Un Video Web Server ou système personnel de télésurveillance par l’Internet

Voici un système audio-vidéo de contrôle à distance pouvant être installé dans un LAN domestique. Il permet de visualiser les prises de vue d’une mini caméra vidéo en se servant des ordinateurs du réseau interne ou même d’une connexion Internet située n’importe où dans le monde. Le fait que la caméra ne soit pas incorporée à l’appareil permet de mettre en oeuvre tout dispositif de prise de vues de petites dimensions et donc facile à cacher, comme notre mini caméra vidéo numérique couleurs ER180 ou, si l’on préfère, toute caméra vidéo analogique.


Créé en tant que système pour échange de données et informations entre ordinateurs distants, le Web a de toute évidence atteint son but : les dernières statistiques de fin 2002 affirment l’existence de plus de 650 millions d’usagers connectés à la Toile, soit environ 10 % de la population mondiale. Dans les pays industrialisés, la proportion atteint 50 % désormais. Cette forte augmentation des connexions va de pair avec le développement des dorsales à fibres optiques, la contribution des satellites et l’avancée de la technologie DSL. Aujourd’hui, malgré le fantastique accroissement du trafic, les informations voyagent beaucoup plus rapidement qu’il y a cinq ans.
L’évolution du réseau est bien sûr allée de concert avec celle des contenus : les services offerts par l’Internet augmentent de jour en jour et échappent à toute tentative pour les cataloguer. Sauf à se contenter des plus anciens et classiques comme le courrier électronique et la consultation des pages et sites Web : aujourd’hui sur la Toile sont disponibles des services d’e-commerce, de multimédia, de loisirs, financiers et quantité d’autres.
Et encore, les choses ne font que commencer : en quelques années se sont développées les technologies permettant de profiter de cette Toile, connectant les gens entre eux, pour des applications très différentes de celles d’abord mises en oeuvre, applications pour lesquelles l’ordinateur n’est plus utilisé que de façon marginale. Une des premières tentatives de ce genre a été la téléphonie via l’Internet (“Voice Over IP”) : on a mis au point des dispositifs “intelligents” (le mot n’est pas bien choisi car on n’est pas intelligent dès qu’on franchit les limites de la simple algorithmie, mais bon !) en mesure de se connecter automatiquement au Web (ou d’être appelé) et d’envoyer, en se servant des protocoles et des infrastructures de l’Internet, une série d’informations à un appareil ou un ordinateur distant. Ces dispositifs (les fameux “Devices Networking”) augmenteront de façon démesurée le nombre des connexions au réseau.
Mais à quoi servent ces appareils ? Essentiellement à contrôler à distance d’autres systèmes ou appareils divers, de la chaufferie au système d’arrosage en passant par le lave-linge ou l’éclairage. De telles applications, même si elles ne sont pas encore très connues, sont déjà disponibles.
Mais le domaine où l’utilisation de l’Internet se développera le plus est sans doute celui de la sécurité, du contrôle et de la surveillance à distance (ces systèmes sont d’ailleurs déjà une réalité). La large bande mise à notre disposition par l’ADSL donnera certainement un coup de fouet à ce développement.



L’appareil présenté
Ce que décrit le présent article est justement un dispositif ayant peu à voir avec l’utilisation traditionnelle de l’Internet : il s’agit en effet d’un “Video Web Server” (Serveur Internet Vidéo), c’est-à-dire un dispositif directement relié au réseau et capable d’envoyer à distance les prises de vues d’une mini caméra vidéo (ou d’une caméra analogique ordinaire) connectée à son entrée. Pour le dire en bref : un système personnel de télésurveillance par l’Internet.
Il ne faut pas confondre cet appareil avec les webcams (utilisées pour les téléconférences) ayant besoin pour fonctionner d’un ordinateur relié à la Toile : dans le présent cas, un PC ne sert à rien. Avec notre appareil, la connexion est strictement privée, il ne passe par aucun site où il récupérerait des images. Il est d’ailleurs protégé, pour la confidentialité, par mot de passe et les images ne peuvent être visionnées que par une personne disposant du programme spécifique.

Figure 1 : Le Serveur Internet Vidéo.

Le VWS s’intègre facilement à un LAN domestique et, s’il a son propre IP, il fonctionne de manière autonome, c’est-à-dire sans l’adjonction d’un PC.
A ce VWS on peut relier une caméra vidéo analogique quelconque ou bien celle présentée dans l’article ER180 (mini caméra vidéo numérique couleurs), dont les images peuvent être visualisées sur n’importe lequel des ordinateurs (une fois habilité) du LAN (réseau local). Le routeur (kit ou modem) ADSL ayant été dûment programmé, il est possible d’accéder aux images (ou prises de vues) à partir de tout poste Internet, comme si l’ordinateur distant faisait partie du LAN interne. Est également disponible un canal audio bidirectionnel pour pouvoir écouter ce qui se dit dans les environs de la caméra.

Le fonctionnement de l’appareil

L’utilisation sur le LAN interne
Ce Video Web Server est disponible tout monté et nous n’en étudierons donc que le fonctionnement comme “boîte noire”. Ce VWS (Serveur Internet Vidéo) est connecté à un LAN (“Local Area Network” ou réseau local), c’est-à-dire à un réseau d’ordinateurs.
Aujourd’hui, toute maison équipée de plus de deux ordinateurs les met en réseau interne, ce réseau étant à son tour relié à l’Internet par un modem ou routeur ADSL (on dit aussi kit ADSL).
Pour la connexion au LAN, on utilise une simple prise RJ45.
Quant au signal vidéo, provenant d’une quelconque caméra analogique ou de notre mini caméra vidéo numérique couleurs ER180, il est envoyé à la prise BNC servant à cela (voir photo de début d’article et figure 4). L’appareil est alimenté en 12 V avec son adaptateur secteur 230 V (figure 4).
Quand la connexion au LAN est faite (figure 1), le dispositif est prêt à fonctionner, mais il faut d’abord le programmer.
Pour ce faire, deux logiciels sont fournis avec le VWS : le premier, le “XWeb”, permet de visionner les prises de vues à partir de 4 images/seconde maximum et le second (“Admin Tool”) permet de régler les paramètres de fonctionnement du système.

Le logiciel “Admin Tool”
Tous deux étant chargés sur n’importe quel PC du réseau, lançons tout d’abord “Admin Tool” (fi gure 2) et, après avoir sélectionné “Within Local Network”, activons le bouton “Change Camera Setting” : une nouvelle fenêtre apparaît en bas avec le bouton “Scan Web Camera”. Activons cette fonction : le logiciel cherche tous les appareils connectés au LAN. Cliquons sur l’indication correspondante : une nouvelle fenêtre s’ouvre, donnant les principales caractéristiques du dispositif distant, parmi lesquelles la donnée la plus significative est l’adresse IP donnée à la caméra.
Pour pouvoir le repérer à l’intérieur du réseau local, il est nécessaire de donner au VWS une adresse (libre) de ce réseau ! De tels réseaux utilisent des adresses du type 192.167.0.xxx : nous pouvons, par exemple, attribuer au dispositif une adresse du type 192.167.0.130, pourvu seulement qu’elle soit libre.
Au moyen de ce même programme (en actionnant le bouton “I/O setting”) il est possible de modifier les paramètres du port sériel RS232/RS485 du dispositif.
Avec un peu de pratique, nous découvrirons toutes les autres possibilités offertes par l’outil de configuration, parmi lesquelles la plus importante consiste à pouvoir effectuer ces paramétrages à distance via l’Internet : mais pas avant, toutefois, d’avoir programmé convenablement le routeur ADSL.

Le logiciel “XWeb”
Nous pouvons maintenant lancer le programme de visionnage “XWeb” : tout d’abord nous devons entrer dans le “Setup” afin de fournir à la première fenêtre le numéro de IP de notre VWS. Ceci fait, les prises de vues de la caméra apparaissent à l’écran (figure 3) : à partir de l’écran principal, nous avons la possibilité d’activer ou non le visionnage, d’ouvrir le canal audio et enregistrer sur le disque dur les prises de vues. Une série d’icônes sous l’image nous indiquent quelles fonctions sont activées et de plus nous informent sur la vitesse de transmission, sur le nombre de trames/seconde reçues et sur le nombre d’usagers regardant la même image.
Ce programme peut être installé sur divers ordinateurs du réseau interne, avec un mot de passe éventuel pour en contrôler l’accès.
Quatre VWS au maximum peuvent être connectés au LAN. Les images peuvent aussi être enregistrées automatiquement : pour cela, il est possible d’utiliser le “Motion Detector” (détecteur de mouvement) interne, un capteur, ou bien d’établir un calendrier. Les possibilités sont décidément nombreuses.
Par l’intermédiaire du “Setup”, il est possible de régler la qualité de l’image reçue en agissant sur le contrôle du “Bit rate” et en paramétrant le nombre de trames/seconde.
Souvenons-nous que ce dispositif utilise une compression de type MPEG-4, certainement l’une des plus avancées.
Le programme de visionnage “XWeb” permet en outre, pour peu que la caméra en soit dotée, d’agir sur le “Pan/Tilt/Zoom”, c’est-à-dire de pointer le système de prise de vues et d’activer le zoom.

La transmission par l’Internet
Nous avons donc pu réaliser un système de contrôle visuel et d’enregistrement numérique “voyageant” sur le LAN interne : nous devons maintenant (et c’est sûrement le plus important) nous donner la possibilité de visionner ces images à partir d’un site distant (même de plusieurs milliers de kilomètres) en passant par l’Internet. Pour ce faire, il faut programmer attentivement le routeur ADSL de notre réseau, en faisant très attention où nous allons mettre les mains, afin d’éviter qu’à cause d’un paramétrage erroné notre réseau soit visible de l’extérieur, c’est-à-dire que de privé il devienne inopinément public, avec toutes les conséquences qui pourraient s’ensuivre ! En effet, avec les kits routeurs ADSL, il y a déjà des problèmes de sécurité, alors imaginons-les avec l’adjonction d’une caméra !

Note : Ici, ouvrons une parenthèse pour ceux, ignorant ces problèmes, qui utilisent certains routeurs ADSL (que nous ne pouvons, hélas, nommer précisément) : ces appareils sont de telles passoires qu’un pirate au blanc-bec du Web réussirait, grâce à eux, à entrer dans le réseau privé les yeux fermés. Sur certains sites Web on fait des suggestions concernant des contre-mesures à adopter afin de rendre moins vulnérable le routeur : suivez-les attentivement. Mais revenons maintenant à l’objet central de cet article.

Si votre contrat prévoit un seul IP fixe (celui donné au routeur ADSL), nous ne pouvons faire autrement que de maintenir l’IP privé donné au VWS et de le réadresser sur le port 1 024 du routeur ADSL. Pour pouvoir entrer dans le système à distance, après vous être connecté à l’Internet, lancez le programme “XWeb” et dans le “Setup” paramétrez l’IP de la caméra distante (à partir de ce moment, cet IP n’est plus l’IP privé, par exemple 192.167.0.130, mais l’IP public du routeur ADSL, du type 80.xxx.xxx.xxx). Si vous avez tout fait correctement, vous pouvez voir les prises de vues de la caméra et écouter l’audio capté par le microphone. Bien sûr, quand la liaison est établie, vous pouvez régler tous les paramètres opérationnels du VWS comme si vous étiez sur le LAN interne.
En revanche, si vous disposez de plusieurs IP fi xes (beaucoup d’usagers, étant donné ce que cela coûte, en demandent 8), vous pouvez donner au système un des IP publics disponibles (ni le premier ni le dernier de la liste) : un IP du type 81.72.212.162.
Dans ce cas également, le routeur est à programmer comme précédemment, mais à la place du numéro IP privé on insère le numéro public, soit 81.72.212.162.



Figure 2 : Le logiciel “Admin Tool”.

Pour régler tous les paramètres du VWS, on se sert d’un programme (“Admin Tool”) simple à utiliser tout en étant très complet.


Figure 3 : Le programme de visualisation.

Écran A


Écran B


Écran C


Écran D


Écran E


Écran F


Écran G


Écran H


Pour visualiser les prises de vues (images) provenant du VWS, on utilise un programme (“XWeb”) en mesure de gérer jusqu’à 4 dispositifs distants.
Ce logiciel (utilisant un protocole de compression MPEG-4) permet d’enregistrer manuellement ou automatiquement sur le disque dur les images, d’agir sur le pointage (s’il existe) de la caméra distante. De plus, il dispose de nombreuses autres fonctions concernant l’octroi des autorisations aux divers usagers. Un programme vraiment complet, mais tout en étant très intuitif et donc facile à utiliser.
Cette figure présente, de A à H, quelques-uns des écrans les plus significatifs.
Le format de chaque trame est de 320 x 240 pixels et 4 images viennent normalement s’y loger (écran A).
Toutefois, il est possible de visualiser en mode plein écran un des 4 canaux (écran C). Toujours dans le même écran B, nous voyons toutes les commandes disponibles et les indications correspondant à la connexion.
L’écran C représente le paramétrage des IP correspondant aux “Web Servers” auxquels nous voulons nous connecter. Il est fondamental d’insérer l’IP correct et de sélectionner toujours le Port 1 024. L’écran D montre le paramétrage concernant la qualité de l’image en fonction de la bande passante disponible et de la “frame rate” (fréquence de trame) sélectionnée. Grâce au taux de compression élevé utilisé, il est possible, du moins en connexion LAN, d’obtenir des images en temps réel avec une fréquence de trame maximale de 30.
L’écran E indique l’espace disponible sur le disque dur pour la mémorisation des images : il est possible d’utiliser des disques supplémentaires, ou une partition du disque et également de choisir entre l’interruption de l’enregistrement quand le disque est plein et la réinscription sur le disque. L’écran F illustre l’attribution du mot de passe et des droits de chaque usager. L’écran G permet de paramétrer l’enregistrement automatique pouvant être lancé par le détecteur de mouvement interne, par un capteur, ou programmé au moyen d’un calendrier. Bien sûr, chaque canal peut être paramétré de manière différente.
Il est possible de sélectionner plusieurs systèmes d’activation pour le même canal, d’établir entre eux une priorité, de régler de façons différentes la fonction, etc. Enfin, l’écran H donne un exemple de recherche et de reproduction des images enregistrées.

Figure 4 : Le panneau des connexions du VWS.

Le Serveur Internet Vidéo dispose d’une prise RJ45 à relier au réseau local LAN, une entrée pour une quelconque caméra vidéo analogique, ou notre mini caméra vidéo numérique couleurs ER180, des entrées et sorties audio, une ligne sérielle RS232/RS485, deux sorties pour relais et deux entrées pour capteurs, une prise d’alimentation 12 V et trois LED de signalisation.

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