TỔNG QUAN
GIỚI THIỆU
Bảo mật an ninh là một chủ đề nóng hổi được xã hội quan tâm, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ thông tin, ngân hàng tài chính và đời sống cá nhân ngày càng phát triển Việc áp dụng bảo mật an ninh không chỉ nhằm bảo vệ quyền lợi khách hàng mà còn để ngăn chặn các tác nhân tiêu cực có thể gây hại đến sức khỏe, tài sản và tinh thần của mọi người Đảm bảo rằng chỉ những người có quyền hạn mới được truy cập thông tin một cách an toàn và hiệu quả là mục tiêu quan trọng mà nhóm đã phát triển và xây dựng dựa trên đề tài này.
Bảo mật an ninh có nhiều cấp độ khác nhau, từ cơ bản đến tối cao, tùy thuộc vào nhu cầu và mục đích sử dụng Các tiêu chuẩn bảo mật cần phải đáp ứng đa dạng nhu cầu của người dùng Một trong những nhu cầu thiết yếu là bảo mật an ninh dân sự, tập trung vào việc bảo vệ tài sản của người dân Hệ thống bảo mật an ninh không chỉ giúp cuộc sống trở nên an toàn hơn mà còn mang lại sự an tâm và tin tưởng cho khách hàng.
Nhóm đã tập trung vào việc phát triển một hệ thống bảo mật an ninh nhằm bảo vệ tài sản, với đối tượng chính là cửa Đề tài được đặt tên là “HỆ THỐNG CỬA SỬ DỤNG MÀN HÌNH CẢM ỨNG VÀ VÂN TAY TÍCH HỢP IOTS” Hệ thống này sẽ được thiết kế với mức độ bảo mật và an toàn cao, đáp ứng nhu cầu của người dùng.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Bảo mật an ninh là lĩnh vực có nhiều tiềm năng phát triển Dự án của nhóm sẽ triển khai hệ thống mật khẩu an ninh với hai phương án: nhận diện vân tay sử dụng công nghệ xử lý ảnh và mật khẩu số Hệ thống cho phép người dùng mở cửa qua màn hình TFT LCD, đồng thời tiết kiệm năng lượng Nó còn tích hợp cảm biến từ bảo vệ cửa và thông báo cho người dùng qua hệ thống IoT khi có tác động mạnh từ ngoại lực Ngoài ra, còn nhiều tính năng khác đang được phát triển.
Hệ thống IoT sẽ được phát triển trên nền tảng phần mềm Node-RED, cho phép người dùng dễ dàng cài đặt và thiết lập thời gian bật báo động an ninh Đồng thời, hệ thống cũng sẽ ngăn chặn các tác động điều khiển không mong muốn trên màn hình TFT.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Ứng dụng và phát triển hệ thống an ninh bảo mật tập trung vào cửa ra vào của ngôi nhà, nhằm bảo vệ gia đình khỏi các tác nhân xấu như kẻ trộm và người lạ từ môi trường bên ngoài.
Tạo cảm giác thoải mái và yên tâm khi ngủ hoặc vắng nhà bằng công nghệ nhận diện vân tay và mật khẩu Hệ thống IoT cảnh báo qua Gmail giúp bảo vệ người dùng an toàn và hiệu quả khi không có mặt tại nhà.
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Nhiệm vụ trong đề tài này của chúng em đặt ra gôm cac vấn đề như sau:
- Sử dụng cảm biến vân tay để cho phép người dùng mở cửa.
- Sử dụng mật khẩu để mở cửa.
- Có thể đăng ký vân tay và mật khẩu linh hoạt ngay trên màn hình cảm ứng được gắn trên cửa.
- Xây dựng hệ thống đèn, loa cảnh bao.
- Gắn cảm biến cửa để phòng tranh trường hợp bị tac nhân xấu tac động và cảnh bao
- Xây dựng hệ thống IOTs trên công cụ lập trình NODE RED để người dùng tiện theo dõi cũng như bảo vệ an ninh và bao động
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Trong nghiên cứu này, nhóm sẽ sử dụng Arduino Mega, module Node MCU ESP8266 cùng với các thiết bị ngoại vi khác để phục vụ cho mục tiêu của đề tài.
Phạm vi nghiên cứu của chúng em sẽ được thực hiện thông qua phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực hành Điều này sẽ dẫn đến việc giải quyết nhiều vấn đề và bài toán liên quan đến phần mềm cũng như xây dựng phần cứng, dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên.
- Arduino Mega2560 làm bộ xử lý trung tâm để kết nối với cac cảm biến cac module và cac thiết bị động cơ.
- Module NodeMCU ESP8266 giao tiếp với mạng internet.
- Arduino Mega2560 sẽ giao tiếp với ESP8266 qua chuẩn UART
- Thiết kế giao diện IOTs qua NODE RED để thao tac, thông bao cho người dùng.
- Hệ thống bảo mật 2 chế độ mật khẩu và nhận diện vân tay.
- Điều khiển hệ thống an ninh cảnh bao người dùng khi có sự xâm nhập.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu đề tài được thực hiện thông qua phương pháp kết hợp tìm hiểu và thực hành, nhằm thu thập thông tin về nhu cầu an ninh bảo mật Các ý tưởng phát triển đề tài được đưa ra, kèm theo việc đặt ra mục tiêu cụ thể và thử nghiệm thiết bị Hệ thống được phát triển dựa trên những ý tưởng ban đầu, đồng thời xây dựng giao diện IoT thông qua việc tìm hiểu các công cụ lập trình.
BỐ CỤC ĐỒ ÁN
Đề tài của nhóm bao gôm cac chương nghiên cứu và phat triển dưới đây:
Chương 1: Tông quan: Nêu tinh cấp thiết của đề tài, xu hướng và tình hình khoa học và công nghệ hiện nay, đưa ra lý do chọn đề tài và xac định mục tiêu cho đề tài.
Chương 2: Cơ sơ ly thuyêt:Trình bày tổng quan về cac thành phần và chức năng của từng loại phần cứng có trong hệ thống, dẫn dắt chi tiết cụ thể để xây dựng hoàn chỉnh về mô hình.
Chương 3: Thiêt kê và xây dưng hê thông: Từ yêu cầu của đề tài, đưa ra sơ đô khối, sơ đô nguyên lý, phân tich và xử li số liệu từ đó tiến hành lắp ghép hoàn thiện mô hình hệ thống.
Chương 4: Thi công hê thông: Sau nhiều lần tiến hành đo đạc và thực hành, tiến hành thi công và hoàn thiện hệ thống.
Chương 5: Kêt qua thưc hiên: Trình bày kết quả của đề tài thông qua hình ảnh, video, sản phẩm thực tế.
Chương 6: Kêt luân và hướng phát triên: Dựa vào kết quả để tiến hành đanh gia tổng quan về nhưng gì làm được và chưa làm được so với yêu cầu đặt ra của đề tài Từ đó đưa ra hướng phat triển và cải thiện hệ thống.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
Giới thiệu về phần cứng của hệ thống
Arduino Mega 2560 là một trong những board Arduino được phát triển để xử lý các dự án yêu cầu nhiều chân I/O và bộ nhớ lớn hơn so với các board khác Board này tích hợp vi xử lý ATmega2560 với 54 chân I/O, bao gồm 16 chân analog và 54 chân digital Nó có bộ nhớ Flash 256KB, SRAM 8KB và EEPROM 4KB Mạch Mega 2560 sử dụng IC nạp chương trình và giao tiếp máy tính CH340.
Bảng 2.1:Thông số kỹ thuật Arduino Mega 2560
Dòng tối đa chân 3.3V 50mA
Dòng tối đa chân I/O 30mA
Arduino Mega 2560 có 54 chân I/O digital, trong đó 15 chân hỗ trợ đầu ra PWM Nó cũng bao gồm 16 đầu vào analog, 4 cổng UART (cổng nối tiếp phần cứng), kết nối USB, jack nguồn, tiêu chuẩn ICSP và nút reset.
Datasheet Arduino Mega: https://s.net.vn/R5t3
The NodeMCU ESP8266 module is an IoT (Internet of Things) development board that integrates an ESP8266 microprocessor along with telecommunications modules such as Wi-Fi and Bluetooth, as well as GPIO (General-Purpose Input/Output) pins for connecting to external devices.
NodeMCU ESP8266 được phát triển dựa trên ngôn ngữ lập trình Lua, giúp lập trình nhanh chóng và dễ dàng mà không cần biên dịch Ngoài ra, nó còn tương thích với Arduino IDE, cho phép người dùng lập trình bằng ngôn ngữ C/C++ thông qua một plugin đặc biệt.
NodeMCU ESP8266 là một board linh hoạt, lý tưởng cho nhiều ứng dụng IoT như đo lường, điều khiển và tự động hóa Với giá thành phải chăng và tính dễ sử dụng, NodeMCU ESP8266 đã trở thành một trong những board phát triển IoT phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.
Trong hệ thống cửa an ninh của nhóm, sẽ kết nối ESP8266 với Arduino Mega qua chuẩn giao tiếp UART để vận hành cac chức năng.
Bảng 2.2:Thông số kỹ thuậtESP8266
Phiên bản firmware NodeMCU Lua
Cấp nguôn 5VDC MicroUSB hoặc Vin
Tốc độ xung 80Mhz – 160Mhz
GPIO tương thich hoàn toàn với firmware Node MCU và trình biên dịch Arduino. Tich hợp Led bao trạng thai, nút Reset, Flash.
Để điều khiển ESP8266 NodeMCU, nhóm đã sử dụng công cụ lập trình Arduino IDE Các bước cần thiết để truyền và nhận dữ liệu từ ESP8266 bắt đầu bằng việc thiết lập NodeMCU ESP8266 trong Arduino IDE.
Việc thiết lập theo quy trình như sau: Mở phần mềm Arduino IDE → File
→ References → Copy đường dẫn bên dưới
The ESP8266 board can be programmed by adding the URL “http://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json” to the Additional Boards Manager URLs section Once this is done, the ESP8266 board will be successfully installed for programming For more detailed specifications, refer to the ESP8266 datasheet available at https://s.net.vn/lBy3.
Module vân tay R305 là một trong những giải pháp phổ biến cho xác thực người dùng, tích hợp cảm biến quang học, vi xử lý và thuật toán so sánh vân tay Nó sử dụng chip Flash để đọc và xác thực dấu vân tay một cách nhanh chóng và chính xác.
Module vân tay R305 cung cấp ảnh vân tay dưới dạng dữ liệu hình ảnh với độ phân giải 8-bit, trong đó mỗi pixel được biểu diễn bằng 1 byte Độ phân giải của ảnh vân tay có thể thay đổi tùy thuộc vào cấu hình và thiết lập cụ thể.
Thiết bị có khả năng lưu trữ tối đa 1000 dấu vân tay và hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông như UART, RS485 và Wiegand Ngoài ra, nó còn được tích hợp với bộ chuyển đổi ADC để đọc các tín hiệu analog từ cảm biến vân tay.
Bảng 2.3:Thông số kỹ thuật vân tay R305
Thời gian nhận diện hình ảnh vân tay < 0.3 giây
Chế độ nhận dạng So sanh 1:1 và tìm kiếm 1:N
Dung lượng lưu trữ 980 bit
- R305 cung cấp gôm cac chế độ bảo mật: năm cấp độ (thấp đến cao: 1, 2, 3, 4, 5)
- Tỷ lệ loại bỏ (FRR): < 0,1%
- Thời gian tìm kiếm trung bình là: < 0,8 giây (1: 880)
- Giao diện may chủ: UART USB1.1
- Tốc độ truyền thông (UART): (9600 x N) bps trong đó N = 1 ~ 12 (gia trị mặc định N = 6, tức là 57600bps)
-Môi trường làm việc: Nhiệt độ: -10°C ~ +40°C, độ ẩm tương đối: 40% rh - 85% rh Môi trường lưu trữ: Nhiệt độ: -40°C ~ +85°C, độ ẩm tương đối: