Vogelhaus-Projket: ESP 32 vs. Raspberry Pi Basis: Datenlogging und -Übertragung auf einen Server via WLAN

  • Hallo und guten Abend Community,


    ich habe ein Vogelhaus im Garten - genauer in einem Nistkasten - und dort will ich eine Kamera anbringen. Es sind bis dato immer Kohlmeisen drinne gewesen. Es gibt im Moment schon viele Vogelhaus Camera-Projekte und viele Lösungen mit Raspi- Basis oder mit dem ESP32-Cam Modul:


    das Ziel: Ich will gerne für nächstes Jahr aus dem Vogelhaus (in der Hoffnung, dass da wieder jemand in das Häusle einzieht) Minuten Bilder auf nen Server übertragen. Die alternative wäre ein Pi inkl. Pi-Cam. Aber Stromtechnisch und größenmäßig wäre der ESP32 wohl besser.

    Vorweg: prinzipiell würde ich es auch dem jetzigen Hardware-/Softwarestand beim ESP32 zutrauen, das es damit stabil läuft. Und der ESP hat einen vollen httpstack drauf da kann man das WLAN gleich mitverwenden.


    Wollte das Projekt schon in einer frühen Phase hier kurz mit euch besprechen, um Ideen auzutauschen und ggf. noch neue Funktionen mit aufzunehmen. Also nur her mit Euren Ideen, Meinungen und Kritiken. Wenn ihr lest , dann werdet ihr festestellen dass da noch vieles nicht festgelegt ist und dass ich noch in der "Sichtungs und Sammlungsphase" stecke. Teile hab ich allesamt hier - Es sollte kaum ein Ding geben, dass ich noch extra bestellen muss - sehen wir mal von dem Holz ab..


    Wichtig: ich will die Vögel nicht stören, deshalb sollte ich die Stromversorgung wohl etwas absetzen, damit kann ich notfalls dann zumindest komplett neustarten, wenn das System mal hängenbleibt. So gesehen - müsste der Akku mit langer Leitung dran, das Vogelhaus hängt in ner Höhe wo man ohne Leiter nicht dran kommen kann :)

    das sind 5 Meter hoch. Ist halt die Frage was die Cam kann und wie gut die Kamera ist. z.B. Die Grundidee des Projekts ist dabei ganz einfach: Letztendlich handelt es sich um eine intelligente, im Nistkasten montierte Webcam mit einer Software zum Erkennen von Bewegung, in Kombination mit Sensoren zum Überwachen der Temperatur im Haus.


    Es soll also um folgende Daten gehen:

    - ereignisgesteuert Bilder aufnehmen;

    - Bilder übertragen ggf. Bewegtbilder;

    - Temperatur loggen;

    - ggf. noch mehr Daten loggen. Was würdet ihr denn hier noch loggen!?


    Ansätze und Architekturen:

    Der Raspberry oder ESP - sie sind praktisch digitale Beobachter und erlauben es, aus der Ferne und im laufenden Betrieb Programme und Parameter zu

    ändern und die Lösung damit flexibel an neue Rahmenbedingungen anzupassen. Mit ESP und RasPi kann man alles gut aufbauen und hat ein hochgradig flexibel konfigurierbares System,


    Aufgaben und Daten; temperatur loggen, Bilder aufnehmen und v.a.m:
    Temperatur loggen: mittels eines Temperatursensors. geplant sind mehrere Messstellen, über die serielle Schnittstelle einfach weitere DS1820 verbunden und angeschlossen.

    Ich denke, dass man hier aufpassen muss bei der Frequenz der (ständigen) Zugriffe der Prozesse - sonst ist ggf. die maximale Anzahl der Schreibzugriffe für die SD-Karte erreicht.

    Montage der Kamera: ggf. die Kamera mit einem 75-Zentimeter-Flachkabel anzuschließen und den ESP/RasPi in ein separates Gehäuse einzubauen. Bei Wartungsarbeiten wären so die Störungen in der Brutzeit auf diese Weise minimiert. GGF koennte man die gesamte Technik ja auch in eine Schublade unter das Nisthaus bauen. Das wäre ja auch eine Idee.


    Kameraoptionen - eine erste Übesicht auf die Möglichkeiten:


    Als Kamera möglich ist eine NoIR Kamera des Raspberry Pi. (NoIR Kamera bei Amazon)

    Diese Kamera besitzt keinen Infrarot Filter und ermöglicht zusammen mit einer Infrarotbeleuchtung auch ein Bild bei Dunkelheit. Sie ist somit ganz gut für ein Nistkästen-Projekt geeignet.

    Raspberry Pi Zero W mit MotionEyeOs: mit der Software „Motion“ und der Raspberry Pi Cam kann auf Bewegungen vor der Kamera reagiert werden.

    Es gibt sogar hier das MotionEyeOS Betriebssystem welches den Raspberry Pi Zero W zu einer einfach zu konfigurierenden Überwachungskamera mit Bewegungserkennung macht.

    Prinzip: die Software Motion erkennt eine Bewegung vor der Kamera, speichert auf Wunsch die Bilder und/oder Videos auf der SD-Karte oder einem Netzwerkspeicher und führt dann benutzerdefinierte Aktionen aus. Z. Beispiel nach erkennen einer Bewegung den Upload der Bilder in die Dropbox oder eine E-Mail Benachrichtigung. (mehr dazu auch hier: http://raspberry.tips/raspberr…ngskamera-mit-motioneyeos )

    Raspberry Pi Zero W mit MotionEyeOs kann man auch z.B. mit einer „fertigen“ Infrarotkamera fahren (https://www.amazon.de/MakerHawk-Raspberry-Nachtsicht-Infrarot-Himbeere/dp/B073W6KRSK/ (Affiliate-Link)). Ich denke dass das das hier nötige Setup soweit kein Mega-Problem sein sollte und ich hab schon gehört dass das gut funktionieren sollte. Aber ich frage mich, ob sich die potentiellen Bewohner nicht an den sichtbaren Rotlicht der Kamera stören werden.

    Wenn man mit Scheinwerfer arbeitet: wenn man mit „Scheinwerfer“ arbeitet dann kann es oft dahin kommen dass die Licht im sichtbaren Bereich emmitieen;- man kann aber auch einen Scheinwerfer von Abus Typ Mini IR Strahler mit 2 LED’s und einen Dämmerungssensor dazu nehmen;


    Ferner kann man für die Infrarotbeleuchtung auch z.B. Bright Pi verwenden. Dabei handelt es sich um eine kleine Platine mit mehrerern Infrarot LEDs. Diese lassen sich dann über den Raspberry Pi steuern. Das ganze funktioniert relativ einfach über Kommandos: Eine kurze und sehr kompakte Anleitung dazu habe ich hier gefunden: https://www.pi-supply.com/bright-pi-v1-0-code-examples Die Infrarot LEDs müssen leider selber auf die kleine Platine aufgelötet werden. Angebracht wird die Infrarotplatine im Nistkasten am besten neben der Kamera wodurch der Sichtbereich der Minikamera ausgeleuchtet wird.


    Grundsätzlich stellt sich die Frage: ist dass denn für ein solches Projekt noch vertretbar, oder doch besser die NoIR?

    - Infrarot LEDs - aber die sind ja auch bisweilen unterschiedlich hell je nach Produkt.

    - ich hatte schon kameras gesehen, bei denen man ein vergleichsweise starkes rotes Leuchten erkennen konnte.


    Da ist es dann die Frage, ob sich die Vögel nicht doch ggf. daran stören!? Ich hatte schon von Kameras gehoert mit IR Lösung, bei denen nur ein sehr schwaches Leuchten emmitiert wurde - und die Vögel hatten damit kein Problem.


    weitere Kameradetails und -Typen:

    - die "OV2640″: Laut Produktbeschreibung wird OV2640- und OV7670-Kameras von dem ESP 32 unterstützt,

    - beim Pi gibt es ja gefühlte hunderte Varianten mit IR bzw. ohne….

    - ESP32-CAM WiFi + Bluetooth Kamera Modul ESP32-CAM-Entwicklungsboard WiFi Bluetooth Dual-Modul OV2640 2MP

    Langlebige Mini Wireless Dual Core Entwicklungsboard Kamera für Arduino …. https://www.amazon.de/esp32-camera/s?k=esp32+camera


    Frage zur Datenübertragung zur Auflösung und zum gesamten Konzept: Grundsätzlich: Es ist halt die Frage, wie die Aufloesung werden soll:

    - OV2640 ist soweit ganz brauchbar, von IR jetzt mal abgesehen: als Anhaltspunkte: 320x240 MJPEG_Stream schafft der ESP32 ca. 20-25 fps, Auflösung maximal 1600x1200,

    da kommen aber dann nur noch so 2-3 fps zustande.

    - das ist natürlich nicht mit einer RasPi-Cam zu vergleichen;

    - RasPi Zero W + RasPi-Cam ist auch relativ klein und der Stromverbrauch ist hierbei natürlich einiges höher, dafür eben FullHD mit 30fps möglich. Wenn das WLAN an dem Standort mitspielt.


    Grundsätzlich ist meiner Ansicht nach auch eine klassische Pi Anwendung. hierzu bräuchte man die Möglichkeit eine dauerhafte Stromversorgung zur Verfügung - wenn diese gewähleistet ist dann könnte ich einen Pi Zero verwenden. Aber dann ist die Datenübertragung ja noch nicht geloest oder!?


    Fragen zu den DATENRATEN:

    - wie ist es denn mit einer Reduktion auf 1-3 Bilder pro Minute? Was wäre damit:

    - in der Summe - wenn man das hochrechnet: Das wären dann so etwa 3000Bilder am Tag,

    - wenn ich das im Nachhinein auf nem externen gerät umwandele mit 30fps wären das 100Sekunden am Tag,

    das ergäb bestimmt ein cooles Video von schlüpfen bis Abflug…


    Zusatzidee: Vielleicht sollte das erste Projekt mit nem Bewegungserkennung ausgestattet sein, der mir ne Mail schickt wenn sich was einnistet, was meint ihr denn zu den Gedanken der Datenübertragung - zu den grundsätzlichen Architekturideen - und so weiter.


    - eine Bewegungserkunnng der ne Mail schickt wenn sich was einnistet,

    - und diese Mail die kann man dann auf mehrere Adressen routen

    - oder auch auf mehrere e-mail-Adressen -

    - ggf. koennte man das ja auch auf ein Gateway setzen das die Daten dann via Whatsapp üerbträgt



    Soweit die Ideensammlung: Nun also nur her mit Euren Ideen, Meinungen und Kritiken. Wenn ihr lest , dann werdet ihr festestellen dass da noch vieles nicht festgelegt ist und dass ich noch in der "Sichtungs und Sammlungsphase" stecke. Teile hab ich allesamt hier - Es sollte kaum ein Ding geben, dass ich noch extra bestellen muss - sehen wir mal von dem Holz ab..



    zur Architektur: - redundanz: redundanz: redundanz: redundanz:


    es sollte alles maximal ausfallsicher werden, m.a.W. soll jedem Ausfall vorgebeugt werden.

    Besonders will ich vermeiden dass Daten verloren gehen etwa dadurch dass der Datentransfer nicht richtig funktioniert;


    die Kamera sollte die Daten die geloggt werden direkt auf eine Festplatte oder einen SD-Slot laden der im Nistkasten selber ist.

    - wenn dann die Marco SD card oder die HDD voll ist - dann kann das via loop wieder von vorne beschrieben werden.

    - die Daten werden via Cron-Job von der HDD abgerufen und ins Haus - also auf den Server geschickt - via Datentransfer;


    hmm ob man das nun redundante Architektur nennt oder anders. Ich denke halt das es sehr sehr interessant ist - wenn man die DATEN auf alle Faelle auf einem Speichermedium aufzeichnet - welche sich im Vogel-Nist-Haus befindet:


    also jetzt zurück zum Holz - und zum Aufbau. Es wäre deshalb interessant wenn ich ein haus baue das groß genug ist.

    ich gehe nochmals durch die Pläne für das Holz. Hier ein paar Tipps vom Nabu-Verband.



    https://www.nabu.de/tiere-und-…oegel/helfen/nistkaesten/

    Nistkästen selbst gebaut



    Das IOT-Nisthaus mit Motioneye - betreiben:

    z.B. auf Armbian-Systemen: https://forum.armbian.com/topic/2168-motioneye-opi/

    mehr über MotionEye - in German language: https://strobelstefan.org/?p=5…23d42aaee685#comment-2822



    hier noch ein paar gute Links - entnommen von Klaus Brells Ansatz hier - auf Raspi-Basis:

    https://www.raspberry-pi-geek.…cam-ins-internet-bringen/




    Spycam_Beispiele:
    https://www.thingiverse.com/thing:2010948/

    weitere gute Hardware-links:

    Birds Nest (I'm using this one): https://www.rusta.com/se/fagelholk-p756601270101.aspx

    Zero W: https://thepihut.com/collectio…ducts/raspberry-pi-zero-w

    Raspberry Pi NoIR Camera module: https://thepihut.com/collectio…rry-pi-noir-camera-module

    Pi Zero Cam Adapter: https://thepihut.com/collectio…ry-pi-zero-camera-adapter

    Bright Pi: https://www.pi-supply.com/prod…amera-light-raspberry-pi/

    USB hub with Ethernet (sort of optional but makes life easier when setting up): http://www.newegg.com/Product/….aspx?Item=0J2-001S-00071 Oh, and two small pieces of transparent plastic to cover the camera lens and the Leds. Cut it from any annoying packing material. :)



    weitere Infos:

    Interaktiver Meisenkasten: https://www.hs-niederrhein.de/…ktiven-meisenkasten-16506

    Nabu-Empfehlung: https://www.nabu.de/tiere-und-…voegel/helfen/nistkaesten

    Raspbian Lite: https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian

    RasPi-Images schreiben: Christoph Langner, “Eingebrannt”, RPG 08/2017, S. 8, http://raspi-geek.de/39336

    WLAN auf dem RasPi: Christoph Langner, “Strippenfrei”, RPG 04/2016, S. 8, http://raspi-geek.de/37114

    “Python interface to the Raspberry Pi camera”: https://github.com/waveform80/picamera

    OpenCV: http://opencv.org

    PIL: http://www.pythonware.com/products/pil

    PIL einrichten: https://chriskrz.selfhost.bz/i…il-bilddateien-veraendern

    RasPi-Dauerbetrieb: https://www.datenreise.de/rasp…tabiler-24-7-dauerbetrieb



    Zum Thema Motioneye hier noch ein paar Nachzträge;: Finde diesen Ansatz sehr interessant:

    #motioneye und die Frage nach der Kamera bzw. nach dem System des Kleinrechners..:

    https://www.linuxforen.de/foru…bzw&p=1856018#post1856018



    Raspberry Pi Zero W als WLAN Überwachungskamera mit motionEyeOS

    http://raspberry.tips/raspberr…ngskamera-mit-motioneyeos


    Kamera-Betriebssystem motionEyeOS installieren

    https://electreeks.de/project/…gskamera-mit-motioneyeos/



    hier noch abschließend ein paar Beispiele

    Make a WiFi Camera Bird Box - Cheepy Cheap!

    https://www.instructables.com/…ra-Bird-Box-Cheepy-Cheap/




    - basierend auf Raspberry Pi-Basis von Thomas Wedemeyer


    https://www.thomas-wedemeyer.de/elektronik/Nistkasten.html


    Quote

    In diesem kleinen Projekt geht es darum eine Nistkastenkamera mit Infrarot-Beleuchtung auf Basis des RaspberryPi zu bauen. Das Ziel ist dabei sowohl Live-Bilder als auch automatische Aufnahmen (Bewegungs- / Zeitgesteuert) herzustellen, die dann per WLan auf einem PC oder Tablet über einen Webbrowser angesehen werden können. Durch die für den Menschen und Vögel unsichtbare Infrarot-Beleuchtung im Nistkasten können jederzeit Aufnahmen gemacht werden ohne das die Tiere gestört werden. Dafür sind die Aufnahmen dann allerdings nur "Schwarz/Weiß".

    Als zusätzliches Feature soll die Temperatur im Nistkasten und in der Umgebung von zwei DS18B20 Temperatursensoren erfasst und auf dem Raspberry Pi geloggt werden. Die Ergebnisse der Messungen sollen dann ebenfalls über einen Webbrowser als Grafiken abgerufen werden können.


    Quelle: https://www.thomas-wedemeyer.de/elektronik/Nistkasten.html


    bzgl. der Datenübertragung: - hier schlägt Thomas Wedemeyer vor auf WLAN-Sticks zu setzen:


    Quote

    Als WLan-Stick habe ich ursprünglich einen Logilink WL0145 mit Realtek RT2800-Chipsatz eingesetzt. Der WL0145 besitzt eine fest angebaute Antenne, die ich durch eine kleine Modifikation mit einer externen Antenne ersetzt habe. Leider hat der WL0145 mit meiner Modifikation nur ca. 3 Wochen funktioniert und ist dann gestorben. Einfacher ist es, wenn man direkt einen WLan-Stick mit externen Antenneneingang benutzt, wie den Logilink WL0151. Dieser Wlan-Stick ist kompatibel zum WL0145, weil er auch einen Realtek RT2800-Chipsatz benutzt.

    Obwohl der RT2800-Chipsatz vom RaspberryPi direkt unterstützt wird funktioniert er aber nur so mittel prächtig. Es gibt bei der Kommunikation immer mal wieder kurze Aussetzer und Verbindungsprobleme. In dem Systemlog taucht dann meistens die Meldung "rt2800usb_txdone: Warning - Got TX status for an empty queue .." auf. Aus diesem Grund habe ich nochmal zwei alternative Wlan-Sticks getestet: den CSL USB-WLAN Adapter 300MBit und den TP-Link TL-WN722N V1.1. Der CLS-Stick arbeitet mit einem Realtek RT8712 Chipsatz und der TP-Link-Stick mit einem AR9271 Chipsatz. Beide Sticks werden ebenfall direkt vom RaspberryPi bzw. Raspian unterstützt und haben bei einem kurzen Test keine Fehler gezeigt. Speziell der CLS USB-Wlan-Stick ist besonders aufgrund seiner kompakten Bauform trotz des externen Antennenanschlusses sehr interessant.



    Last but not Least: hier noch einige Gedanken zum Thema Stromversorgung:


    das diskutiere ich auch hier: Spannungsversorgung für ein digitales Nisthaus: welchen Akkutyp würdet ihr einsetzen - bei einer normalen Leistungsaufnahme z.B. eines Raspi Zero W


    Für alle tipps und Erfahrungen zum Thema - Was ich brauche ist wohl ein "zyklenfesten" 6V Akku


    ich werde wohl anfangen und informiere mich über die Stromaufnahme der Technik (bei Raspi und ESP 32) und wenn ich darüber Klarheit habe, dann gehe ich weiter und lege den Akku (hinsichtlich der Kapazität) etwa so aus, dass er mindestens 4x (vier-mal) so viel Kapazität hat, als ich für das Projekt - das digitale Nisthaus - auch benötige: Dies mache ich deshalb, damit die Stromversorgung für das Projekt - und dann egal ob ich die Raspi- oder die ESP-Architektur wähle...


    a) niemals mehr als 50% entladen wird (damit er nicht allzu schnell verschleißt [denn das wäre ja auch suboptimal])

    b) auch bei kaltem Wetter nicht zu früh schlapp macht (- denn auch in diesen Jahreszeiten wenn es kalt ist - (was z.B. die Bleiakkus nicht mögen damit er nicht allzu schnell verschleißt [denn das wäre ja auch suboptimal])

    c.) dich auch in Not-Zeiten (vgl. a und b.) nicht schnell die Spng. in die Knie geht.


    bzgl. der Größe der Blei-Akkus: Da kommen mir manchmal schon noch die Bedenken, was die oben vorgestellten Größen angeht.

    Alternativ könnte ich ja auch, wenn das Ding viel Sonnenlicht ab bekommt, eine Ladung per Solar-Panel mit dazubauen. Das wäre auch eine sehr sehr coole Lösung.


    Ich werde mal ausrechnen was mit der Leistungs- respektive Stromaufnahme los ist. Schritt eins ist also der dass ich mir ein genaues Bild über die Stromaufnahme der Technik (bei Raspi und ESP 32) mache - und zwar in den verschiedenen Betriebsmodi:


    - Leerlauf (idle)

    - Bilder Senden (via WLAN )

    - usw. usf.


    Wenn ich darüber Klarheit habe, dann gehe ich weiter und lege den Akku (hinsichtlich der Kapazität) etwa so aus, dass er mindestens 4x (vier-mal) so viel Kapazität hat.




    Soweit so viel. Nun freue ich mich von Euch zu hören. ...


    vg

  • ggf. noch mehr Daten loggen. Was würdet ihr denn hier noch loggen!?

    Das Gewicht.


    Ich denke, dass man hier aufpassen muss bei der Frequenz der (ständigen) Zugriffe der Prozesse - sonst ist ggf. die maximale Anzahl der Schreibzugriffe für die SD-Karte erreicht.

    Hier stellt sich mir die Frage, wie sinnvoll ist es die Daten vor Ort zu speichern? Ist es nicht besser die Daten gleich an die "Zentrale" zu senden.



    Fragen zu den DATENRATEN:

    Das hängt sehr stark von deinen Vorstellungen ab. Farbe braucht mehr Platz als Graustufen. Dann musst du noch abwägen was du bei gegebener Bandbreite Bevorzugst: Mehr Kompression oder geringere Auflösung. Und wer rechnet dir die Bilder auf die gewünschte Auflösung? Ist die CPU dafür ausreichend oder kommt es immer wieder zu Aussetzern?


    Wenn du Dauerbetrieb haben willst ist ein Watchdog nicht schlecht.

    Glaube ersetzt kein Wissen

  • Danke Jürgen Böhm, danke bombom,



    bombom:

    Quote

    Das hängt sehr stark von deinen Vorstellungen ab. Farbe braucht mehr Platz als Graustufen. Dann musst du noch abwägen was du bei gegebener Bandbreite Bevorzugst: Mehr Kompression oder geringere Auflösung. Und wer rechnet dir die Bilder auf die gewünschte Auflösung? Ist die CPU dafür ausreichend oder kommt es immer wieder zu Aussetzern?


    Quote

    Wenn du Dauerbetrieb haben willst ist ein Watchdog nicht schlecht.


    gute Gedanken - insbesondere die Ideen zur Datenrate:

    - mehr Kompression und relativ gute Auflösung

    - die Umrechnung der Bilder auf die gewünschte Auflösung.


    Da muss ich noch sehen welche CPU hier zum Einsatz kommt.


    juergen Böhm - der von dir verlinkte Thread: Pi-Kamera mit motorisiertem IR-Filter fürs Vogelhaus



    ich greife Interssante Gedanke aus dem Thread hier mal zusammen - insgesamt gute Gedanken die mich weiterbringen können...



    zur Architektur: wichtig hier - Redundanz, Redundanz: Redundanz: Redundanz:


    Grundsätzlich: es sollte alles maximal ausfallsicher werden, m.a.W. soll jedem Ausfall vorgebeugt werden.

    Besonders will ich vermeiden dass Daten verloren gehen etwa dadurch dass der Datentransfer nicht richtig funktioniert;


    ich denke immer noch daran dass man im Servicefall mindestens

    - einen Reset machen koennen muss

    - ggf. ein Akku sogar tauschen koennen muss

    - oder sonst etwas.


    ergo: die Kamera sollte die Daten die geloggt werden direkt auf eine Festplatte oder einen SD-Slot laden der im Nistkasten selber ist.

    - wenn dann nochn die Marco SD card oder die HDD voll ist - dann kann das via loop wieder von vorne beschrieben werden.

    - die Daten werden via Cron-Job von der HDD abgerufen und ins Haus - also auf den Server geschickt - via Datentransfer;


    hmm ob man das nun redundante Architektur nennt oder anders. Ich denke halt das es sehr sehr interessant ist - wenn man die DATEN auf alle Faelle auf einem Speichermedium aufzeichnet - welche sich im Vogel-Nist-Haus befindet:


    und hier nochmals jetzt zurück zum Holz - und zum Aufbau. Es wäre deshalb interessant wenn ich ein haus baue das groß genug ist. ich gehe nochmals durch die Pläne für das Holz.


    Zum Thema Motioneye hier noch ein paar Nachzträge;: Finde diesen Ansatz sehr interssesan


    Raspberry Pi Zero W als WLAN Überwachungskamera mit motionEyeOS

    http://raspberry.tips/raspberr…ngskamera-mit-motioneyeos



    Kamera-Betriebssystem motionEyeOS installieren

    https://electreeks.de/project/…gskamera-mit-motioneyeos/


    https://electreeks.de/project/…gskamera-mit-motioneyeos/







    viele Grüße