بخشی از مقاله
چکیده -
در دنیای امروز پیشرفت تکنولوژی گامهای موثری در راستای ارتقای سطح کیفی زندگی بشر برداشته است. هوشمندسازی منازل و خودروها ، بحث امنیت آنها ، پیشگیری از بروز سرقت و حضور بهموقع مأموران امنیتی در هنگام وقوع حادثه نمونههایی از این دست به شمار میآیند. اهمیت این موضوع منجر به ارائهی یک نمونه دستگاه دزدگیر و کنترل کننده هوشمند منازل و خودروها در این پژوهش شده است.
از ویژگیهای منحصربهفرد این دستگاه که آن را از نمونههای مشابه متمایز مینماید، میتوان به کنترل وسایل برقی منازل و خودروها در کنار سیستم دزدگیر هوشمند - منزل یا خودرو - و بهکارگیری یک نرمافزار آندروید اشاره نمود. همچنین بهمنظور سهولت در تشخیص محل سرقت، جلوگیری از کنترل دستگاه توسط افراد غیر، امکان ارسال مکان دقیق وقوع سرقت و نمایش آن بر روی نقشه، یک نرمافزار آندروید تعبیهشده است.
-1 مقدمه
یک ساختمان هوشمند بنا به تعریف انستیتو ساختمانهای هوشمند بنایی است که با استفاده بهینه از چند عنصر پایه سازه و سیستم خدمات مدیریت، روابط درونی آنها محیطی مناسب و دارای صرفه اقتصادی ایجاد نماید. خانه هوشمند خانه ایست که آسایش، امنیت، و بهینهسازی مصرف انرژی را برای ساکنین به ارمغان میآورد.
از سوی دیگر با استفاده از فناوریهای نوین، روشهای مختلفی در جهت حفظ امنیت خودروها طراحی و پیادهسازی شده، بهطور مثال در ایران جهت ردیابی سریع خودروهای مسروقهی پلاک دیجیتال، سامانهی هوشمند پلیس الکترونیک طراحی و ساختهشده است.
بهطورکلی معضل سارقان خودروها و منازل یک پدیدهی جهانی در زندگی شهرنشینی کشورهای توسعهیافته و درحالتوسعه به شمار میآید. امروزه با پیشرفت تکنولوژی محققان در تلاشاند نهتنها با امن کردن خودروها و منازل از دزدی آنها جلوگیری کنند بلکه در صورت سرقت به روشهای متعدد جهت کشف خودرو مسروقه به پلیس کمک شود
با توجه به اهمیت موضوع، در این مطالعه، باهدف ارتقای کیفیت شرایط آسایش، افزایش سطح امنیت، ایمنی و اعمال مدیریت بر ساختمان در یک واحد مسکونی یا یک خودرو یک پژوهش کاربردی نوین ارائهشده است. در این سیستم کاربر میتواند از طریق تلفن همراه کنترل واحد مسکونی یا خودرو خود را در دست گیرد. بخش بعد به معرفی سیستم ارائهشده و تشریح تحلیلی آن خواهد پرداخت.
-2 معرفی دستگاه
این پژوهش در نظر دارد با استفاده از دو قابلیت GSM و GPS بهصورت همزمان چند هدف خاص و مهم را دنبال کند.
اولین هدف تشخیص سرقت ، دریافت موقعیت دقیق آن و اطلاع رسانی به مرکز پلیس میباشد. برای انجام این کار، فرض میشود که دستگاه، وقوع سرقت را از طریق سنسور 1PIR تشخیص میدهد. در این هنگام دستگاه بهسرعت موقعیت فعلی خود را از طریق GPS دریافت کرده و از طریق GSM وقوع سرقت و محل دقیق آن را برای شماره های از پیش تعیین شده - ازجمله مرکز فوریتهای انتظامی 110 و مالک منزل یا خودرو و غیره - ارسال مینماید. بدین ترتیب حضور پلیس در محل وقوع سرقت تسریع میشود و در صورت نیاز، کاربر از طریق ارسال پیام از پیش تعیینشده برای دستگاه، آژیر تعبیهشده بر روی آن را فعال میکند.
هدف دوم اعلام موقعیت مکانی خودرو در موارد دلخواه و اطمینان از امنیت خودرو میباشد که با ارسال پیام از پیش تعیینشده ، دستگاه سرعاًی موقعیت فعلی خود را از طریق GPS دریافت و از طریق GSM برای کاربر ارسال مینماید .
در کنار مزایای این سیستم پیشنهادی جهت تأمین امنیت واحد مسکونی یا خودرو، مالکان میتوانند از مزایای متعددی از قبیل: روشن و خاموش کردن چراغها و وسایل برقی منزل، کنترل تجهیزات خانگی، کنترل باز و بسته بودن درب خودرو، خاموش کردن موتور خودرو - در صورت ضرورت - و غیره بهرهمند شوند.
بهمنظور سهولت استفاده از دستگاه توسط کاربران مبتدی، یک نرمافزار آندرویدی جهت مدیریت تمامی امکانات دستگاه ازجمله: قطع و وصل کردن رلهها، روشن و خاموش کردن آژیر، درخواست موقعیت مکانی دستگاه و نمایش موقعیت مکانی آن بر روی نقشه گوگل، طراحی و ساختهشده است.
با توجه به توضیحات مذکور، در بخش 3 طراحی سختافزار سیستم پیشنهادی مطرح میگردد.
-3 طراحی سختافزار
سختافزار دستگاه طراحیشده متشکل از اجزایی از قبیل: میکروکنترلر atmega16 ، ماژول sim908 ، آنتنهای GPS و GSM ، آژیر ، شش عدد رله و مدار PIR است.
هر یک از قطعات مذکور به شیوهای خاص با یکدیگر در ارتباط هستند که در ادامه به بررسی بخشهای پراهمیت پرداختهشده است:
-1-3 ماژول SIM908
یکی از مهمترین و اصلیترین قطعات بهکاررفته در این دستگاه ماژول SIM908 است که وظیفه دریافت و ارسال پیامک توسط GSM و تشخیص موقعیت مکانی بهوسیله GPS را بر عهده دارد. همچنین برای هر یک از این قابلیتها یک آنتن بهخصوص در نظر گرفتهشده که در صورت نبودن هر یک از آنها - آنتن GSM و آنتن اکتیو - GPS عملکرد ماژول با مشکل مواجه میگردد.
یکی از نکات حائز اهمیت در این ماژول تغذیهی آن است بهطوریکه مناسبترین ولتاژ محدودهی 4 1 الی 4 5 ولت میباشد. هنگام برقراری ارتباط سیمکارت با شبکه - Burst - Time جریان موردنیاز ماژول در حدود 2 آمپر بوده، بنابراین منبع تغذیه نباید دچار افت ولتاژ بیشتر از 300 میلی ولت شود، چراکه این افت ولتاژ باعث خاموش شدن و راهاندازی مجدد ماژول میگردد. شکل 1 نشان میدهد در زمان Burst Time - حدود 577 میکروثانیه - افت ولتاژ مجاز منبع، حداکثر 300 میلی ولت است.
جهت جلوگیری از این شرایط بهترین مدار، رگلاتور LM2596 میباشد که در مرجع [3] پیشنهادشده است.
بهمنظور راهاندازی - روشن کردن - ماژول لازم است پایه PWRKEY را حداقل به مدت 1 ثانیه Pull Down کرده و سپس رها کرد . برای این کار میتوان از مداری از مداری مطابق شکل 2 استفاده نمود .
پس از برقراری ارتباط با ماژول توسط پورت سریال برای دادن دستورات موردنظر به ماژول ازجمله راهاندازی ماژول، دریافت یا ارسال پیامک، استفاده از GPS، GPRS و غیره باید از دستورات AT Command که به تفضیل در مورد کارایی و نحوه کار آنها در مرجع [3] توضیح دادهشده است استفاده کرد.
-2-3 میکرو کنترلر ATMEGA16
برای کنترل دستگاه موردنظر و ایجاد هماهنگی بین بخشهای مختلف از میکروکنترلر ATMEGA16 استفاده مینماییم. میکرو توسط پایههای rx و tx با ماژول SIM908 در ارتباط است، پایههای وقفه 1 و2 برای دریافت پیامک و اعلام فعال شدن سنسور PIR استفادهشدهاند و هر یک از پایههای مربوط به پورت خروجی D، متصل به مدارهای راه انداز رله ی موجود در دستگاه و آژیر تعبیهشده بر روی آن هستند. بهاینترتیب میکرو پیرو برنامهی قرارگرفته بر روی آن به کنترل قطعات موجود در دستگاه پرداخته و در مواقع لزوم دستورات مقتضی را به هر یک از بخشها ابلاغ مینماید.
شکل :1 تغییر ولتاژ و جریان منبع در حالت Burst Time نسبت به حالت عادی
شکل : 2 مدار Pull Down برای روشن کردن ماژول sim908
شکل : 3 نمایی از مدار راهانداز سنسور PIR ، - الف - شماتیک و - ب - ساخت
-3-3 سنسور PIR
سنسور PIR همان سنسور مادونقرمز پسیو است که برای شناسایی اجسام متحرک بهویژه در سیستمهای دزدگیر منزل از آن استفاده میشود. بهمنظور راهاندازی و استفاده از این سنسور لازم است مداری مطابق شکل 3 پیادهسازی شده و خروجی آن به پایه وقفه میکرو متصل گردد .
نکته حائز اهمیت در طراحی مدار PIR این است که از طرفی به علت حساسیت زیاد این سنسور و از طرف دیگر نوسانات ولتاژ تغذیه مدار اصلی در هنگام ارسال و دریافت پیامک و غیره، بهتر است مدار PIR بهصورت مجزا از دستگاه اصلی ساخته شود و تغذیه جداگانه برای آن در نظر گرفته شود.
-4-3 ساخت دستگاه
با توجه به توضیحات دادهشده در بخشهای پیشین پیرامون هر یک از قطعات بهکاررفته در این دستگاه و نحوهی اتصال آنها، مدار دستگاه موردنظر در نرمافزار پروتئوس طراحیشده، سپس PCB حاصل از آن بهصورت دوطرفه چاپ و هریک از قطعات یادشده در مکان موردنظر لحیم میگردند
