Дипломная работа: Разработка системы видеонаблюдение на базе Raspberry Pi

Содержание

Введение
1 Общая часть
1.1 Raspberry pi
1.2 Применение Raspberry pi
1.3 Базовые модели
1.4 Модели мини-компьютеров
1.5 Сравнение трех популярных платформ разработки: ArduinoUno,
BeagleBone, RaspberryPi
2 Практическая часть
2.1 Система видеонаблюдения с помощью RaspberryPi
2.2 Система видеонаблюдения через интернет
3 Безопасность жизнедеятельности
3.1 Анализ условий труда в центре видеонаблюдения
Расчет естественного освещения в производственном помещении
3.3 Расчет искусственного освещения в рабочей зоне
3.4 Меры защиты от опасности поражения электрическим током
4 Технико-экономическое обоснование
Заключение
Список использованной литературы

1 Общая част
1.1 Raspberry Pi
Raspberry Pi является одноплатным компьютером, размером с кредитную
карту, разработанным с целью обучения базовым компьютерным наукам в
школах. Raspberry имеет систему Broadcom, которая включает процессор
ARM1176JZF-S 700 MHz (прошивка включает в себя ряд "Turbo" режимов, так
что пользователь может попытаться разогнать скорость вплоть до 1 ГГц, не
влияя на гарантию, данную производителем), VideoCore IVGPU, и изначально
поставляется с 256 либо с 512 мегабайтами оперативной памяти. Устройство не
включает в себя встроенный жесткий диск или твердотельный накопитель
Окончание таблицы 2 Операционные cиcтеь:
Debian GNU / Linux
,Fedora
,
Arch Linux ARM
,
RISC OS
Модель А и модель B являются прототипами к оригинальным моделям
британской образовательной модели BBCMicro Computer, разработанной на базе
компьютеров Acorn, первоначально содержащих процессоры типа ARM
(современная архитектура RaspberryPi) и операционную систему RISCOS.
В модели А 128 МБ выделено по умолчанию для GPU и 128 Мб для работы
процессора. На первой модели в 256 Мб три различных возможно три различных
сплита. По умолчанию сплит составляет 192 Мб (CPURAM), что должно быть
достаточной для автономного декодирования видео 1080p. Сравнительно Nokia
701 использует 128 Мб для Broadcom VideoCore IV. Для B модели с 512 Мб
оперативной памяти разработан новый стандарт деления памяти
(arm256_start.elf, arm384_start.elf, arm496_start.elf) для 256MB, 384MB и 496MB
Процессор RAM (256 Мб, 128 Мб и 16 Мб видеопамяти).
Кэш второго уровня имеет 128 Кб, в основном, используется GPU, а не
CPU (модель B) также содержит 15-контактный MIPI HYPERLINK
("http://en.wikipedia.org/wiki/Camera_interface"\o "Интерфейс камеры")интерфейс камеры
(CSI) разъем,
который на данный момент не поддерживается, но планируется выпуск
подходящего модуля камеры в ближайшем будущем [5].
Поддержка ЖК-панелей доступна в аппаратном DSI
разъеме интерфейса мобильного процессора
MIPI, идет процесс разработки необходимого программного
обеспечения.
Поддерживаемые цифровые резолюции видео:
640 × 350 EGA http://en.wikipedia.org/wiki/Enhanced_Graphics_Adapter;
640 × 480 VGA http://en.wikipedia.org/wiki/Video_Graphics_Array;
800 x 600 SVGA http://en.wikipedia.org/wiki/Super_video_graphics_array;
1024 × 768 XGA http://en.wikipedia.org/wiki/XGA;
1280 × 720 720p HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/High- definition_television"
"High-definition_display_resolutions"\o
"Телевидение высокой четкости" HDTV ;
1280 × 768 WXGA
Variant;
1280 × 800 WXGA
Variant;
1280 × 1024 SXGA http://en.wikipedia.org/wiki/SXGA;
1366 × 768 WXGA
Variant;
1400 × 1050 SXGA + http://en.wikipedia.org/wiki/SXGA%2B;
1600 × 1200 UXGA http://en.wikipedia.org/wiki/UXGA;
1680 × 1050 WXGA + http://en.wikipedia.org/wiki/WXGA%2B;
1920 × 10801080p HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/High-
definition_television" \l "High-definition_display_resolutions" \o "Телевидение
высокой четкости" HDTV ;
1920 × 1200 WUXGA .
Кроме того поддерживаются поколения 576i
и 480i
композитных видеосигналов для:
PAL -BGHID http://en.wikipedia.org/wiki/Pal;
PAL-M http://en.wikipedia.org/wiki/PAL-M;
PAL-N http://en.wikipedia.org/wiki/PAL-N;
NTSC http://en.wikipedia.org/wiki/NTSC;
NTSC-J http://en.wikipedia.org/wiki/NTSC-J.

Новые версии прошивки предлагают возможность выбора между пятью
режимами разгона ("турбо") пресетов, которые при включении пытаются
осуществить максимальную производительность из SoC без ущерба для срока
службы Pi. Это делается путем мониторинга температуры ядра чипа, и загрузки
процессора при динамически изменяемой тактовой частоте и напряжении ядра.
Пять параметров работы:
"None"; 700 MHz ARM, 250 MHz core, 400 MHz SDRAM, 0 overvolt;
"Modest"; 800 MHz ARM, 300 MHz core, 400 MHz SDRAM, 0 overvolt;
”Medium" 900 MHz ARM, 333 MHz core, 450 MHz SDRAM, 2 overvolt;
"High"; 950 MHz ARM, 450 MHz core, 450 MHz SDRAM, 6 overvolt;
"Turbo"; 1000 MHz ARM, 500 MHz core, 500 MHz SDRAM, 6 overvolt [4].
Программное обеспечение использует сиcтему Linux
для основы ядра операционной системы
. Также для использования
рекомендуются оптимизированные свободные операционные системы:
http://en.wikipedia.org/wiki/AROS;
4.0;
http://en.wikipedia.org/wiki/Android_4.0;
Arch Linux ARM;
Squeeze;
OS;
Linux;
Chrome;
OS Pi;
Fedora http://en.wikipedia.org/wiki/Fedora_(operating_system);
Remix http://en.wikipedia.org/wiki/Raspbian;
(DebianWheezy)ARM (ранее
ARMedslack);
OS;
http://en.wikipedia.org/wiki/RISC_OS;
http://en.wikipedia.org/wiki/FreeBSD;
http://en.wikipedia.org/wiki/NetBSD.

К числу используемых периферийных устройств для RaspberryPi относятся
Gertboard, клавиатура, предназначенная для образовательных целей и
расширяющая RaspberryPi в GPIO контактах, что позволяет взаимодействовать и
контролировать светодиоды, переключатели аналоговых сигналов, датчиков и
других устройств. Она также включает в себя дополнительный Arduino
совместимый контроллер для
взаимодействия с Pi.

1.2 Применение Raspberry Pi
Одним из основных достоинств Raspberry Pi является соотношение
качества продукта и его стоимости. Конечно, мини-пк не такой мощный, как
современные компьютеры, но он замечательно подходит для обучения
компьютеру и работе с ним, для решения практических задач, работы с
интернетом, проигрывания видео-файлов, прослушивания аудио-файлов. Так же
не стоит забывать, что потребляемая мощность миниатюрного компьютера во
много раз меньше, чем у его «большого брата» (Raspberry Pi - 1 Вт, обычный
системный блок - по меньшей мере 250 Вт).
В первую очередь, Raspberry Pi обозначают как компьютер, рассчитанный
для изучения базовых компьютерных наук в школе. Так как цена на мини-
компьютер очень мала по сравнению со стационарными компьютерами, то мини-
пк может без проблем подойти для бюджета учреждений в образовательной
сфере. Raspberry Pi позиционируется еще и как дешевое решение для
начинающих разработчиков [2]. Если рассматривать устройство с точки зрения
удовлетворительной мощности, низкого энергопотребления и малой
себестоимости, то его можно использовать как личный мини-сервер. В интернете
можно без труда найти требуемое программное обеспечение и его настройки под
операционную систему Linux. При помощи правильных настроек Linux-
приложения squid, Raspberry Pi можно использовать как сетевой маршрутизатор.
Так как аналоги сетевых маршрутизаторов очень дорогие и требуют специально
обученного человека, не всем это по карману.Pi - идеальный компьютер для
постановки различных экспериментов. SPC является первым доступным
техническим решением такого размера, которое можно использовать
повсеместно для программирования на человеческих языках (Basic и Python
установлены по умолчанию) и в качестве микроконтроллеров для управления
робототезированными устройствами.Pi можно легко приспособить под торрент-
сервер, так как дисковое пространство не сложно увеличить (во-первых, во все
модели входит слот для карт памяти; во-вторых, через интерфейс USB можно
подключить внешний жесткий диск). Для этого монитор не нужен, а к торрент-
серверу можно будет подключиться через удаленный доступ с другого
компьютера.

1.3 Базовые модели
Pi - это миниатюрный, размером с кредитную карту, ультра дешёвый
компьютер, созданный Дэвидом Брабеном. Устройство работает на процессоре
ARM1176JZF-S с тактовой частотой 700 MHz, имеет 256MB памяти, видеочип
Broadcom VideoCore IV; разъемы - LAN, USB, HDMI, RCA Video, Audio и разъем
под SD-карту, которая используется в качестве внешнего накопителя. Очевидно,
что все, что нужно есть в наличии, пользователю остается только подключить
Рисунок 2- Разъемы Paspberry Pi

Технические характеристики:
Базовая модель «A»:
1) Процессор - ARM11 [ARMv6];
2) Память - 256MB SDRAM, интегрирована в CPU;
3) Графическое ядро с поддержкой OpenGL ES 2.0;
4) Модель CPU - BCM2835;
5) Тактовая частота - 700MHz;
6) Модель GPU - интегрированное видео ядро;
7) Аудио подсистема - интегрирована в CPU;
8) Интерфейсы - HDMI, USB, видео RCA, UART, JTAG, ISP, I2C;
9) Слот для карты памяти SD/MMC/microSD;
10) Open software (Debian, Fedora, Arch Linux RISC OS, Android, Firefox OS,
Iceweasel, KOffice, Python).
Рисунок 3- Модель А
Модель «B»:
1) Процессор - ARM11 [ARMv6];
2) Память: 256MB SDRAM, интегрирована в CPU;
3) Графическое ядро с поддержкой OpenGL ES 2.0;
4) Модель CPU - BCM2835;
5) Тактовая частота - 700MHz
6) Модель GPU - интегрированное видео ядро;
7) Аудио подсистема - интегрирована в CPU;
8) Интерфейсы - HDMI, USB, видео RCA, Ethernet, UART, JTAG, ISP, I2C;
9) Слот для карты памяти SD/MMC/SDIO;
10) Дополнительный встроенный USB-концентратор (2 порта);
11) Open software (Debian, Fedora, Arch Linux RISC OS, Android, Firefox OS,
Iceweasel, KOffice, Python).

Ранние версии Raspberry Pi работали под управлением операционной
системы Ubuntu, но в релизе, который вышел в феврале 2012 года, по умолчанию
используется Debian Linux. Конечно, это не значит, что вы не сможете
установить нужную вам систему - ведущие производители дистрибутивов,
немедленно заявили о поддержке Raspberry Pi. Сейчас к установке доступны
Fedora и Arch LINUX ARM, но разработчики постоянно расширяют список
поддерживаемых операционных систем.
В качестве монитора можно использовать любой монитор, имеющий
HDMI-вход, хотя многие пользователи утверждают, что наиболее полно
потенциал устройства раскрывается на TFT-панелях с диагональю более 40
дюймов.
Запуск операционной системы проходит в обычном режиме, опытные
пользователи Linux могут увидеть рабочую среду, которая ничем не отличается
от окружения на «настоящих компьютерах». Там есть рабочий стол, офисный
пакет OpenOffice, браузеры Opera, Midori и FireFox, нужные программы и
дистрибутивы. Другими словами - вы сразу можете начать работать (решая
задачи по программированию) или развлекаться (прослушивание музыки,
просмотр фильмов, игры и пр.). Видео поддерживает Full-HD Video, которое на
большом экране выглядит особенно впечатляюще.
Очевидное применение данного компьютера - использование в качестве
домашнего медиацентра. После установки всех кодеков и расширений, система
великолепно справляется с показом любых видеоформатов и проигрыванием
музыки. Если добавить сюда возможность выхода в интернет и широкий
инструментарий для редактирования офисных документов, то становится
понятным, что данная конфигурация может удовлетворить большую часть
обычных пользователей.
Кроме плюсов данного устройства существуют и недостатки. Кто-то
сочтет устройство откровенно сырым - особенности дистрибутива Debian не
позволяют выполнять некоторые задачи, которые на аналогичном оборудовании,
но в другой операционной системе выполняются прекрасно. Например,
отсутствует Flash и возможность работы с HTML5.....