Sistema de seguridad y control luminico mediante telefono movil

[SISTEMA DE SEGURIDAD Y CONTROL LUMINICO MEDIANTE TELEFONO MOVIL]
2016
SISTEMA DE SEGURIDAD Y CONTROL LUMINICO
MEDIANTE TELEFONO MOVIL
Juan Carlos Forero Ríos
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Palabras Clave-raspberry pi, Android, light control
Resumen—La inseguridad en hogares y otros
establecimientos es un problema que se ha venido
presentando con gran regularidad. Es por esto que
se procedió a realizar un sistema de seguridad y
control lumínico capaz de mantener al usuario
informado atreves de una aplicación desarrollada
para el sistema operativo android y de una interfaz
grafica desarrollada en el lenguaje Java a la cual el
usuario tendrá acceso por medio de un monitor o
televisor conectado directamente a la tarjeta
raspberry“minicomputador” el cual será descrito
con más detalle en este informe. Este sistema se
desarrolló sobre la raspberry, en ella se implementó
el código fuente de todo el proyecto, esta controla
los periféricos que proporcionan señales tanto de
entrada como de salida. En este artículo se
expondrá información más detallada a cerca del
sistema.
El control de cada una de las luces del hogar y el
monitoreamiento de su seguridad a partir de los
sensores de movimiento fue lo que se logró con este
proyecto.
1 INTROUCCION
La inseguridad que se ha presentado a lo largo de
la historia no solo en hogares si no en diversos
establecimientos públicos es una problemática
social presente en todo tipo de clase social. Es por
este motivo que se implemento un sistema de
seguridad a partir de la tarjeta de desarrollo
descrita como minicomputador (Raspberry pi) con
la capacidad de proporcionarle el control al
usuario dueño del inmueble de todo el sistema
lumínico. Adicionalmente el usuario vive
informado de posibles intrusiones en su hogar por
medio de sensores de movimiento, conexión
Bluetooth y su teléfono móvil Android.
2 MARCO DE REFERENCIA
2.1 SISTEMA OPERATIVO ANDROID
Abstract—:Insecurity in homes and other facilities is
a problem that has been presented with great
regularity. That is why we proceeded to perform a
security system and lighting control can keep the user
informed dare your mobile phone with Android
operating system (only) from any intrusion brought
inside your home, in addition to this the user can
control the home lights (turn on or off) also instead of
the average described above. This system was
developed on the raspberry pi card in it the source of
all this control system was implemented peripheral
signals that provide both input and output. This
article will present more detailed information about
the system.
The control of each household lights and monitoring
their safety from motion sensors was what was
achieved with this project.
Android es un sistema operativo basado en el
kernel
de Linux diseñado
principalmente
para dispositivos
móviles con pantalla
táctil,
como teléfonos inteligentes o tabletas, y también
para
relojes
inteligentes,
televisores
y
automóviles.
2.1.1 ARQUITECTURA
Los componentes principales del sistema
operativo de Android (cada sección se describe en
detalle):
- Aplicaciones: las aplicaciones base
incluyen un cliente de correo electrónico,
programa de SMS, calendario, mapas,
navegador, contactos y otros. Todas las
aplicaciones están escritas en lenguaje de
programación Java.
Juan Carlos Forero Ríos Estudiante de TecnologíaElectrónica, Universidad Distrital Francisco José de Caldas
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Marco de trabajo de aplicaciones: los
desarrolladores tienen acceso completo a
los mismos APIs del framework usados
por las aplicaciones base. La arquitectura
está diseñada para simplificar la
reutilización de componentes; cualquier
aplicación puede publicar sus capacidades
y cualquier otra aplicación puede luego
hacer uso de esas capacidades (sujeto a
reglas de seguridad del framework). Este
mismo mecanismo permite que los
componentes sean reemplazados por el
usuario.
Bibliotecas: Android incluye un conjunto
de bibliotecas de C/C++ usadas por varios
componentes
del
sistema.
Estas
características se exponen a los
desarrolladores a través del marco de
trabajo de aplicaciones de Android;
algunas
son:
System
C
library
(implementación biblioteca C estándar),
bibliotecas de medios, bibliotecas de
gráficos, 3D y SQLite, entre otras.
Runtime de Android: Android incluye un
set de bibliotecas base que proporcionan
la mayor parte de las funciones
disponibles en las bibliotecas base del
lenguaje Java. Cada aplicación Android
corre su propio proceso, con su propia
instancia de la máquina virtual Dalvik.
Dalvik ha sido escrito de forma que un
dispositivo puede correr múltiples
máquinas virtuales de forma eficiente.
Dalvik ejecuta archivos en el formato
Dalvik Executable (.dex), el cual está
optimizado para memoria mínima. La
Máquina Virtual está basada en registros
y corre clases compiladas por el
compilador de Java que han sido
transformadas al formato.dex por la
herramienta incluida “dx”.
Núcleo
Linux:
Android
depende
de Linux para los servicios base del
sistema como seguridad, gestión de
memoria, gestión de procesos, pila de red
y
modelo
de
controladores.
El núcleo también actúa como una capa
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de abstracción entre el hardware y el resto
de la pila de software.[1]
2.2 RASPBERRY PI
La Raspberry Pi es un ordenador del tamaño
de una tarjeta de crédito que se conecta a su
televisor y un teclado. Se trata de un
pequeño ordenador capaz que puede ser
utilizado en proyectos de electrónica, y para
muchas de las cosas que hace su PC de
escritorio,
como
hojas
de
cálculo,
procesadores de texto y juegos. También
reproduce vídeo de alta definición. Queremos
ver que está siendo utilizado por los niños de
todo el mundo para aprender cómo funcionan
los ordenadores, cómo manipular el mundo
de la electrónica alrededor de ellos, y la
manera de programar [2]
FIG 1.RASPBERRY PI [2]
FIG 2. CARACTERISTICAS RASPBERRY [7]
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FIG 3. ARDUINO UNO [9]
FIG 3. PINES RASPBERRY PI B [8]
2.3 ARDUINO
Arduino es una plataforma de electrónica abierta
(open Hardware) para la creación de prototipos
basada en software y hardware flexibles y fáciles
de usar. Arduino puede tomar información del
entorno a través de sus pines de entrada de toda
una gama de sensores y puede afectar aquello que
le rodea controlando luces, motores y otros
actuadores.
El micro controlador en la placa Arduino se
programa mediante el lenguaje de programación
Arduino (basado en Wiring) y el entorno de
desarrollo Arduino (basado en Processing). Los
proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse
sin necesidad de conectar a un ordenador, si bien
tienen la posibilidad de hacerlo y comunicar con
diferentes tipos de software. [4]
FIG 4. CARACTERISTICAS ARDUINO UNO [10]
2.4 BLUETOOTH
El estándar Bluetooth se basa en el modo de
operación maestro/esclavo. El término "piconet"
se utiliza para hacer referencia a la red formada
por un dispositivo y todos los dispositivos que se
encuentran dentro de su rango. Pueden coexistir
hasta 10 piconets dentro de una sola área de
cobertura. Un dispositivo maestro se puede
conectar simultáneamente con hasta 7 dispositivos
esclavos activos (255 cuando se encuentran en
modo en espera). Los dispositivos en una piconet
poseen una dirección lógica de 3 bits, para un
máximo de 8 dispositivos. Los dispositivos que se
encuentran en el modo en espera se sincronizan,
pero no tienen su propia dirección física en la
piconet.
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FIG 6. MODULO HC-05 [5]
FIG 5. GRAFICA MAESTRO ESCLAVO BLUETOOTH
Características
En realidad, en un momento determinado, el
dispositivo maestro sólo puede conectarse con un
solo esclavo al mismo tiempo. Por lo tanto,
rápidamente cambia de esclavos para que parezca
que se está conectando simultáneamente con todos
los dispositivos esclavos.
Bluetooth permite que dos piconets puedan
conectarse entre sí para formar una red más
amplia, denominada "scatternet", al utilizar ciertos
dispositivos que actúan como puente entre las dos
piconets.[3]

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Compatible con el protocolo Bluetooth V2.0.
Voltaje de alimentación: 3.3VDC – 6VDC.
Voltaje de operación: 3.3VDC.
Baud rate ajustable: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200,
38400, 57600, 115200.
Baud rate por defecto: 9600
Tamaño: 1.73 in x 0.63 in x 0.28 in (4.4 cm x 1.6 cm x
0.7 cm)
Corriente de operación: < 40 mA
Corriente modo sleep: < 1Ma
[5]
2.6APP INVENTOR
2.5 MODULO HC 05
El módulo bluetooth HC-05 viene configurado de
fábrica para trabajar como maestro o esclavo. En
el modo maestro puede conectarse con otros
módulos bluetooth, mientras que en el modo
esclavo queda a la escucha peticiones de
conexión. Agregando este módulo a tu proyecto
podrás controlar a distancia desde un celular o una
laptop todas las funcionalidades que desee.
El modulo BlueTooth HC-05 utiliza el protocolo
UART RS 232 serial. Es ideal para aplicaciones
inalámbricas, fácil de implementar con PC, micro
controlador o módulos Arduinos.
La tarjeta incluye un adaptador con 6 pines de
fácil acceso para uso en protoboard. [5]
Los pines de la board correspondientes son:
EN,VCC,GND,TX, RX, STATE
El App inventor es un entorno de desarrollo web
de Google Labs para crear aplicaciones (Valga la
redundancia) de Android, estas apps pueden
crearse para cualquier smartphone con sistema
operativo Android, además también puede ser
utilizado desde una computadora Lenovo, HP y
cualquier otra marca que soporte el sistema
operativo ya mencionado.
Esta aplicación ha sido una de las grandes
innovaciones de los últimos años por parte de
Google debido a que ha permitido a los más
novatos en materia de programación realizar sus
propias aplicaciones con diferentes objetivos, ya
sea para satisfacción y comodidad personal o
incluso para llenar sus bolsillos y monetizarlas
en Android Market.
Gracias a App Inventor ahora es una realidad que
cualquiera programe sus propias funcionalidades
en su smartphone e incluso como ya hemos
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mencionado en su propia computadora gracias a
Android para computadores.
Lleva en el mercado desde noviembre de 2012 y
posee las siguientes características:
para implementar el sistema se procedió de esta
manera.
-
Características de App Inventor



Aplicaciones sencillas, aptas para cualquier
tipo de smartphone de sistema operativo
Android y con al menos 250 MB de memoria
RAM.
Fácil de utilizar, ideal para principiantes en
programación que buscan sacarle mejor
provecho a su terminal (teléfono inteligente).
No ideal para aquellos con mayores
conocimientos, pues las aplicaciones que se
pueden crear aquí son bastante simples y no
llenarán las exigencias de los más
capacitados. Para los más diestros en
programación, aquí está su software de
desarrollo. [6]
Construcción de la estructura:
Se diseño y se construyó la maqueta con
el fin de simular una vivienda con la
estructura promedio en una ciudad. Con
dos habitaciones un baño una sala una
cocina y un garaje, cada una con su
pertinente entrada y ventanas.
FIG 7. ESTRUCTURA DE LA CASA (MAQUETA)
4 METODOLOGIA
Se diseñó y se construyó el entorno a escala
(maqueta) donde se aplicará el sistema de control
y seguridad.
Los sensores de movimiento se ubicaron
estratégicamente en las puertas y en las ventanas
de la maqueta, al activarse cada uno de estos, la
tarjeta Arduino uno recibirá la información para
consecutivamente enviar el dato al teléfono móvil
por medio del modulo bluetooth, de la misma
forma el usuario controla el sistema lumínico a
través de la interfaz y del teléfono, es por esto
que el arduino recibe información proveniente de
dicho teléfono y de la raspberry.
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-
Diseño de la aplicación
Se diseñó e implementó una aplicación en
el sistema operativo android con la
capacidad de proporcionarle todo el
control al usuariopor medio de la página
Appinventor de Google. A continuación,
se mostrarán cada una de las pestañas de
la misma.
4.1 DISEÑO Y CONTRUCCION
Posteriormente a realizar la investigación
pertinente de los sensores y módulos necesario
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FIG 8. PESTAÑA PRINCIPAL DE LA APLICACIÓN
FIG 10. PESTAÑA MONITOR APERTURA
FIG 9. PESTAÑA SEGURIDAD DE LA APLICACIÓN
FIG 12.PESTAÑA (2)MONITOR APERTURA DE LA
APLICACIÓN
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FIG 11. PESTAÑA CONTROL DE INTRUCIONES
FIG 14. PESTAÑA CONTROL LUMINICO
FIG 13. PESTAÑA (2)CONTROL DE INTRUCIONES
FIG 15. PESTAÑA CONTROL LUMINICO
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-
Diseño de la interfaz
Se procedió a diseñar una interfaz en el
lenguaje de programación java. Sencilla y
con la capacidad de proporcionarle al
usuario un control sobre la luces de su
hogar y un monitorea miento con respecto
a la seguridad de su domicilio
FIG 16. INTERFAZ (PANEL CENTRAL)
-
Creación e implementación del código
en raspberry pi:
A continuación se creó el código fuente
que se explicará posteriormente sobre la
tarjeta de desarrollo principal raspberry
pi,
-
Implementación del modulo bluetooth
por medio del arduino uno
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raspberry
pi
mas
como
un
minicomputador se pudo utilizar otro
lenguaje como c# o Python. El siguiente
diagrama de flujo se usa para exponer la
base del programa del sistema. Pues al
exponer el código podría ser más tedioso
de comprender.
FIG 7: DIAGRAMA DE FLUJO APLICACIÓN ANDROID
El programa de la aplicación android espera a que
el usuario seleccione control lumínico o
seguridad. En el caso que este seleccione
seguridad el programa espera la recepción de
datos. Por el contrario si la selección fue control
de luces el programa espera que el usuario
seleccione la luz o las luces que desee apagar o
prender, para así enviar el respectivo dato .
Se genero el código necesario en el
arduino con el fin de recibir los datos
enviados por la aplicación móvil por
medio del módulo HC-05.
-
Programación:
El cerebro de todo el sistema como ya se
explicó antes, se encuentra dentro de la
raspberry, el lenguaje de programación
utilizado para este proyecto fue Java
cabiendo resaltar que al tratarse la
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En la figura anterior se muestra la parte principal
del código desarrollado en el arduino uno a través
de un diagrama de flujo, se muestra solo lo parte
principal puesto que al exponer todo el diagrama
en una sola imagen no se alcanza a detallar debido
al tamaño de la imagen. El programa espera a
recibir señales provenientes de los sensores de
movimiento (sensor de intrusiones o puertas y
ventanas) o información proveniente del teléfono
móvil a través de modulo bluetooth. Para así
realizar las correspondientes acciones.
FIG 8: DIAGRAMA DE FLUJO PROGRAMA PRINCIPAL
(RASPBERRY)
El programa desarrollado en la raspberry pi espera
que el usuario seleccione la luz o las luces que
desee apagar o prender, para así enviar el
respectivo dato. Hasta el arduino por medio el
modulo bluetooth tal y como se explicó
anteriormente.
FIG 10: DIAGRAMA DE FLUJO ARDUINO UNO (control de
intrusión y sensores puertas y ventanas)
Al recibir los datos provenientes de los sensores
ubicados en puertas y ventanas referentes a
detecciones de intrusión o apertura de puertas y
ventanas, el programa envía información
correspondiente al sensor que se activó. Al
teléfono móvil por medio del modulo bluetooth.
FIG 9: DIAGRAMA DE FLUJO ARDUINO UNO
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sistema operativo android es de código
abierto.
FIG 11: DIAGRAMA DE FLUJO ARDUINO UNO (control luces)
En el momento en el que el arduino recibe la
información proveniente del teléfono móvil
por medio del modulo bluetooth este envía un
pulso al puerto correspondiente para encender
la luz de alguno de las habitaciones
dependiendo de la información recibida.
5 CONCLUSIONES
-
-
Es posible instalar el sistema en el estado
que se encuentra (escala) en un inmueble
real, puesto que los bombillos utilizados
en la maqueta funcionan a 120v AC, de
igual forma los sensores se pueden
reemplazar por otros con un mayor
alcance. Sin embargo, para los sensores
de
apertura
se
hace
necesario
reemplazarlos por otros de otro tipo como
los magnéticos.
Referencias:
[1] «T-Mobile G1 Spec» (en inglés). Infosite
and comparisons. 15 de noviembre de
2014. consulatodo en :
http://www.ewb.com.co/app-s-para-laeducacion/android
Se puede concluir que el modulo
bluetooth es una excelente opción para
una comunicación inalámbrica debido a
que tiene un amplio alcance al igual que
su velocidad de transmisión de datos. Sin
embargo debido a que es una
comunicación unidireccional no se puede
enviar y/o recibir información del control
lumínico y de seguridad al mismo tiempo
[2] Reardon, Marguerite, <<Raspberry pi>>,
(15 de agosto de 2011). consultado en:
«Google just bought itself patent
protection | Signal Strength – CNET
News». News.cnet.com.
[3] <<Como funciona bluetooth>>, ( enero
de 2016), consultado en :
http://es.ccm.net/contents/69-comofunciona-bluetooth
[4] <<Introduccion a arduino>>(marzo de
2016), consultado en :
http://www.cortoc.com/2011/12/introd
uccion-arduino.html
[5]
-
El desarrollo de la aplicación móvil en
Android fue relativamente sencilla, pues
se usó un compilador web para programa
en bloques como appinventor.
Gracias a que la raspberry pi es un
ordenador miniatura, se obtuvieron
muchos beneficios llegando esta a ser
mucho más poderosa que otras tarjetas de
desarrollo ya conocidas como una Psoc,
Fpga, o pic entre otras.
-
-
Se logró desarrollar la aplicación móvil
sin ningún problema gracias a que el
<<Módulo Bluetooth HC-05 Serial
Rs232>> ,(febrero de 2016),consultado
en :
Juan Carlos Forero Ríos Estudiante de TecnologíaElectrónica, Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Página 10
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http://electronilab.co/tienda/modulobluetooth-hc-05-serial-rs232/
[6]
<< ¿Qué es App inventor? ¿Paraqué
sirve?>>, (abril de 2016), consultado
en http://appmoviles.net/que-es-el-appinventor-para-que-sirve/
[7]
<<Raspberry Pi>>, (abril de 2016),
consultado
en:https://m1mohah.wordpress.com/
[8]
<<the pij4project>>, (febrero de 2016),
consultadoen:http://pi4j.com/pins/mode
l-b-rev2.html
[9]
<<Arduino uno>>, (2016), consultado
en:
http://www.electronicaestudio.com/ard
uino_productos.htm
[10]
Melgosa, Jonathan<<Conociendo
Arduino la placa>>, (julio de 2013),
consultado en:
http://jonathanmelgoza.com/blog/conoc
iendo-arduino-placa
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