ベビーカメラ

Summary

ベッドに寝かせた赤ちゃんを遠隔監視するためのソリューションです。
映像によるリアルタイム配信に加え、部屋の気温・湿度や赤ちゃんが泣いているかどうかを可視化できます。

Architecture

(Raspberry Pi) 配信元マシン

以下のデーモンプロセスを起動します。

• ビデオストリーム配信用プロセス (FFmpeg)
• ボリュームレベル配信用プロセス (Node.js)
• ビデオストリーム配信障害発生時のリブート要求待ち受け用サーバープロセス (Node.js)
  • ビデオストリームの配信が停止する障害は原因不明。 →カメラデバイスの相性の問題であることが判明。別のカメラに変更したところ解決済み。

RTMPサーバー

配信元マシンから受け取ったビデオストリームをRTMPで配信します。
バックグラウンドでビデオストリーム配信障害監視用のデーモンプロセスを走らせ、配信が停止されると配信元に対しリブート要求を投げます。

Webサーバー

サイト表示用の静的コンテンツとHLSによるビデオストリームを提供します。

アプリケーションサーバー

WebSocketサーバーとして以下の役割を担います。

• (From 配信元マシン) マイクから入力されたボリュームレベルを受信
  • 一定時間のボリュームレベルを分析し、赤ちゃんが泣いているかどうかを判定します。
• (To Webブラウザー) ボリュームレベル/気温/湿度を配信
  • 気温と湿度はSwitchBotのAPI経由で取得します。

また、SlackのWebhook経由で通知を行います。

• 一定時間赤ちゃんが泣いていることを検知した時
• 気温と湿度が閾値を超えた時

Dependency

• Raspberry Pi 3 Model B+
  • Raspberry Pi OS (32 bit)
    • Bash
    • systemd
    • FFmpeg
      • Alsa
      • V4L2 (Video for Linux 2)
• Docker
• Nginx
• SwitchBot Meter
• WebSocket
• Node.js
  • app
  • level-sender
  • rebooter
  • web
    • Bootstrap
    • CoreUI
    • FontAwesome
• Slack

Setup

本リポジトリーからクローンして実際に動かすまでの手順を示します。

(Raspberry Pi) 配信元マシン

1. Raspberry Pi OS (32bit) をインストールします。
   • 必要に応じてIPアドレス固定化の設定等を行います。
2. USBカメラとUSBマイクを接続します。
3. Node.js (16-) と Yarn をインストールします。
4. 本リポジトリーを /usr/local/src/ にクローンします。
5. 必要な設定値を埋め込みます。
   • /usr/local/src/baby-cam/camera/config/environment/babycam
     • BABYCAM_AUDIO_SOURCE: 配信用オーディオソース名 (例: hw:2,0)
       • arecord -l コマンドによって確認できます。
     • BABYCAM_VIDEO_SOURCE: 配信用ビデオソース名 (例: /dev/video0)
       • v4l2-ctl --list-devices コマンドによって確認できます。
     • BABYCAM_VIDEO_SIZE: 配信用ビデオ解像度 (例: 640x360)
     • BABYCAM_STREAM_HOST: 配信先RTMPサーバーホスト名
   • /usr/local/src/baby-cam/camera/config/environment/babycam-level-sender
     • WEBSOCKET_HOST: アプリケーションサーバーのWebSocketホスト名 (例: ws://example.com:3000)
     • BABYCRY_AUDIO_SOURCE: 泣き状況判定用のUSBマイクデバイスID
       • 配信用オーディオソースとは別のデバイスを指定する必要があり、 arecord -l コマンドによって得られるIDとは異なります。
       • 以下のコマンドによって確認できます。(予め yarn install を実行しておく必要があります)

         $ cd /usr/local/src/baby-cam/camera/level-sender/src
         $ yarn devices

6. インストールスクリプトを実行します。

   $ chmod +x /usr/local/src/baby-cam/camera/install.sh
   $ sudo /usr/local/src/baby-cam/camera/install.sh

7. OSを再起動します。
8. 各種デーモンが起動していることを確認します。

   $ sudo systemctl status babycam
   $ sudo systemctl status babycam-level-sender
   $ sudo systemctl status babycam-rebooter

RTMPサーバー / Webサーバー

※同一Dockerコンテナー内でRTMPサーバーとWebサーバーを同居させています。

1. web をDockerビルドします。
   • ビルド引数に APP_HOST (アプリケーションサーバーのホスト名) を加えます。
2. 環境変数の設定に以下を加えます。
   • REBOOTER_HOST (配信元マシン側で待ち受けるビデオストリーム配信障害発生時のリブート要求口)
   • REBOOTER_WARMUP (リブート要求後の待機時間秒数)
   • REBOOTER_TIMEOUT (ビデオストリーム配信を強制的にリセットさせるまでの配信停止時間秒数)
3. 公開ポートの設定に 80 (HTTP) と 1935 (RTMP) を加えます。
4. Dockerコンテナーを起動します。

アプリケーションサーバー

1. app をDockerビルドします。
2. 環境変数の設定に必要な値を加えます。
   • Docker-Composeを使用する場合は .env ファイルを作成します。
3. 公開ポートの設定に 3000 (Node.js) を加えます。
4. Dockerコンテナーを起動します。

Reference

• ICOOON MONO
  • このリポジトリーで使用している Favicon の著作権は上記サイトの TopeconHeroes 様に帰属します。

Author

tissueMO