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Raspberry Pi: Offizielle Kamera zur Heim-Überwachung nutzen

14.02.2016 | 09:33 Uhr |

Das offizielle Kameramodul für den Raspberry ist klein und bietet andererseits eine genügend hohe Auflösung, um als unauffällige Überwachungseinheit zu arbeiten. Der Artikel erklärt Schritt für Schritt, wie das funktioniert.

Das kleine Kameramodul für den Raspberry Pi kann in der beachtlichen Auflösung von 2592 x 1944 Pixeln aufnehmen. Linse und Raspberry selbst sind ausreichend kompakt, um versteckt im Haus das Geschehen zu überwachen. Sie passen aber auch problemlos in wetterfeste Gehäuse, um eine Überwachung von Außenanlagen zu ermöglichen. Auf den nächsten Seiten lesen Sie, wie Sie sich eine persönliche Überwachungsanlage zusammenbauen.

Konzept und Zutaten für die günstige Heim-Überwachung

Sofern Sie bereits einen Raspberry Pi der ersten oder zweiten Generation besitzen, benötigen Sie lediglich zusätzlich das Kameramodul. Um die 30 Euro müssen Sie bei den einschlägigen Elektronikversendern dafür einrechnen (etwa bei Amazon ). Damit die Kameraeinheit möglichst unauffällig im Haus genutzt werden kann, sollten Sie dem Board außerdem ein WLAN-Modul spendieren. Ein Wi-Fi-Dongle für die USB-Schnittstelle kostet noch einmal maximal zehn Euro. Das Kameramodul selbst besteht nur aus dem Sensor, der auf einer kleinen Platine untergebracht ist, sowie einem fest damit verbundenen Datenkabel. Sie benötigen also zusätzlich ein Gehäuse für die Kamera, die dann auch gleichzeitig den Sensor hält. Wenn Sie mit der Überwachungskamera erst in die Welt des Raspberry einsteigen wollen, kaufen Sie zusätzlich die Platine selbst (am besten Modell 2), eine SD-Speicherkarte (Micro- SD-Speicherkarte für das Modell 2) und ein Netzteil für den Micro-USB-Anschluss. Zusätzlich ist noch ein Gehäuse für den Raspberry zu empfehlen. Oder Sie packen alles zusammen in ein im Handel erhältliches Kameragehäuse für den Außeneinsatz.

Damit die Kamera ihre Arbeit verrichten kann, muss ein Betriebssystem auf dem Raspberry laufen. Es gibt verschiedene Ansätze, um das System als Überwachungseinheit zu nutzen. Eine klassische Kombination ist Raspbian als Betriebssystem und die Software Motion als Steuerung für das Kameramodul. Allerdings ist Motion selbst nicht so weit, um die Raspberry-Kamera direkt zu unterstützen. Damit diese Kombination funktioniert, muss eine speziell angepasste Version eingesetzt und installiert werden, die wiederum einige Abhängigkeiten besitzt.

Auf dem Board des Raspberry Pi 2 ist der Anschluss für die Kamera vorbildlich beschriftet und liegt neben der HDMI-Buchse.
Vergrößern Auf dem Board des Raspberry Pi 2 ist der Anschluss für die Kamera vorbildlich beschriftet und liegt neben der HDMI-Buchse.

Ein zweiter Ansatz nutzt ein bereits spezialisiertes Betriebssystem, dessen einzige Aufgabe in der Steuerung der Kamera besteht. Der Vorteil: Einrichtung und Nutzung sind technisch wesentlich einfacher. Der Nachteil: Der Raspberry dient ausschließlich als Surveillance Station und kann keine weiteren Aufgaben erfüllen. Die Frage ist indes, ob zusätzliche Aufgaben für eine Platine, die sich in einem Kameragehäuse außen am Haus befindet, überhaupt noch realistisch sind? Dieser Workshop entscheidet sich deshalb für ein noch recht junges Projekt, das die Raspberry-Hardware zur monofunktionalen Überwachungsstation macht.

Kameramodul und Raspberry verbinden

Die Kamera ist zwar klein und empfindlich, der Zusammenbau von Kameramodul und Raspberry dennoch nicht besonders schwierig. Sie erhalten das Modul in einer Versandhülle, welche statische Ladung verhindert. Bevor Sie sich an den Zusammenbau machen, sollten Sie sich unbedingt erden, um eine Beschädigung des Bauteils zu vermeiden. Fassen Sie dazu etwa kurz den Heizkörper an. Wenn Sie ganz sicher gehen wollen, besorgen Sie sich aus dem Fachhandel ein Antistatikarmband. Je nach Modell finden Sie die Anschlüsse auf dem Board an verschiedenen Stellen.

Raspberry 2: Nutzen Sie bereits den Raspberry Pi 2, befindet sich der Anschluss für die Kamera zwischen HDMI-Port und Audioausgang. Ziehen Sie die kleine weiße Klemme vorsichtig nach oben, und führen Sie das Datenkabel nun in den kleinen Schlitz ein. Die Kontakte zeigen in Richtung HDMI-Anschluss. Schieben Sie danach die Klemme vorsichtig nach unten. Damit ist die Verbindung hergestellt.

Raspberry 1: Auf dem Board der ersten Generation befindet sich der Anschluss zwischen HMDI- und Ethernet-Buchse. Die Vorgehensweise ist identisch. Die blaue Seite des Datenkabels muss in Richtung Ethernet-Anschluss zeigen.

Der Anschlusstyp ist beim ersten Raspberry Pi identisch. Hier klemmen Sie das Datenkabel aber zwischen Ethernet-Port und HDMI-Buchse.
Vergrößern Der Anschlusstyp ist beim ersten Raspberry Pi identisch. Hier klemmen Sie das Datenkabel aber zwischen Ethernet-Port und HDMI-Buchse.

Die Software Motion Pie auf dem Raspberry Pi installieren

Laden Sie sich zuerst das Image von Motion Pie auf Ihren Linux-Rechner. Dazu besuchen Sie Github und wählen dort die Datei, die zu Ihrem Raspberry passt (Modell 1 oder 2). Nach der Übertragung klicken Sie doppelt auf die Datei. Mit Klicken und Ziehen entpacken Sie das im Archiv gespeicherte Image in ein Verzeichnis Ihrer Wahl. Wenn Sie bereits mit dem Raspberry und Image-Dateien gearbeitet haben, kennen Sie die Prozedur: Damit das System starten kann, wird die Datei zunächst auf die Speicherkarte übertragen. Der Entwickler stellt im Wiki zum Projekt ein kleines Script zur Verfügung, das unerfahrenen Anwendern alle Arbeiten abnehmen soll. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „writeimage.sh“, und speichern Sie die Datei auf Ihrem Linux-System.

Im Dateimanager (etwa Nautilus oder Nemo) klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Download und nutzen das Kommando „Eigenschaften“. Hier kennzeichnen Sie die Datei als ausführbar.

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Im nächsten Schritt ermitteln Sie, unter welchem Gerätenamen die Speicherkarte zu erreichen ist. Diese Info benötigen Sie in jedem Fall, gleich ob Sie das Script nutzen oder den konventionellen Weg zur Installation beschreiten. Legen Sie die Karte also in das Lesegerät ein. lsblk listet alle vorhandenen Datenträger auf; anhand der angezeigten Größe sollte die Karte eindeutig zu identifizieren sein. Um das Script für die Installation zu benutzen, öffnen Sie ein Terminal, wechseln in das Verzeichnis, in dem das Script liegt, und verwenden diesen Befehl:

./writeimage.sh -d /dev/sd[x] -i "/Pfad/zum/Image/Name.img"  

Statt „[x]“ verwenden Sie die ermittelte Laufwerkskennung. Das Script erledigt nun alle weiteren Schritte, ohne dass Sie eingreifen müssten. Alternativ nutzen Sie das bewährte Kommando „dd”:

sudo dd if=/Pfad/zum/Image/Name.img of=/dev/sd[x]  

Nach der Kopie entnehmen Sie die Speicherkarte und setzen diese in den Raspberry ein. Verbinden Sie das Gerät mit der Stromversorgung. Nachdem das System gestartet ist, können Sie es erstmals per Browser aufrufen. Dazu geben Sie in dessen Adresszeile die IP-Adresse des Raspberry ein, die Sie am schnellsten über den Router ermitteln.

Motion Pie zeigt bereits auf der Startseite das aktuelle Bild. Um die Optionen zu erreichen, klicken Sie auf den Schlüssel am oberen Rand. Als Benutzernamen geben Sie admin ein. Unmittelbar nach der Installation ist noch kein Passwort vergeben. Holen Sie dies am besten sofort nach. Motion Pie kennt zwei Benutzerkonten. Einmal den Administrator, der Änderungen am System vornehmen kann. Zum anderen aber auch einen einfachen Benutzer, der Zugriff auf die Bilder bekommt. Beide Benutzerkonten müssen also nicht notwendigerweise identisch sein. Ändern Sie die Namen und Passwörter nach Wunsch, und bestätigen Sie mit „Apply“.

Bei intensivem Gebrauch wird auf der SD-Karte des Raspberry Pi schnell der Speicher knapp. Richten Sie dann etwa eine Verbindung zu einem NAS-Server ein.
Vergrößern Bei intensivem Gebrauch wird auf der SD-Karte des Raspberry Pi schnell der Speicher knapp. Richten Sie dann etwa eine Verbindung zu einem NAS-Server ein.

Das Funknetz des Raspberry Pi aktivieren

Um den Zugriff per WLAN zu ermöglichen, loggen Sie sich als Administrator in das System ein und wählen die Option „Show Advanced Settings“. Damit wird der Abschnitt „Network“ sichtbar. Hier können Sie dem System eine feste IP-Adresse zuweisen und noch wichtiger: Dort aktivieren Sie den Zugriff per WLAN. Klicken Sie den betreffenden Schalter an, und geben Sie den Namen des Netzwerks (SSID) und das Kennwort ein. Als Verschlüsselung wird WPA und WPA2 unterstützt. Der Netzwerkname sollte keine Leerzeichen enthalten. Mit einem Klick auf „Apply“ übernehmen Sie die Änderungen. Danach verbinden Sie sich mit einem Mobilgerät per WLAN mit dem Raspberry. Ist dieser erfolgreich, entfernen Sie das Ethernet-Kabel. Ihre Überwachungseinheit ist damit einsatzbereit. Sie können die Komponenten in einem Kameragehäuse verbauen und die Einheit an den finalen Ort bringen.

Vielfältige Möglichkeiten

Die erweiterten Einstellungen bieten vielseitige Möglichkeiten, die Überwachung im Detail zu steuern:

Tipp 1: Je nach Aufnahmeintervall wird das Dateivolumen der Bilder schnell die Speicherkapazität der SD-Karte übersteigen. Wenn Sie Bilder und Videos auf einem Server speichern wollen, hinterlegen Sie dessen Angaben unter „File Storage“. Unter „Storage Device“ entscheiden Sie sich für „Network Share“. Damit öffnen sich die weiteren Optionsfelder. Weniger erfahrene Anwender orientieren sich bei den Angaben am besten an den Eigenschaften einer funktionierenden Netzwerkfreigabe, die sie über den Linux-Dateimanager einsehen können. Die Abbildung oben zeigt ein Beispiel für eine korrekt ausgefüllte Netzwerkressource. Bei der Eingabe der Daten sollten Sie sorgfältig arbeiten. Falsche Angaben führen dazu, dass die Kamera nicht mehr aufnimmt.

Tipp 2: Zur diskreten Überwachung stört das deutlich sichtbare Licht des Kameramoduls. Dieses schalten Sie unter den „Expert Settings“ im Punkt „Enable CSI Camera Led“ aus.

Tipp 3: Sofern Sie keine Änderungen vornehmen, nimmt die Kamera das Bild permanent auf und zeigt es im Back-End an. Unter „Video Streaming“ können Sie sich die URL des Streams in die Zwischenablage kopieren. Damit laden Sie die Übertragung auf Wunsch in ein Programm wie etwa den VLC-Player.

Die Konfigurationsoberfläche zeigt die URLs für das aktuelle Bild. Damit binden Sie dieses auf einer Webseite ein oder betrachten den Stream in einem Player.
Vergrößern Die Konfigurationsoberfläche zeigt die URLs für das aktuelle Bild. Damit binden Sie dieses auf einer Webseite ein oder betrachten den Stream in einem Player.

Tipp 4: Ihnen genügen Standbilder? Dann aktivieren Sie „Still images“. In den Optionen legen Sie die Bildqualität fest und definieren das Aufnahmeintervall. Im Listenfeld entscheiden Sie sich für ein zeitgesteuertes Intervall und legen es anschließend in Sekunden fest.

Tipp 5: Es gibt auch die Option, dass die Kamera nur dann fotografiert, wenn sich etwas bewegt. In diesem Fall aktivieren Sie „Motion Triggered“. Danach müssen Sie aber auch die nachfolgende Option aktivieren: „Motion Detection“. Die dort vorgegebenen Werte sind sinnvoll ausgewählt. Über den Schieberegler legen Sie die Empfindlichkeit fest.

Je geringer der Wert, umso empfindlicher ist die Einstellung. Das kann aber auch zu einer Menge an Falschaufzeichnungen führen. Am besten experimentieren Sie empirisch, bis Sie zufrieden sind. Wenn Sie die Bewegungserkennung aktiviert haben, ist auch der Bereich „Motion Movies“ auswählbar. Damit nehmen Sie Bewegtbilder auf. Über die maximale Dauer (voreingestellt ist der Wert 0, was keine Beschränkung bedeutet), die Qualität sowie die Aufbewahrungszeit (Preserve Movies) steuern Sie, wie viel Speicherplatz benötigt wird.

Tipp 6: Damit Sie nicht rund um die Uhr aufnehmen, stellen Sie unter „Working Schedule“ einen Zeitplan auf. Markieren Sie die Wochentage, und tragen Sie jeweils einen Zeitraum ein. Über das Listenfeld am unteren Rand steuern Sie, ob innerhalb oder außerhalb dieser Zeit auf Bewegungen geachtet wird.

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