Система предотвращения экстремальных ситуаций с GSM передатчиком

GSM сигналізація

-> Украинская версия <-

Охранная сигнализация c GSM передатчиком на базе микроконтроллера ATmega16-16AC

Общее описание системы охранной сигнализации GSM

Охранная сигнализация GSM (далее сигнализация) разработана для мониторинга атмосферы, контроля состояния различных датчиков (воды, газа, движения, дыма и т.д.) в помещении или квартире и управления заданными электрическими устройствами в соответствии с заданной программой. Внешний вид сигнализации изображен на рисунках 1 – 4.

 

Рисунок 1. Охранная сигнализация GSM

 

Рисунок 2. Охранная сигнализация GSM (внешний вид)

 

Рисунок 3. Охранная сигнализация GSM (подключение питания)

 

Рисунок 4. Устройство охранной сигнализации GSM

 

Корпус сигнализации изготовлен из пластиковой панели толщиной 3 мм и окрашен в матовый черный цвет. На передней панели корпуса предусмотрено пять светодиодных индикаторов для отображения рабочих режимов и статусов. Четыре кнопки, первые две (синего цвета) выполняют навигацию по меню настроек вверх и вниз соответственно, или выбор цифр больше и меньше. Третья кнопка (желтого цвета) выполняет функцию ввода или выбора выбранной функции. Последняя (черная кнопка) выполняет функции отмены или вернуться на шаг назад.

На левой боковой панели сделан вырез для антенны и декоративно – вентиляционная перфорация. На правой боковой панели расположен выключатель, клемма для подключения электрических нагрузок и перфорация за которой в середине размещен датчик температуры / влажности. Нижняя боковая панель размещает клеммы для подключения цифровых и аналоговых датчиков. Верхняя боковая панель содержит декоративно – вентиляционную перфорацию.

Краткое описание конструкции GSM сигнализации

Печатная плата сигнализации изготовлена в четырехслойном исполнении, два сигнальные слои размещены извне платы и два внутренних слоя питания. На рисунке 5 изображено внутреннюю конструкцию сигнализации в процессе сборки.

 

Рисунок 5. Охранная сигнализация GSM: сборка конструкции

 

В качестве управляющего контроллера используется ATmega16-16AC от Atmel, который работает на максимальной системной частоте. GSM модуль – SIM900D от SimCom. Жидкокристаллический дисплей в текущей версии – символьный WH2004L-YGH-CT от Winstar. Характерным отличием данного дисплея является большой размер пикселя, в результате он имеет достаточно большие размеры как для данного типа. Дисплей подключен к управляющему контроллеру через мост I2C для экономии выводов последнего.

По входам датчиков предусмотрена возможность добавления делителей напряжения или подтяжек, а также защитные супрессоры для защиты от скачков напряжения. На двух входах АЦП предусмотрены операционные усилители с различным коэффициентом усиления.

Электромагнитные реле для коммутации нагрузок с максимальной нагрузкой 2A. Есть возможность использовать как нормально замкнутые, так и нормально разомкнутые контакты.

Ток сигнализации в нормальном рабочем режиме с неактивными реле – 40 мА, в режиме сна – около 30 мА. В качестве источников питания для платы используются два LDO на 5В, 12В и один импульсный стабилизатор напряжением 4В.

 

Краткое описание работы устройства GSM-сигнализации

 

Рассмотрим краткое описание работы сигнализации. При включении сигнализации на дисплее выводится сообщение-заставка, дальше программа проводит системное включение GSM-модуля, после чего делает попытки инициализации / поиска сети (рисунок 6).

 

Рисунок 6. ЖК-дисплей охранной сигнализации GSM: режим инициализации

 

После удачной или неудачной инициализации, выводится соответствующее сообщение (рисунок 7).

Рисунок 7. ЖК-дисплей охранной сигнализации GSM: режим готовности

 

После удачной инициализации сигнализация переходит в режим отображения заставки, где всегда отображается качество сигнала сети в процентном соотношении, влажность, температура за которыми следит внутренний датчик температуры / влажности и текущее время, дата (рисунок 8).

 

Рисунок 8. Режим индикации охранной сигнализации GSM

 

Чтобы попасть в главное меню сигнализации нужно нажать одну из кнопок на панели. После чего нужно ввести входной пароль (рисунок 9).

Рисунок 9. Защита охранной сигнализации GSM паролем

 

Входной пароль в меню настроек можно менять по своему усмотрению, или выключить проверку пароля вообще.

После введения пароля сигнализация ответит соответствующим сообщением (рисунок 10) и далее будет отображаться главное меню настроек (рисунок 11).

 

Рисунок 10. Пароль введен верно

 

Рисунок 11. Главное меню охранной сигнализации GSM

 

В главном меню сигнализации предусмотрены следующие пункты:

  • “НОМЕРА ТЕЛЕФОНІВ” – позволяет задавать авторизованные номера телефонов, по которым будет осуществляться управление сигнализацией, и на которые сигнализация будет отвечать при входящем звонке или SMS.
  • “РОБОТА ДАТЧИКІВ” – дает возможность программировать заданные датчики на определенные условия работы.
  • “ВХІДНИЙ ПАРОЛЬ” – позволяет изменять или отключать входной проверочный пароль.
  • “ВХIДНИЙ ДЗВIНОК” – дает возможность задавать ответ сигнализации на входящий звонок.
  • “АКТИВНА ОХОРОНА” – установка сигнализации на охрану, после чего последняя переходит в режим сканирования и анализа датчиков в соответствии с заданными режимами.
    • “ЗНЯТИ ОХОРОНУ” – отключение сканирования датчиков.
    • “НАЛАШТУВАННЯ” – дополнительные системные настройки.

     

Подробное описание меню устройства GSM сигнализации

 

Рассмотрим теперь каждый пункт более подробно. При входе в меню “НОМЕРА ТЕЛЕФОНІВ”, нам доступны следующие настройки, что изображены на рисунке 12.

 

Рисунок 12. Добавление номеров телефонов в охранной сигнализации GSM

 

В меню “ДОДАТИ НОМЕР” можно вводить авторизованный номер. Номер вводится с кодом оператора и без 8-ки. Для ввода используются все кнопки на панели – первые две для набора нужной цифры, третья – для подтверждения набранной цифры, четвертая – для удаления последней набранной цифры (рисунок 13).

 

Рисунок 13. Устройство GSM сигнализации: режим ввода номера

 

При введении всех цифр номера курсор ввода угасает, и сигнализация ждет подтверждения набранного номера (рисунок 14).

 

Рисунок 14. Устройство GSM сигнализации: подтверждения номера

 

После подтверждения выводит соответствующее сообщение (рисунок 15).

Рисунок 15. Устройство GSM сигнализации: режим индикации возникновения ошибки ввода номера

 

В меню “ВИДАЛИТИ НОМЕР” выводятся все ранее введенные номера телефонов, где мы можем выбрать один из них и удалить, нажав кнопку ввода (рисунок 16), после чего сигнализация ответит соответствующим сообщением.

 

Рисунок 16. Устройство GSM сигнализации: меню удаления номера

 

Следующий пункт главного меню “РОБОТА ДАТЧИКІВ” предназначен для программирования подключенных и внутренних датчиков (рисунок 17). Текущая версия сигнализации дает возможность подключать до трех цифровых датчиков и до четырех аналоговых, а также существует возможность программировать режим работы для внутреннего датчика влажности / температуры.

 

Рисунок 17. GSM сигнализация: режим выбора датчиков

 

При выборе нужного датчика сигнализация переходит в следующий пункт меню, где можно задать дальнейшие настройки.

Задать уровень, при котором происходит аварийная ситуация. Для цифровых датчиков это только два варианта – низкий или высокий уровень (рисунок 18).

 

Рисунок 18. GSM сигнализация: настройки датчиков

 

Для аналоговых датчиков уровень задается в значении напряжения на аналоговом входе в заданных пределах (рисунок 19). Предельная граница уровня для аналогового датчика – это опорное напряжение 4В.

 

Рисунок 19. GSM сигнализация: настройка уровня срабатывания датчиков

 

Для датчика температуры / влажности уровень аварии задается в значениях градусов Цельсия и процентах соответственно.

Следующий пункт текущего меню – это задача функции для выбранного датчика. Здесь можно активировать уведомление по SMS при возникновении аварии на текущем датчике или активировать заданную нагрузку (рисунок 20-22).

 

Рисунок 20. GSM сигнализация: настройки режима оповещения об экстремальной ситуации

 

Рисунок 21. GSM сигнализация: настройка функции отправки SMS

 

Рисунок 22. GSM сигнализация: настройка нагрузки датчиков

 

Управление избранным нагрузки происходит с помощью одного из четырех внутренних реле.

Далее для выбранного датчика мы можем задать название. В пункте избранное датчика “НАЗВА” доступны варианты названий датчиков которые могут быть подключены (рисунок 23).

 

Рисунок 23. Модуль GSM сигнализации: выбор названия датчиков

 

Для внутреннего датчика влажности / температуры пункт “НАЗВА” отсутствует.

Последний пункт меню настроек выбранного датчика “СКАНУВАННЯ” дает возможность активировать выбранный датчик, это означает, что при активной охране этот датчик будет сканироваться и проверяться на заданные условия аварии (рисунок 24).

Рисунок 24. GSM сигнализация: включения / выключения датчиков

 

В меню “ВХIДНИЙ ПАРОЛЬ” можно изменить или отключить ввод входного пароля при входе в главное меню настроек (рисунок 25). Этот пароль также используется при выключении охраны в случае срабатывании датчика движения, описание работы которого будет рассмотрен ниже.

 

Рисунок 25. GSM сигнализация: режим изменения запроса на входной пароль

 

В меню “ВХIДНИЙ ДЗВIНОК” можно задать функцию, которая будет выполнять сигнализация при входящем звонке с авторизованного номера, в данной версии это может быть или отправка в ответ SMS статуса текст которого описывает текущее состояние активных датчиков, или включения одного из нагрузок (рисунок 26).

 

 

Рисунок 26. GSM сигнализация: настройка функции, которую будет выполнять сигнализация при входящем звонке с авторизованного номера

 

Пункты меню “АКТИВНА ОХОРОНА” и “ЗНЯТИ ОХОРОНУ” включают и выключают сканирования датчиков соответственно. При активации пункта “АКТИВНА ОХОРОНА” сигнализация выводит соответствующее сообщение и ждет некоторое время для того чтобы пользователь мог покинуть зону установки сигнализации. Это нужно для случая, если к сигнализации подключен датчик движения в зоне установки панели управления.

Последний пункт главного меню “НАЛАШТУВАННЯ” включает в себя некоторые дополнительные настройки, такие как включение обработки входящих SMS команд из авторизованных номеров, и включение-выключение светодиодной индикации на передней панели (рисунок 27).

 

Рисунок 27. Прибор GSM сигнализации: меню настройки обработки входящих SMS и светодиодной индикации на передней панели

 

Когда для одного из входов сигнализации подключен и заданный в настройках датчик движения, система при аварийной ситуации работает несколько иначе по сравнению с другими видами датчиков. При возникновении аварийной ситуации на таком входе на дисплее сигнализации выводится меню ввода входного пароля, и система переходит в ожидание с выдержкой определенного времени, в течение которого пользователь может подойти к панели и ввести код разблокировки. После чего сигнализация деактивируется и переходит в обычный режим. В противном случае, когда пароль в течение времени ожидания не было введено, или когда пароль был введен неправильно, система выполняет действия, запрограммированные в меню настроек.

Когда в меню настроек на определенный датчик была активирована функция отправки SMS сообщения, текст такого извещения будет содержать информацию о типе и соответствующий вход (аналоговый / цифровой) с соответствующим номером датчика на котором произошла авария.

Стоит также упомянуть, что все настройки, заданные в меню, сохраняются в энергонезависимую память и в случае провалов питания сигнализация полностью возобновит свою работу и заданные режимы при следующем включении. В корпусе сигнализации можно предусмотреть аккумулятор для предохранения от отключения питания.

После окончания работы с сигнализацией в главном меню, система выдерживает определенное время и снова переходит к отображению заставки. При следующем входе в меню настроек снова понадобится ввод входного пароля. В режиме отображения заставки когда в течение 5-ти минут не было никаких действий со стороны пользователя система переходит в режим сна, при котором дисплей и светодиоды передней панели отключаются.

Автор: Сергей Корсун, ХНУ (2010 г. вып.), г. Хмельницк.