Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển an ninh nhà thông minh trên ppc

Tổng quát nhà thông minh

- Hệ thống an ninh: bao gồm các hệ thống cửa tự động, camera quan sát, đầu ghi hình, bộ nhớ lưu trữ, bộ điều khiển trung tâm cho phép người sử dụng có thể nắm được trực tiếp hay xem lại toàn bộ mọi hoạt động diễn ra ở các khu vực có thiết bị kiểm soát. Tất cả các hệ thống thông minh trên có thể hoạt động theo lập trình hoặc cho phép người sử dụng điều khiển từ xa, hoặc kiểm tra trạng thái thiết bị thông qua bộ điều khiển từ xa (remote control), điện thoại di động hay internet. Ví dụ như bắt đầu từ 7 giờ tối đèn vườn, đèn bảo vệ tự động bật sáng và tắt vào thời điểm 5 giờ sáng, 7 giờ sáng ti vi tại khu vực bếp tự động bật đúng chương trình cài đặt để người ăn sáng có thể xem, 8 giờ sáng vòi nước tưới vườn hoạt động trong 15 phút; 10 giờ đêm các hệ thống cửa tự động an toàn sẽ đóng lại….

Ví dụ: tại cầu thang, vệ sinh, đèn sẽ tự động bật khi có người và tự động tắt sau một thời gian nhất định khi không có người; hệ thống báo động sẽ thông báo khi cửa có những chấn động cơ học hơn mức bình thường (do phá hoại, đột nhập), mái kính sẽ tự động đóng lại khi có mưa, mành – rèm tự hoạt động ở trạng thái thích hợp nhất khi cảm ứng với ánh nắng mặt trời, đèn tự động bật khi chiếu sáng tự nhiên không đủ….

Hướng tiếp cận

- Cơ chế nhận diện: cơ chế nhận diện cho phép ghi nhớ những đặc điểm được cài đặt sẵn trong bộ nhớ; trong trường hợp việc nhận diện xảy ra không trùng khớp, hệ thống sẽ từ chối phục vụ hoặc báo động. Ví dụ như cổng, cửa gara chỉ mở với những xe có biển số đã đăng ký với hệ thống, cửa tự động nhận diện vân tay chỉ mở đúng người; trong khoảng thời gian đêm, nếu có người lạ mặt trong phòng khách hệ thống sẽ báo động…. Output của Camera giám sát là hình ảnh chụp được từ nhà thông minh và khoanh vùng đối tượng theo định dạng bao gồm: tọa độ góc dưới trái và góc trên phải của vật.

Có thể dễ dàng triển khai ngăn chặn các cuộc tấn công qua sóng và môi trường truyền dẫn thông qua hoặc thiết bị bảo mặt, hoặc bởi thuật toán mã hóa dữ liệu, bất chấp sự phình ra một cách tương đối của dữ liệu.

Bluetooth .1 Khái quát

- Truyền dữ liệu giữa các thiết bị không cần cáp trong khoảng cách trung bình (10m, có thể xa hơn với thiết bị đặc biệt). - Sử dụng sóng radio ở băng tần không cần đăng ký 2.4GHz ISM (Industrial, Scientific, Medical). - Có khả năng xuyên qua vật thể rắn và phi kim, không cần phải truyền thẳng.

- Bluetooth sử dụng cùng một chuẩn giao thức nên mọi thiết bị - Bluetooth đều có thể làm việc với nhau. - Sử dụng ít năng lượng, thích hợp với các thiết bị di động có nguồn năng lượng hạn chế. - Thiết bị nhỏ gọn, số lượng thiết bị hỗ trợ Bluetooth ngày càng nhiều và đa dạng.

- Được đỡ đầu bởi 9 tập đoàn khổng lồ, và ngày càng có nhiều tổ chức tham gia vào vì thế Bluetooth ngày càng được phát triển hoàn thiện và mạnh mẽ hơn. - Do sử dụng mô hình adhoc nên không thể thiết lập các ứng dụng thời gian thực. - Khoảng cách kết nối còn ngắn so với các công nghệ mạng không dây khác.

- Bị nhiễu bởi một số thiết bị sử dụng sóng radio khác, các trang thiết bị khác.

So sánh công nghệ Bluetooth và Wireless

Bảo mật: Môi trường kết nối không dây là không khí nên khả năng bị tấn công của người dùng là rất cao. Phạm vi: Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn chỉ có thể hoạt động tốt trong phạm vi vài chục mét. Nó phù hợp trong 1 căn nhà, nhưngvới một tòa nhà lớn thì không đáp ứng được nhu cầu.

Để đáp ứng cần phải mua thêm Repeater hay access point, dẫn đến chi phí gia tăng. Độ tin cậy: Vì sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông nên việc bị nhiễu, tín hiệu bị giảm do tác động của các thiết bị khác(lò vi sóng,….) là không tránh khỏi. "Đánh hơi mạng" (hay còn gọi là dò tìm lỗ hổng mạng thông qua việc dò tuần tự các gói tin ở cổng mạng khác nhau), đánh cắp phiên làm việc và truy cập.

Hỗ trợ trong laptop hiện đại, nhiều điện thoại di động, PPC, thiết bị điện tử, thiết bị tự động trong. Với thời gian (ms) và dung lượng truyền (B và Kb) được tính trung bình trong điều kiện tải là 1 PPC và 1 PC. Môi trường truyền dữ liệu trong nhà, khoảng cách với wireless là 30m và Bluetooth là 10m.

Như vậy, với những yêu cầu hạ tầng mạng đặt ra cho ứng dụng thì công nghệ Bluetooth không thể đáp ứng đầy đủ như wireless. Trong phạm vi nghiên cứu khóa luận, việc chon ra kết nối tốt nhất để thực thi truyền dữ liệu là vô cùng quan trọng, vì thế, chúng tôi quyết định chọn wireless trong bước đầu xây dựng ứng dụng của nhóm.

Mô tả hệ thống

Ví dụ: wireless, Bluetooth, hồng ngoại…Với những khuôn khổ truyền dữ liệu, mỗi thành phần kết nối phải đảm bảo tối thiểu các chức năng mà hệ thống yêu cầu. Nghĩa là thành phần này chỉ yêu cầu thành phần kết nối phải được cả hai thiết bị hỗ trợ và tốc độ truyền dữ liệu cũng như các tiêu chí truyền dữ liệu khác phải được đảm bảo trên mức tối thiểu. - Khi có yêu cầu gửi dữ liệu từ các tầng trên, tầng quản lý kết nối nhận biết kết nối hiện thời đang sử dụng và gọi kết nối đó tùy thuộc mục đích sử dụng.

Ví dụ: nếu người dùng đang trong phòng thì có thể không cần sử dụng các kết nối tốc độ cao hơn như wireless… mà chỉ cần sử dụng Bluetooth để tiết kiệm nguồn hơn. - Đối với người dùng, dữ liệu đồ vật là một cấu trúc bao gồm các thuộc tính, tính chất, tên, nhóm người dùng quản lý…- mang tính chất quản lý về mặt số lượng và không bao hàm nhiều đến các vấn đề kỹ thuật. - Đối với chương trình, dữ liệu đối tượng cần được thể hiện trên PPC theo hình ảnh và được nhận diện thông qua một hình chữ nhật, người dùng có thể sử dụng hình chữ nhật này để điều khiển đối tượng, vì vậy dữ liệu đồ vật là một cấu trúc đơn giản bao gồm 3 thành phần: ID của đối tượng, tọa độ góc dưới cùng bên trái và tọa độ góc trên cùng bên phải của đồ vật.

- Vùng dữ liệu đồ vật - là dữ liệu quản lý trong một phạm vi cụ thể mà do người dùng có yêu cầu và được camera giám sát khoanh vùng, được tầng quản lý dữ liệu lưu trữ theo dữ liệu đối tượng. - CSDL người dùng: khi người dùng đăng nhập bằng PPC, tầng dữ liệu sẽ sử kiểm tra tính hợp lệ của người dùng, từ đó phân quyền và tổ chức dữ liệu người dùng theo phiên làm việc. - Vùng dữ liệu đối tượng: khi client (PPC) có yêu cầu tới một vùng đối tượng cần điều khiển, PC kiểm tra dữ liệu đã được nhận diện hoặc có bị thay đổi không, nếu dữ liệu chưa được nhận diện hoặc bị thay đổi, PC sẽ yêu cầu Camera giám sát chụp và định vị đồ vật, PC sẽ lấy dữ liệu này để tổ chức thành vùng dữ liệu đối tượng.

- Vì dữ liệu được xử lý tập trung với đa ứng dụng, đa người dùng nên PC cần quản lý người dùng theo từng phiên làm việc - được định nghĩa bằng đối tượng Session. - PC tổ chức đối tượng để phân tích các byte ngữ cảnh và làm nhiệm vụ phân luồng dữ liệu được gọi là Bộ phân tích ngữ cảnh (ContextAnalyzer). Scanner tìm tới các session đang được kích hoạt, nếu session có ứng dụng được người dùng điều khiển và việc kiểm tra tính hợp lệ là đúng, thì scanner có nhiệm vụ thực thi lệnh này của người dùng.

Khi người dùng xảy ra tình trạng ngắt kết nối (vượt ngoài vùng phủ song, treo máy…), trong lần đăng nhập tiếp Theo, PC sẽ nhận diện người dùng bằng địa chỉ Ethernet và cấp mới lại Session ID cho người dùng.

Thực nghiệm

- Lệnh điều khiển: PPC – PC – Devices: khi người dung muốn điều khiển một thiết bị trong nhà thông minh. - Nhận diện: Camera – PC – PPC: thong thường dữ liệu này sẽ được camera tự động sinh và lưu trữ trên PC. - Yêu cầu nhận diện: PPC – PC – Camera : Khi người dung muốn quan sát một phạm vi, giả thiết phạm vi này chưa được camera giám sát nhận biết thì PPC sẽ gửi một yêu cầu tới PC, tới camera giám sát và sinh ra dữ liệu giám sát có được từ quá trình nhận diện.