/sysctl.conf　　//エディタで編集
       // 最下行に追記
       net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1

・

リアルタイムクロック設定  RTC DS3231

  (参考URL) https://www.sigmdel.ca/michel/ha/rpi/guide_buster_03_en.html#rtc

$ sudo vim.tiny /boot/config.txt   //エディタで編集
  ...
  # Uncomment some or all of these to enable the optional hardware interfaces
       dtparam=i2c_arm=on
       #dtparam=i2s=on
       #dtparam=spi=on
       dtoverlay=i2c-rtc,ds3231　　　　　//追記します
 
$ sudo shutdown -r now                 //再起動

インストールされたかチェック
$ ls /dev/rt*                          //デバイスファイル作成されたか
       /dev/rtc  /dev/rtc0

$ sudo hwclock --verbose               //下記の表示がされるか
       hwclock from util-linux 2.33.1
       System Time: 1573672406.546382
       Trying to open: /dev/rtc0
       Using the rtc interface to the clock.
       Assuming hardware clock is kept in UTC time.
       Waiting for clock tick...
       ioctl(3, RTC_UIE_ON, 0): Invalid argument
       Waiting in loop for time from /dev/rtc0 to change
       ...got clock tick
       Time read from Hardware Clock: 2019/11/13 19:13:28
       Hw clock time : 2019/11/13 19:13:28 = 1573672408 seconds since 1969
       Time since last adjustment is 1573672408 seconds
       Calculated Hardware Clock drift is 0.000000 seconds
       2019-11-13 15:13:27.408018-04:00
     
 起動時にRTCから時間を読み込み
$ sudo vim.tiny /lib/udev/hwclock-set
       #!/bin/sh
       # Reset the System Clock to UTC if the hardware clock from which it
       # was copied by the kernel was in localtime.
                                    
       dev=$1
                                         
       #if [ -e /run/systemd/system ] ; then //コメントアウト
       #    exit 0                     　　　 //コメントアウト
       #fi                                   //コメントアウト                    ...

RTC初期設定
$ sudo date -s "2020/06/29 22:53:00"   //現在の日付・時刻をセット
$ hwclock -w && date && hwclock -r     //RTCに書込

■　追加ハードの設定　（ここからは賢明な読者の方には不要な記述です。労力が多くて得るものが少ないです。）

zeroのGPIO pin1~pin12を使用します。GPIO18（OUTPUT)が自己点滅型LEDに変わる赤色通常LEDのコントロール。GPIO17(INPUT)が光センサーからの入力になります。

・wiring pi インストール (参考URL) http://wiringpi.com/download-and-install/

$ sudo apt-get install wiringpi

・system起動時に赤色LED点滅

$ sudo vim.tiny /etc/rc.local      //エディタで編集　
       // exit 0 の前に追記:
       gpio mode 1 pwm
       gpio pwm-ms
       gpio pwmc 4095
       gpio pwmr 4096
       gpio pwm 1 100

・ 明るさによりLEDの照度を変更

$ vim.tiny /SOME/PATH/illuminance_led.sh   //新しいファイルを作成
　　　　!/bin/bash
       var=`gpio -g read 17`
       if [ "$var" = 1 ]
       then
       gpio pwm 1 100
       else
       gpio pwm 1 10
       fi
$ chmod +x /SOME/PATH/illuminace_led.sh   //実行権をつける

$ sudo corontab -e                  //rootでcronへ登録
       5 * * * * /SOME/PATH/illuminance_led.sh  //追記　5分ごとに実行

ソフトでLEDを点滅させているので、ひと目でraspberry pi zeroが動いているか否か分かる利点はあります。