(Đồ án tốt nghiệp) xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT CẢNH BÁO QUA MẠNG GVHD: Ths NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: HUVỲNH THÁI ANH TUẤN 12141411 SKL004580 Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT CẢNH BÁO QUA MẠNG SVTH : MSSV : Khóa : Ngành : GVHD: HUỲNH THÁI ANH TUẤN 12141411 2012 CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ThS NGUYỄN NGÔ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT CẢNH BÁO QUA MẠNG SVTH : MSSV : Khóa : Ngành : GVHD: HUỲNH THÁI ANH TUẤN 12141411 2012 CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ThS NGUYỄN NGÔ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Thái Anh Tuấn MSSV: 12141411 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điêṇ tử - Viễn thông Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm Ngày nhâṇ đề tài: 12/9/2016 Lớp: 12141CLVT ĐT: 0979028654 Ngày nộp đề tài: 13/2/2017 Tên đề tài : Xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng Các số liệu, tài liệu ban đầu: Board Arduino Các cảm biến khí gas, cảm biến hồng ngoại chuyển động Các thiết bị điện tử: module sim, module Ethernet, module relay, LCD, camera,… Nội dung thưcc̣ hiêṇ đềtài: Thiết kế xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng Giám sát cảnh báo qua mạng Internet mạng di động Sản phẩm: Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng Internet mạng di động TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪ N Họ tên Sinh viên: Huỳnh Thái Anh Tuấn MSSV: 12141411 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điêṇ tử - Viễn thông Tên đề tài: Xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MSSV: 12141411 Họ tên Sinh viên: Huỳnh Thái Anh Tuấn Ngành: Điêṇ tử - Viễn thông Tên đề tài: Xây dựng hệ thống giám sát qua mạng Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện iii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài này, em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Đào tạo chất lượng cao, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt kiến thức năm em học tập Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Ngô Lâm đa ̃ tâṇ tình hướng dẫn vàtaọ điều kiêṇ thuâṇ lơị cho em suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn anh, chị khóa trước cũng baṇ sinh viên lớp 12141CLVT đa ̃nhiêṭtinhh̀ đóng góp ýkiến vàchia sẻ kinh nghiêm đểgiúp chúng em hoàn thành đề tài Cuối cùng, kiến thức hạn hẹp nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy bạn để hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! iv TÓM TẮT Vấn đề cháy nổ gas nạn trộm cắp vấn đề đặc biệt nghiêm trọng an ninh đời sống xã hội Sự cần thiết đảm bảo an ninh an toàn cho xã hội Có nhiều giải pháp đưa nhằm giải tình trạng Với mạng lưới cơng nghệ số lan rộng khắp toàn cầu Hệ thống mạng di động mạng Internet hỗ trợ nhiều cho việc giám sát Các cảnh báo nhanh chóng thơng báo mạng di động mạng Internet để giảm thiểu thiệt hại cũng mát người Để thực đề tài “Xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng”, nhóm thực kết hợp board Arduino Mega 2560 với linh kiện điện tử khác Kết đạt khóa luận xây dựng mơ hình giám sát cảnh báo trộm, cảnh báo rị rỉ khí gas qua mạng di động mạng Internet v MỤC LỤC Trang phụ bìa TRANG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i ́́ PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii ́́ PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Các nghiên cứu nước 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 BOARD ARDUINO MEGA 2560 2.1.1 Giới thiệu board Arduino Mega 2560 2.1.2 Phương thức lập trình Arduino 2.2 LCD HIỂN THỊ 2.3 CẢM BIẾN KHÍ GAS MQ-2 10 vi 2.3.1 Giới thiệu 10 2.3.2 Thông số kỹ thuật 11 2.3.3 Module MQ-2 11 2.4 CẢM BIẾN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG PIR 12 2.4.1 Giới thiệu cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR 12 2.4.2 Cấu trúc cảm biến PIR 13 2.4.3 Nguyên lý hoạt động cảm biến PIR 13 2.4.4 Module HC-SR501 PIR 14 2.5 MODULE GSM GPRS SIM800A 15 2.5.1 Giới thiệu module GSM GPRS SIM800A 15 2.5.3 Đặc điểm kỹ thuật module GSM GPRS SIM800A .17 2.6 MODULE ETHERNET SHIELD W5100 18 2.7 MODULE RELAY 19 2.8 CÒI BÁO ĐỘNG 20 2.9 MODULE GIẢM ÁP DC LM2596 20 2.10 CAMERA IP QTC-906W 20 2.10.1 Giới thiệu camera IP 20 2.10.2 Các chức camera IP 21 2.10.3 Camera IP QTC-906W 22 2.11 Chương trình Arduino IDE 23 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 27 3.1 Yêu cầu sơ đồ khối hệ thống 27 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 27 3.1.2 Sơ đồ khối chức khối 27 vii Đăng nhập vào Router WiFi: Tới bước ta gõ thông tin đăng nhập (Username : admin ; Password : admin ) vào cửa sổ đăng nhập, login ta truy cập vào giao diện cấu hình Router Kết sau đăng nhập thành cơng hình 3.14 Hình 14: Giao diện cấu hình Router WiFi Bước 4: Trên giao diện Router WiFi ta chọn mục Wireless Sau S SID ta đặt tên cho mạng WiFi để dễ thao tác Và nhấn nút Save lưu lại hình 3.15 39 Hình 15: Đặt tên cho mạng WiFi Sau chọn mục Wireless Security Và chọn loại bảo mật tùy ý Sau đặt password cho mạng WiFi nhấn nút Save lưu lại Hình 16: Chọn loại bảo mật đặt mật WiFi 40 Sau chọn mục DHCP để tắt chế độ DHCP (Router tự động cấp IP cho thiết bị truy cập vào mạng WiFi) Chọn vào nút Disable chọn nút Save lưu lại Hình 17: Tắt chế độ DHCP Router b Cấu hình camera Bước 1: Kết nối Router Wifi với máy tính cable RJ45 Bước 2: Đăng nhập vào trình giao diện camera  Camera QTC-906W có địa IP mặc định xuất xưởng sau: IP :192.168.1.200; username : admin ; password : 123456  Mở trình duyệt Internet máy tính nhập vào địa chỉ: http:// 192.168.1.200, sau nhấn enter  Ta giao diện camera QTC-906W 3.18 Hình 18: Giao diện camera QTC-906W sau đăng nhập thành công 41 Bước 3: Đăng nhập vào trình giao diện camera Sau nhấn vào nút Set Up, chọn mục Time Tại ô Timezone chọn múi Và nhấn nút ô Sync With PC để đồng thời gian với máy tính hình 3.19, sau nhấn nút Save để lưu lại Hình 19: Thiết lập múi thời gian camera Sau nhấn vào mục Network, mục IP, tiến hành thiết lập địa IP camera hình 3.20 Sau nhấn nút Save để lưu lại Hình 20: Thiết lập IP cho camera 42 Cũng mục Network, chọn mục WiFi để thiết lập kết nối WiFi cho camera hình 3.21 Sau nhấn nút Save để lưu lại Hình 21: Thiết lập kết nối mạng WiFi cho camera c Giao diện máy tính Trang đăng nhập Hình 22: Giao diện trang đăng nhập 43 Trang hiển thị thơng tin đề tài có để nhập tên password nhằm xác nhận quyền truy cập hệ thống Nhóm thiết lập tên đăng nhập “hethong”, mật “123456” Nếu người dùng nhập sai mật hệ thống cảnh báo “Tên mật sai Vui lịng nhập lại!” Ngồi trang cịn có nút chương trình Khi muốn cảnh báo “Bạn có chắn muốn thốt?” Trang giám sát điều khiển Hình 23: Giao diện trang giám sát Bố cục trang gồm phần:  Phần thiết lập IP Port kết nối: gồm có nhập IP Port hệ thống, hiển thị trạng thái kết nối, nút kết nối nút ngắt kết nối  Phần trung tâm cảnh báo: gồm có hai nút bật tắt báo trộm, hai nút bật tắt báo gas, phần hiển thị báo trộm, phần hiển thị báo gas Khi có trộm gas hai phần hiển thị đổi màu để thông báo  Phần bên phải phần hiển thị camera Có thể xem Live Video, Playback Video, phần Setup cần thay đổi cài đặt 44 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG Hình 1: Sản phẩm hồn chỉnh Hình 2: Khi khơng có báo động 45 Hình 3: Khi có báo động rị rỉ khí gas Hình 4: Khi có báo động đối tượng xâm nhập vào vùng giám sát Nhận xét:  Hệ thống phát nồng độ khí gas khơng khí phát đối tượng xâm nhập vào vùng giám sát  Relay đóng ngắt cịi hoạt động tốt, đèn led sáng theo yêu cầu  Việc giám sát từ máy tính cũng mạng di động hoạt động bình thường nhiên cịn độ trễ định  LCD hiển thị yêu cầu 46 4.2 KẾT QUẢ PHẦN MỀM  Khi có rị rỉ khí gas: Hình 5: Gọi điện đến người quản lý Hình 6: Nhắn tín đến người quản lý Hình 7: Trang giao diện có báo động camera 47  Khi có đối tượng xâm nhập: Hình 8: Gọi điện đến người quản lý Hình 9: Nhắn tín đến người quản lý Hình 10: Trang giao diện có báo động camera 48 Nhận xét: Phần giao diện hiển thị yêu cầu  Camera hoạt động tốt, độ phân giải cao  Việc gọi điện nhắn tin thông báo tới người quản lý theo yêu cầu có độ trễ định  4.3 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM SO VỚI ĐỀ TÀI TRƯỚC Sau hồn thành đề tài, nhóm nhận thấy ưu điểm so với đề tài trước [1] Về giao diện máy tính nhóm thiết kế có điểm bật như: có thêm trang đăng nhập hệ thống để cải thiện tính bảo mật; phần giám sát có thêm nút nhấn bật tắt báo trộm cũng báo gas; phần camera xem Live Video Bên cạnh đó, nhóm có sử dụng thêm cịi đèn led để báo động chỗ kèm theo có LCD hiển thị thơng báo Tuy nhiên, nhóm nhận thấy mơ hình cịn số hạn chế như: khơng có nút nhấn để điều khiển chỗ; phần khung chưa gia công chắn 49 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG 5.1 KẾT LUẬN Sau hoàn thành đề tài giúp cho nhóm nắm thêm nhiều kiến thức bổ ích như:  Chức cách hoạt động board Arduino Mega 2560  Cách lập trình cho arduino board Arduino  Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến khí gas  Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại chuyển động  Cách hoạt động module Ethernet Shield  Ngơn ngữ lập trình giao diện: C#  Cách lập trình điều khiển module sim Bên cạnh kiến thức cịn hạn hẹp nên cũng khơng tránh khỏi số hạn chế như:  Kiến thức lập trình giao diện cịn hạn chế, vấn đề bảo mật hệ thống chưa cao  Chưa tích hợp phần đăng nhập camera vào phần đăng nhập hệ thống 5.2 MỘT SỐ PHẠM VI ỨNG DỤNG Với mơ hình đáp ứng u cầu giám sát hộ gia đình nơi có tài sản cần bảo vệ Bên cạnh đó, đề tài phát triển theo hướng rộng hoàn thiện như:  Cải thiện khả đáp ứng giao diện máy tính để giám sát cách nhanh chóng, đồng thời tăng cường tính bảo mật để hệ thống hoạt động an tồn  Mở rộng thêm mạng lưới để giám sát nhiều khu vực  Thêm nguồn dự phịng có cố điện giúp hệ thống hoạt động liên tục  Có thêm phần giám sát qua điện thoại thông minh giúp người quản lý có thêm cơng cụ giám sát 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Ngô Xuân Hữu (2011), “Thiết kế xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo cháy báo trộm”, Đồ án tốt nghiệp khóa 2008 – 2011 [2] Nguyễn Đình Phú (2014), “Vi điều khiển PIC”, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam [3] Trần Thu Hà (2003), “Giáo trình Điện tử bản”, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam Website [4] http://www.arduino.vn/ [5] http://vi.wikipedia.org/wiki 51 ... hiêṇ đềtài: Thiết kế xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng Giám sát cảnh báo qua mạng Internet mạng di động Sản phẩm: Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng Internet mạng di động TRƯỞNG... tài ? ?Xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo qua mạng? ??, nhóm thực kết hợp board Arduino Mega 2560 với linh kiện điện tử khác Kết đạt khóa luận xây dựng mơ hình giám sát cảnh báo trộm, cảnh báo rị... Yêu cầu sơ đồ khối hệ thống 3.1.1 Yêu cầu hệ thống Hệ thống có chức sau:  Phát nồng độ khí gas đối tượng xâm nhập vào vùng giám sát  Người quản lý giám sát hệ thống cảnh báo cách: Gọi điện