Сайт магистра

Якубчук Михаил Олегович

Разработка системы контроля приемом посетителей предприятия

Авторы:Д. А. Парфенов, Р. В. Мальчева, И. А. Янковский

Источник:Материалы IX Международной научно-технической конференции "Информатика, управляющие системы, математическое и компьютерное моделирование". - Донецк: ДонНТУ, 2018. С. 219-222.

Аннотация

Разработка системы контроля приемом посетителей предприятия. Рассмотрены особенности платформы Arduino, обеспечивающие наблюдение и контроль приема посетителей. Разработано аппаратное и программное обеспечение системы.

Введение

Одним из направлений использования компьютерных технологий являются системы мониторинга и контроля. Их существует огромное множество, отличающихся назначением и функционированием, например, так называемые системы «умный дом», обеспечивающие управление различными процессами жилого или производственного помещения [1].

Среди этого множества выделяют системы наблюдения, контролирующие прием посетителей предприятия. Видеонаблюдение – ключевой элемент в составе системы охраны и безопасности предприятия.

Установка системы охраны позволяет не только оградить материальные ценности организации от хищения, но и может осуществлять контроль за действиями персонала в офисных, производственных и складских помещениях предприятия. А также отслеживать передвижения клиентов и посетителей по территории объекта.

Актуальность темы

Это актуальная система, в которой удобство сочетается с безопасностью. Главным достоинством таких систем является способность осуществления круглосуточного контроля входа на предприятие. Основной задачей подобных устройств является передача видео или фото изображений на службу охраны, которая, в свою очередь, будет на месте решать, пускать или нет.

В условиях регулярно ухудшающейся криминальной обстановки в стране, в городе, районе, все большее число юридических лиц стали интересоваться решением проблем собственной безопасности. И для решения этих задач происходит все больше обращений именно к устройствам, простым и доступным, позволяющих обеспечить безопасность. Возросший спрос на видеодомофоны позволил осуществить существенный технический прогресс, расширив функциональность этих устройств, и дал возможность говорить о возможности использования функций видеодомофонов в качестве оборудования для видеонаблюдения.

Цель и задачи исследования

Целью работы является исследование и разработка системы приема посетителей предприятия. В начале работы над проектом были определены основные задачи:

Системы контроля могут быть реализованы с использованием различных микроконтроллеров в виде встроенных систем или систем на кристалле [2].

Для данной реализации системы приема посетителей выбрана платформа Arduino, так как она является доступной, недорогой, многофункциональной и отлично подходит для обучения [3]. Данная платформа имеет большой выбор плат с различными микроконтроллерами, датчиками, платами-расширителями и т. д.

Основные положительные стороны данной платформы:

Благодаря тому, что все схемы модулей Arduino находятся в открытом доступе, опытные инженеры и разработчики могут создавать свои версии устройств на основе существующих. И даже обычные пользователи могут собирать опытные образцы Arduino для лучшего понимания принципов их работы и экономии средств.

Таким образом, Arduino, как открытая программируемая аппаратная платформа для работы с различными объектами с помощью компонентов, расширяющих возможности платы, может служить отличным началом для работы с микроконтроллерами (МК).

Существует несколько разновидностей плат Arduino. В основном они отличаются между собой объемами памяти, моделью микроконтроллера (МК), количеством входов/выходов и размерами самой платы. Для данного проекта в качестве основной выбрана плата Arduino Uno – эталонная модель платформы Arduino.

Назначение и размещение устройства

Данная система предназначена для использования на предприятии, где работает большое количество людей, а также бывает много посетителей. Эта система позволяет службе охраны получать оповещения с фотографией о людях, которые находятся у входной двери. Принцип действия проекта следующий:

Но в данном случае возникает вопрос с подключением и размещением системы на улице. В таком случае есть возможный вариант, когда камера и основная плата Arduino, отвечающая за управление, размещаются рядом, а компьютер находится в пункте охраны. Но так как плата Arduino и компьютер соединяются между собой с помощью USB-кабеля, а максимальная длина такого кабеля, согласно спецификации, не более 5 метров, то такое размещение может быть проблемным. Для того, чтобы обойти это ограничение, можно соединить несколько 5-метровых кабелей последовательно, используя для соединения USB-хабы в качестве повторителей. Максимальная длина такого составного кабеля не должна превышать 30 метров.

Выбор и подключение аппаратных средств

Для оптимальной работы системы и ее правильной функциональности необходимо выбрать аппаратные средства, которые будут соответствовать поставленной задаче. Для системы приема посетителей предприятия были выбраны следующие аппаратные средства: плата Arduino Uno; модуль камеры OV7670; 2 резистора номиналом по 4,7 кОм и 3 резистора номиналом по 10 кОм. Данные элементы были выбраны по ряду причин: низкая себестоимость, доступность и удобство в эксплуатации.

Модуль камеры OV7670 формирует изображение с максимальным разрешением 640×480 и может выдать его со скоростью до 30 кадров в секунду. Данная камера была выбрана из соотношения цена-качество. Существуют и другие камеры для работы с платформой Arduino, такие как VC0706, которые по каким-то параметрам лучше, а по каким-то хуже выбранной OV7670. Подключение камеры к плате показано на рис. 1.

Схема подключения модуля камеры OV7670 к плате Arduino Uno
Рисунок 1 – Схема подключения модуля камеры OV7670 к плате Arduino Uno

Следует отметить, что напряжение входов камеры местами отличается от напряжения Arduino, поэтому нужны резисторы, которые подключаются так, как показано на схеме. Данное подключение было реализовано в программе эмуляторе Fritzing. Эта программа удобна в использовании, наглядно показаны все входы/выходы плат и благодаря возможности выбирать цвета для проводников меньше вероятность запутаться в физическом подключении, если использовать этот эмулятор. Кроме того, существуют еще несколько программ, которые эмулируют возможности платы. Например, программа Virtual Breadboard. Эта программа позволяет писать код прямо в эмуляторе и тут же посмотреть, как он работает. Также программа включает в себя отладчик и достаточный набор компонентов для постройки различных схем. Возможность эмуляции платформы Arduino позволяет предварительно спроектировать систему и правильно выбрать компоненты без покупки элементов.

Программирование системы

Программы для Arduino пишутся на обычном языке С/C++, дополненным простыми и понятными функциями для управления вводом/выводом на контактах. Для удобства работы с Arduino существует бесплатная официальная среда программирования Arduino IDE, которая не требует установки дополнительного программного обеспечения. Это упрощает работу пользователю с данной платформой. С ее помощью загрузка новой программы в Arduino становится очень быстрой, для этого необходимо подключить плату к компьютеру через USB. Также возможна работа и через Visual Studio, Eclipse, другие IDE или командную строку, но для этого требуется использование дополнительных плагинов.

Все особенности сводятся к тому, что имеется набор библиотек, включающий в себя некоторые функции и объекты. Код программы для Arduino называется скетч.

В скетче обязательно должны присутствовать две основные функции setup( ) и loop( ), без них программа не откомпилируется. Упрощенно цикл программирования Arduino можно представить в следующей последовательности [4]:

Таким образом, используя библиотеки, функции и объекты для программирования Arduino реализуется необходимая система приема посетителей предприятия. Кроме того, для успешной работы системы потребовалось разработать дополнительную программу на языке Java в среде разработке Eclipse, которая выполняет преобразование полученной информации с камеры в .bmp изображение.

Вывод

Проведен анализ плат платформы Arduino и реализована система приема посетителей предприятия с применением необходимых компонентов и плат, которые оптимально подходят для данной системы по ряду причин. Изучены и применены на практике основы программирования под Arduino в среде разработки Arduino IDE. На практике проведена проверка работоспособности данной системы. Поведено тестирование проекта и получены корректные результаты.

Литература

  1. Мальчева, Р. В., Хмара, А. С. Устройство управления системой горячего водоснабжения с солнечными коллекторами // Інформаційні управляючі системи та комп’ютерний моніторинг. – Донецьк: ДонНТУ, 2011. Т.2. С. 81-86.
  2. Malcheva R., Naaem H. Development of the Data Transferring System Using SoC // European Scientific Journal, 2014. Vol.10, N7. PP.168-172.
  3. Arduino. [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: https://doc.arduino.ua/ru/about
  4. Программирование Arduino. [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: https://doc.arduino.ua/ru/prog