帶有Raspberry Pi Zero和移動熱點的便攜式視頻流系統(tǒng)
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在筆記本電腦或臺式機等服務(wù)器級機器上進行網(wǎng)絡(luò)廣播是例行公事，而且并不引人注目。通過調(diào)制解調(diào)器端口轉(zhuǎn)發(fā)進行流式傳輸同樣簡單。然而，更具挑戰(zhàn)性的是僅使用手機作為 Wi-Fi 熱點和緊湊型 Raspberry Pi Zero 而不是全尺寸計算機來實現(xiàn)穩(wěn)定、長期的網(wǎng)絡(luò)廣播。這是通過僅配備 500MB RAM 和 5MP Pi Zero 攝像頭的 Raspberry Pi Zero 實現(xiàn)的——外形小巧，但功能強大。
這種便攜式系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)提供一對一的流媒體，不依賴專有軟件或付費服務(wù)（超出標準移動互聯(lián)網(wǎng)費用）。流媒體由開源 Motion 軟件提供支持。相同的設(shè)置還可以兼作監(jiān)控工具，捕獲帶有日期和時間戳的入侵者的圖像和視頻，以提高安全性。
Raspberry Pi Zero 網(wǎng)絡(luò)攝像頭系統(tǒng)將緊湊的硬件與開源軟件集成在一起，以提供連續(xù)的視頻流和運動檢測。圖1為樣機。所需組件列在物料清單表格中。
圖 1：作者的 Raspberry Pi Zero 網(wǎng)絡(luò)攝像頭原型除了物料清單表中列出的組件外，還需要基本的焊接工具，包括焊絲、烙鐵和焊膏。
| 物料清單 | |
| 組件 | 數(shù)量 |
| 樹莓派零W | 1 |
| 5MP Pi DSI 零相機 | 1 |
| RPi 相機 DSI 帶狀電纜 | 1 |
| SD 卡（最低 8GB，推薦 32GB） | 1 |
| 2A、5V Raspberry Pi 電源適配器 | 1 |
Raspberry Pi Zero 網(wǎng)絡(luò)攝像頭 – 硬件設(shè)置
該系統(tǒng)由連接到 5MP Pi 攝像頭模塊的 Raspberry Pi Zero 板組成，如圖 1 所示。Pi Zero 通過充當 Wi-Fi 熱點的手機訪問互聯(lián)網(wǎng)。這種緊湊便攜的配置使 Pi Zero 能夠用作網(wǎng)絡(luò)攝像頭或運動檢測系統(tǒng)。
原理圖電路：Raspberry Pi Zero 通過其相機端口連接到相機。
軟件組件：Motion 和 ZeroTier
運動軟件
系統(tǒng)的核心是開源的Motion軟件。它包括一個處理視頻流、運動檢測和錄制的內(nèi)置 Web 服務(wù)器。動作從攝像機捕獲視頻流并實時處理它們。當檢測到運動時，它可以觸發(fā)諸如錄制視頻、拍攝快照、保存在本地或通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)茸鳌?/p>
評估了其他幾種軟件解決方案，包括基于 Python 和 OpenCV 的設(shè)置。然而，除了 Motion 之外，所有其他軟件都被證明對 Raspberry Pi Zero 來說太重了，導(dǎo)致流媒體性能不可靠。
在 Raspberry Pi Zero 上，需要執(zhí)行以下步驟：
$ sudo apt install motion -y # Install motion $ motion -h # Check the version of motion after installation $ sudo systemctl start motion # Start the motion service $ sudo systemctl enable motion # Enable motion to start automatically at boot
要檢查 Motion 是否在本地網(wǎng)絡(luò) （LAN） 上運行，請在連接到同一 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)的任何計算機上打開 Web 瀏覽器并訪問： http://<your_pi_ip_address>：8081
這將顯示來自 Motion 服務(wù)器的實時視頻流。
$ sudo systemctl stop motion # Stop the motion service if needed $ sudo systemctl restart motion # Restart the motion service $ sudo systemctl status motion # Check the status of the motion service $ sudo nano /etc/motion/motion.conf # Open the motion configuration file; most settings are preconfigured and ready to use
大多數(shù)設(shè)置都已預(yù)先配置并可供使用。除非知道確切的修改，否則不需要進行任何更改。偶爾可能會出現(xiàn)丟失文件或目錄，例如 motion.log 或 process_id_file。在這種情況下，應(yīng)創(chuàng)建必要的目錄或文件，應(yīng)用適當?shù)臋?quán)限，并重新啟動服務(wù)。
Motion 軟件非常靈活，所有選項都可以在 motion.conf 文件中配置。應(yīng)仔細閱讀該文件以了解每個選項，例如，如何更改日志文件位置、流式處理端口和其他參數(shù)。為了便于使用，已將示例 motion.conf 文件作為附件包含在內(nèi)。
零層
圖 2 說明了 ZeroTier 如何跨互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建虛擬專用網(wǎng)絡(luò) （VPN） 隧道，允許不同位置的多個設(shè)備安全地通信，就好像它們在同一個本地網(wǎng)絡(luò)上一樣。顯示的關(guān)鍵組件包括標記為 D1 到 D5 的各種設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)接入點（云）、本地設(shè)備的共享熱點以及促進加密通信的 ZeroTier （ZT） 引擎。
圖 2：ZeroTier 示意圖在此設(shè)置中，設(shè)備 D1、D2 和 D3 連接到提供互聯(lián)網(wǎng)訪問的公共熱點。這些設(shè)備使用 ZeroTier 通過公共互聯(lián)網(wǎng)連接虛擬網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備 D4 和 D5 位于不同的遠程位置并通過單獨的網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)，也安裝了 ZeroTier 并加入同一個虛擬網(wǎng)絡(luò)。此配置可確保所有設(shè)備都處于邏輯連接狀態(tài)，無論其物理位置如何。
ZeroTier 在互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建了一個安全隧道，允許在所有連接的設(shè)備 （D1-D5） 之間進行點對點或類似虛擬 LAN 的通信。這種方法適用于遠程設(shè)備訪問、無需傳統(tǒng)VPN的安全通信以及跨不同站點構(gòu)建專用網(wǎng)絡(luò)等場景。
此虛擬網(wǎng)絡(luò)工具可實現(xiàn)跨 Internet 的安全、加密的一對一通信，而無需端口轉(zhuǎn)發(fā)等復(fù)雜配置。它為視頻流創(chuàng)建了一個安全隧道，供世界任何地方的授權(quán)設(shè)備傳輸和訪問。一旦概念明確，過程就很簡單了。
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