Alarmna centrala sa GSM dojavom by Elvedin

Alarmna centrala sa GSM dojavom

Izvod U ovom diplomskom radu ćemo opisati princip rada alarmne centrale sa GSM dojavom kao i pojam GSM sistema. Također ćemo objasniti primjer kako izvesti video nadzor u jednoj kući pomoću alarmne centrale i neke sastavne dijelove tog sistema. Objasnit ćemo primjenu GSM sistema i neke njegove karakteristike i razvoj ovih sistema.

Abstract In this paper we are going to explane how does central with GSM works and what GSM system is. Also we are going to explane one example how to make video surveillance in one house with alarm and some basic parts of this system. We are going to talk about usage GSM systems and some of them characteristics and development of them.

DIPLOMSKI RAD

Alarmna centrala sa GSM dojavom

1. UVOD 1.1 DEFINISANJE PROBLEMA Problem koji je trebalo riješiti mogao bi se opisati na sljedeći način. »Kako elektronski obezbjediti objekat na mjestu gdje korišćenje, na tržištu raspoloživih alarmnih centrala ne pruža zadovoljavajuće rezultate?« Ukoliko bi smo posmatrali problem obezbeđivanja malih objekata, kao što su vikendice, kuće, brodovi, pa čak i automobili, došlo bi se do zaključka da čak i ako postoji ugrađen alarmni sistem u takvim objektima, neophodno je da postoji osoba koju će sistem obavjestiti o problemu koji je nastao. Većina današnjih alarmnih sistema koristi različite vidove sirena, kako bi nekoga ko se nalazi u neposrednoj blizini obavjestili o problemu. Zbog toga je neophodno da se neko uvijek nalazi u blizini objekta, što u velikom broju slučajeva ne mora biti tako, a primjer su već pomenuti objekti, od vikendica do automobila. Pored toga, čak i ako slučajni prolaznici čuju “zavijanje” sirene, u najvećem broju slučajeva neće čak ni obratiti pažnju na pomenuti zvuk. Zbog svega navedenog je neophodno ostvariti rješenje koje će u slučaju problema kao što je provalna krađa ili požar automatski obavijestiti vlasnika objekta, ili nadležnu osobu o trenutnim dešavanjima. 1.2 MOGUĆA RJEŠENJA Uzevši u obzir da se osoba koju treba obavijestiti o problemu može nalaziti bilo gdje, tačnije da se ne mora nalaziti u blizini objekta, može se zaključiti da klasični alarmni sistem sa sirenom ne predstavlja zadovoljavajuće rješenje. Druga mogućnost je korišćenje alarmnog sistema koji bi putem fiksne telefonske linije, mogao da pozove vlasnika i na taj način ga obavijesti o problemu. Međutim, ovakvo rješenje zahtjeva postojanje telefonske linije, što u određenom broju objekata nije slučaj, takođe, na taj način se ne bi

moglo postići

obezbjeđenje pokretne imovine, poput brodova ili automobila. Pored toga, treba napomenuti da je telefonsku liniju nekad moguće fizički eliminisati, što bi praktično onesposobilo čitav alarmni sistem.

Alarmna centrala sa GSM dojavom

1.3 IZBOR RJEŠENJA Zbog prethodno navedenih razloga, odlučeno je da se upotrebi rješenje, koje bi problem prevazilazilo na sljedeći način. Osnovna ideja da se omogući obavještavanje vlasnika, ili osobe koja je nadležna za nastale probleme u objektu, ma gdje se oni nalazili. Uzevši u obzir raspoloživost mreže mobilne telefonije, rješenje korišćenjem GSM mreže se samo nametnulo. Na pomenuti način vlasnik je u kontaktu sa svojom imovinom, što mu daje mogućnost da u potencijalnim problematičnim situacijama, poput požara ili provalne krađe, može donjeti ispravnu odluku, odnosno obavijestiti nadležne organe o dešavanjima u objektu. Pri tom on je u prednosti jer se ne mora oslanjati na dobru volju slučajnih prolaznika, a vrijeme odgovora na nastalu situaciju je mnogo kraće. Realizacija sistema koji bi rješavao prethodno opisan problem, počinje određivanjem zahtjeva koje bi pomenuti uređaj trebao da ostvari. 2. PROJEKAT ALARMNE STANICE 2.1 KONCEPCIJA I FUNKCIONALNI ZAHTJEVI Alarmna stanica predstavlja elektronski uređaj čija je osnovna namjena da prati stanja, na senzorima pomoću kojih se detektuje nastanak neregularnog stanja nadziranog objekta. U slučaju da dođe do promene stanja na nekom od senzora, posredstvom GSM-mreže uređaj poziva vlasnikov broj, i po unosu odgovarajućeg jedinstvenog vlasničkog koda od strane vlasnika, obavještava ga o problemu. Funkcionalni zahtjevi se mogu predstaviti na sljedeći način: 1. Uređaj treba da ima mogućnost korišćenja, u nepokretnim i pokretnim objektima, i potrebno je da bude prilagodljiv na različite izvore napajanja, koji se mogu sresti kako u stanovima, ikućama, tako i u automobilu. 2. Po pitanju senzora potrebno je da uređaj bude maksimalno prilagodljiv što većem broju različitih protivprovalnih i protivpožarnih senzora koji se mogu pronaći na tržištu.

Alarmna centrala sa GSM dojavom

3. Uređaj mora da posjeduje mogućnost razlikovanja bar dvije (prostorne) zone, kako bi se,krajnjem korisniku mogla, pružiti informacija o tome da li je u pitanju aktiviranje protivpožarnog ili protivprovalnog senzora. 4. Uređaj mora da posjeduje bar dva relejna izlaza, kako bi udaljeni korisnik mogao da zada komandu kojom bi mogao upravljati uključenjem i isključenjem releja, koji dalje mogu biti iskorišćeni u zavisnosti od potreba, za sirenu ili za zaustavljanje motora kod automobila npr. 5. Kontrolu nad uređajem po pitanju daljinskog deaktiviranja uređaja, kao i komanda nad relejima, mora biti ostvarena uz pomoć petocifrene šifre, kako bi se eliminisala mogućnost slučajnog aktiviranja, od strane neovlašćenog lica. 6. Uređaj mora posjedovati izvjesnu autonomiju u napajanju. Da bi prethodno postavljeni zadaci bili ostvareni, bilo je neophodno rešiti nekoliko osnovnih problema. Prvo je neophodno rešiti problem napajanja, kako bi se obezbedile sve prethodno pomenute funkcije Da bi se obezbedila autonomija sistema, u pogledu napajanja, neophodno je odabrati odgovarajuću bateriju, koja bi sistem napajala u situaciji kada nema spoljašnjeg izvora, recimo u

slučaju nestanka struje. Pri odabiru baterije ključni parametar je

predstavljala cena, kapacitet, problem punjenja, kao i fizička veličina, zbog već određene kutije. Uzevši u obzir prethodno pomenute parametre, odabir je pao na bateriju Engleskog proizvođača YUASA NP2.1-12. Gde su NP oznaka za olovni akumulator, a 2.1 oznaka za kapacitet izražen u Ah. Takođe, nazivni napon za bateriju je 12 V.Pored svih prethodnih parametara, prednost ove baterije u odnosu na Ni-Cd ili NiMH baterije je jednostavnost punjenja. Uzevši u obzir da se u automobilima koriste apsolutno iste baterije većeg kapaciteta, i u ovom slučaju ne postoji problem punjenja. Pored toga, ovakva baterija punjena na najjednostavniji mogući način, koji će i ovdje biti opisan, korišćena je dve godine, za potrebe nužnog osvetljenja i dalje je bila u funkciji. Zbog svega navedenog izbor je bio definitivan. Pored napajanja drugi problem koji je trebalo rešiti svodio se na način komunikacije izmeđukorisnika i uređaja. Pouzdan vid komunikacije izveden

korišćenjem DTMF

dekodera. Ovde se prvi put pominje DTMF, treba reći šta je to.

Konačno treći suštinski problem bio je kako odabrati odgovarajući mikrokontroler, koji će upravljati čitavim sistemom. Takođe pod isti problem sveo se i odabir mobilnog telefona, 4

Alarmna centrala sa GSM dojavom

odnosno GSM modema. Mobilni telefon je dobio prednost korišćenja u odnosu na GSM modem, prvenstveno zbog cijene, koja je i do pet puta niža. Takođe, na tržištu je moguće pronaći mobilne telefone koji sadrže čitav set AT komandi po specifikaciji GSM 07.07. Zbog svega pomenutog odabran je telefon, Švedskog proizvođača Ericsson A1018. Ono što je važno jeste da su sljedeće generacije telefona, a provjereno T10 i T18, takođe funkcionisale na uređaju, tako da su praktično svi noviji modeli kompatibilni sa sistemom. No ipak ovakav odabir, između korišćenja mobilnog telefona i GSM modema ima i svojih nedostataka, i oni će u daljem tekstu, biti pomenuti. Pri projektovanju alarmne centrale izabran je mikrokontročer PIC 16F84 firme Microchip, [1], [8], jer.....

3. REALIZACIJA 3.1 OPIS RJEŠENJA Blok šema alarmne stanice prikazana je na narednoj slici.

Slika 1. Primjer alarmne stanice

3.2 NAPAJANJE Kao što je već pomenuto, kod napajanja uređaja, prvenstveno je trebalo obezbjediti prilagodljivost uređaja na različite izvore napajanja, a pri tom i obezbediti izvjesnu 5

Alarmna centrala sa GSM dojavom

autonomiju sistema. Punjenje baterije koja je odabrana zahtjeva, da se napon punjenja kreće u granicama od 12.5V do 13.8 V, za ovakav slučaj, proizvođač garantuje da se neće pojaviti mehurići u kiselini unutar baterije. Kako na donju granicu nije moguće uticati, uzevši u obzir da ako nema mrežnog napona, nije moguće ni započeti punjenje akumulatora, pri padu napona ispod 12.5 V. Zbog toga se akumulator puni stalnom ograničenom strujom. Pri punjenu se koristi napon od 14.4 V koji se dobija iz stabilisanog ispravljača od 15 V, pri tom se napon propušta kroz diodu, na kojoj se javlja pad napona od 0,6 V. Pored toga, na samom uređaju postoji otpornik od 5 Ohm Ri koji služi za ograničenje struje punjenja, kao i dioda, Di na kojoj se javlja pad od 0.6 V. Kada se uračuna ukupan pad napona na obe diode, koji iznosi 1.2 V i kada se on oduzme od napona od 15 V kojim se napaja uređaj, dobija se maksimalnih 13.8 V koji se mogu javiti na akumulatoru, što obezbeđuje odgovarajuće održavanje baterije. Treba napomenuti da je, ovo najjednostavnije, ali ne i najbolje rešenje. Međutim, uzevši u

obzir nedostatak prostora na ploči, koji je unapred bio ograničen

veličinom kutije, kao i to što nije bilo potrebno pratiti donju granicu napona na bateriji koristi se ovakvo rešenje. Pored pomenutih komponenti, sklop napajanja čine i dva stabilizatora napajanja 78S05 kao i 7808. Prvi stabilizator služi za napajanje bloka u kom se nalaze mikrokontroler i DTMF dekoder, kao i za napajanje samog telefona. Drugi stabilizator, služi isključivo kako bi simulirao prisustvo telefonskog punjača, treba pomenuti da bez prisustva ovog napona telefon nije moguće uključiti.

Pored pomenutih stabilizatora, deo elemenata

koji su u direktnoj vezi sa napajanjem, jesu i svi okolni kondenzatori za filtriranje napona. Kondenzatori od 100nF se nalaze na više mesta na ploči, i služe za filtriranje napona od VF smetnji. Oni se nalaze ispred i iza stabilizatora, kao i uz mikrokontroler i DTMF dekoder. Na priloženoj šemi imaju oznake: C1, C3_1, C7. Pored njih na ploči je prisutno nekoliko elektrolitskih kondenzatora, sa funkcijom “peglanja” napona i to su kondenzatori C2, C2_1, C5 i C6.

3.3 PROCESORSKI I DEKODERSKI BLOK Osnovni elementi u okviru ovog bloka su mikrokontroler PIC 16F84 na šemi označen sa U2, i DTMF dekoder MT 8870 na šemi označen sa U1. Pored ova dva elementa u ovom bloku se 6

Alarmna centrala sa GSM dojavom

nalazi određen broj pratećih elemenata neophodnih za ispravan rad čipova.

Pored već

pomenutih kondenzatora za filtriranje napona, u prateće elemente za ova dva čipa ulaze još i reset kolo, određen broj “pull down” otpornika na ulazima u mikrokontroler i oscilator koji su postavljeni uz U2, određen broj otpornika i kondenzatora, kao i kristal koji su postavljeni uz U1. Reset kolo mikorokontrolera, nije obavezno, ali je poželjno, jer se samo ukoliko postoji, može garantovati ispravan start izvršavanja programa. Iako mikrokontroler poseduje svoje interno reset kolo, ispravan start se može garantovati smo u slučaju ako je porast napona napajanja pri uključenju brži od 72 ms. Zbog ovoga se u okviru ovog bloka nalaze C4, D6, R4_1, R5 koji sačinjavaju pomenuto reset kolo. Reset kolo je spojeno sa pinom broj četiri na mikrokontroleru ( MCLR ) koji služi za priključenje eksternog reset kola. “Pull down” otpornici na ulazima mikrokontrolera RA4, RB4, RB5 služe da definišu stanje, tih ulaznih pinova. Prije svakog od ovih ulaza se nalazi po jedan 78L05 stabilizator napona, kako bi se osiguralo da napon koji se dovodi kao signal na ove pinove, može da se kreće u širokim granicama. Uzevši u obzir da se najčešće dovodi napon od oko 12 V ovo rješenje se pokazalo kao adekvatno. Postojala je mogućnost i da se koristi rješenje sa optičkim odvajanjem ulaza, međutim, nije upotrebljeno, prvenstveno zbog prostora na ploči, a kasnijom analizom je ustanovljeno da se neće previše dobiti time. Na svakom od ulaza postoji blok kondenzator čija je vrednost 10 nF, drugi njihov kraj je na masi . Na ovaj način je obezbeđen prilično pouzdan ulazni sklop, koji u slučaju eliminacije senzora, presecanjem kabla ili drugim metodama automatski sa visokog prelazi u nisko stanje i tako ostvaruje funkciju alarmiranja.

Naravno, senzor mora u neaktivnom stanju imati na svom izlazu pozitivan napon, a u slučaju aktiviranja, stanje se mora promijeniti, dovoljno je da taj napon nestane. Uzevši u obzir da gotovo svi senzori već rade na ovaj način, ili imaju izlazni rele, čiji se kontakti mogu povezati na ovaj način, tačnije, ovako se standardno i povezuju, centrala je kompatibilna sa većinom istih. Eksterni elementi, potrebni da bi se formirao stabilan oscilator, su kristal X1, C9, C8 i 7

Alarmna centrala sa GSM dojavom

R9.

Oscilator radi na frekvenciji kristala, u ovom slučaju 10 MHz.

Najvažniji elemenat

ovog bloka je mikrokontroler PIC 16F84A . Što se tiče karakteristika mikrokontrolera, uzevši u obzir da je ovo aplikacije gdje brzina nije kritična, ostale karakteristike su sasvim ispunjavale sve potrebe. Ukupan broj od trinaest ulazno-izlaznih pinova sasvim je dovoljan kako bi se obezbjedila tri ulaza i četiri izlaza, što se uklapa u funkcionalne zahteve u kojima je trebalo obezbediti, po dva ulaza i izlaza. Raspodela pinova je obavljena na sledeći način. Pinovi RA4, RB4 i RB5 su već pomenuti

ulazni pinovi. Ukoliko se uređaj koristi u

objektima, svi ulazi su ravnopravni i predstavljaju tri zone, na koje se mogu povezati grupe senzora. Prilikom korišćenja u automobilu, ulaz koji se odvodi na RA4 služi za informaciju sa kontakt brave automobila. Na konektoru centrale ulaz RA4 je označen sa B+, dok su preostala dva ulaza označena sa IN1 i IN2. Bez obzira na ovu oznaku, ukoliko se koristi u objektima ulaz B+ je sasvim ravnopravan sa preostala dva i smatra se da je to ulaz za treću zonu, pa ga tako ukoliko se aktivira prate tri “beep” prilikom obaveštenja koje centrala šalje korisniku u slučaju aktiviranja. Još jedan ulazni pin je RB7 koji je u osnovnoj postavci sistema predviđen za korišćenje kao RX vod, za odgovore od strane mobilnog telefona ka U2. Preostali pinovi petobitnog porta A su iskorišćeni kao ulazni pinovi za komunikaciju sa DTMF dekoderom, čiji se binarni izlaz, pinovi Q1, Q2, Q3, Q4 odvode direktno na pinove mikrokontrolera A0,A1, A2, A3. Preostali pinovi osmobitnog porta B su iskorišćeni kao izlazni, i to tako što su pinovi RB0, RB1, RB2, RB3 iskorišćeni za kontrolu četiri relea, čija će funkcija u daljem tekstu biti objašnjena. Jedini preostali pin RB6 je iskorišćen za TX vod ka mobilnom telefonu. Treba napomenuti da su signali na TTL nivou, na obe strane, pa nije potreban nikakav posrednik između telefona i mikrokontrolera, već je dovoljna direktna veza. Dalja razmatranja vezana za mikrokontroler odnosiće se isključivo na programsku podršku, odnosno softversko rešenje koje je u ovom radu primenjeno, uzevši u obzir da je dokumentacija o karakteristikama samog čipa dostupna na internet adresi [ Prema literaturi 1 ]. Kada je u pitanju drugi veoma bitan elemenat ovog bloka, DTMF dekoder, koristi se čip MT 8870, za koji postoji kompletna dokumentacija na internetu [ Prema literaturi 2 ]. Čip je

Alarmna centrala sa GSM dojavom

dostupan po prihvatljivoj cijeni, proizvodi ga više firmi, pa se može smatrati univerzalnim. Njegova osnovna funkcija je dekodiranje DTMF tonova, koji stižu od strane udaljenog korisnika i prenose se do čipa, koji dalje

binarni kod pritisnutog tastera prenosi do

mikrokontrolera, na već pomenute pinove porta A. MT 8870

ne spada u grupu

“inteligentnih”čipova, zapravo ne iziskuje nikakvo programiranje, kao njegov složeniji pripadnik iste familije MT8889 C koji ima svoje interne registre. Pored toga ova dva čipa se razlikuju i po tom što je MT 8889 C transiver, što znači da može i da generiše DTMF tonove. Uzevši u obzir da u setu AT komandi, mobilnog telefona postoji i komanda za generisanje DTMF tonova, nije bilo neophodno koristiti MT 8889 C, već je MT 8870 sasvim zadovoljavao sve potrebe. Na ovaj način se uštedeo određeni broj linija za vezu između mikrokontrolera jer čip koji se koristi ne iziskuje ni jednu kontrolno-upravljačku liniju, dok MT 8889 C iziskuje dve do četiri takve linije. Svi preostali pasivni elementi u ovom bloku su zapravo prateći elementi, po specifikaciji proizvođača, kako bi se dekoderu obezbedilo odgovarajuće okruženje za rad. Slika 2. Način povezivanja MT8870

Na slici 2 prikazana je aplikacija za testiranje i ispravan rad čipa. Ovakav raspored, donekle i vrijednosti elemenata su upotrebljene u uređaju. Kristal je iste frekvencije, kao i vrijednosti pratećih kondenzatora. Jedina razlika se javlja u otporniku, koji je na slici označen sa R1, a na šemi uređaja sa R2_1. Otpornik R2_1 u okviru uređaja ima vrijednost od svega 47 Ohm te je pojačanje ulaznog operacionog pojačivača u okviru dekodera znatno veće, što odgovara veoma slabom signalu koji se dobija na izlazu iz mobilnog telefona, a koji je reda 1mV. Iako se fizički, čak i ne nalazi na štampanoj ploči, a pogotovo ne u bloku mikrokontrolera i dekodera, kontakt brava uređaja S1 kao i otpornik RL i svetleća dioda (LED) DL funkcionalno se mogu smestiti jedino u opis ovog bloka. Funkcija kontakt-brave, na kojoj se mogu uočiti dva različita kontakta, je višestruka u zavisnosti od primene uređaja. U slučaju primene u objektima, bravica se koristi za aktiviranje i deaktiviranje uređaja. Aktiviranje 9

Alarmna centrala sa GSM dojavom

uređaja se obavlja na taj način što se okretanjem jedinstvenog ključa u bravi, na MCLR ulaz mikrokontrolera dovodi logička jedinica, na taj način počinje inicijalizacija i provera sistema o kojoj će biti više reči pri opisu softvera. Deaktiviranje uređaja se obavlja okretanjem ključa u suprotnu

stranu, i dovođenjem mikrokontrolera u stanje u kom on čeka ponovno

aktiviranje. Drugi kontakt brave ima funkciju da uključi ili isključi signalnu diodu zelene boje. Ova dioda svetli kada uređaj nije aktivan, dok se po aktiviranju uređaja isključuje. Ova “obrnuta” logika ima smisla, jer ako dioda svetli u mraku pri aktiviranom uređaju, ona će odati položaj centrale, što ne bi trebalo da se dogodi. U slučaju primene u automobilima, bravica ima ulogu servisnog ključa. Ovaj ključ se primenjuje u slučaju da korisnik želi isključiti alarmni sistem. Pri korišćenju ključa kontakti brave premošćavaju rele koji je zadužen za blokadu motora, tako da je alarm u potpunosti eliminisan. Na ovaj način korisnik može eliminisati njegovu funkciju u slučaju odvoženja automobila u servis ili negde drugde gde mu alarm nije neophodan.

3.4 IZVRŠNI BLOK U osnovnoj postavci sistema centrala ima dva relejna izlaza. Međutim, broj releja na ploči odnosno, u uređaju je četiri. Razlog za dodavanje dva releja jeste što pored dva postojeća izlazna releja, postoje dodatna dva čija je isključiva funkcija uključenje mobilnog telefona. Samom izvršnom

delu praktično pripadaju dva relea, a druga dva služe za uključenje

telefona. Relei koji su odabrani su Omron G2R2 2x5A, koji u odnosu na cenu imaju zadovoljavajuće karakteristike, [5]. Prednost korišćenja ovih relea čiji je radni napon 12V jeste ta što se za njihovo uključenje koristi direktno izvor napajanja, odnosno baterija, te se na ovaj način ne opterećuju stabilizatori. Uključenje relea se obavlja uz pomoć tranzistora NPN tipa, u ovom slučaju BC547, na čiju se bazu preko otpornika 2K2 dovodi direktno izlaz mikrokontrolera. Pored tranzistora i otpornika na bazi, u ovaj jednostavni sklop, ulazi još i dioda 1N4007, deklarisana za 1A struje. Zadatak diode je da

štiti ostatak sistema od

kontraelektromotorne sile koja se javlja pri otpuštanju kontakta relea. Kontakti dva izlazna relea, imaju svoje izvode na konektoru centrale, i označeni su sa Relay 1 i Relay 2. Odavde se mogu upotrebiti u zavisnosti od potrebe i primjene centrale.

3.5 TELEFONSKI APARAT Telefonski aparati koji se koriste, su već pomenuti A 1018, T10 i T18. Svi aparati imaju jedinstven konektor, preko kog se pristupa na TX, RX, DTMF OUT vod. Aparat po 10

Alarmna centrala sa GSM dojavom

specifikaciji proizvođača podržava cjelokupan set AT komandi, plus dodatni set specifičnih komandi, koje je dodao sam proizvođač, a uz pomoć kojih je moguće podesiti sve korisničke opcije na aparatu, koje je inače moguće podesiti korišćenjem tastature. Ali da li je baš tako ? Naime prethodno pomenuti nedostatak mobilnog telefona u odnosu na GSM modem se prvenstveno ogleda u tome što jedna od ključnih komandi, AT+CFUN=1, za uključenje telefona jednostvno ne radi. Iako komanda postoji u specifikaciji proizvođača, ukoliko pokušate da je upotrebite, nećete ništa postići, telefon se jednostavno neće uključiti. Drugi veoma važan nedostatak mobilnog telefona koji je korišćen, a odnosi se na sve isprobane modele je taj što ponekad dođu u stanje u kome ne reaguju čak i na taster za uključenje. Pored toga što ne reaguju na taster za uključenje, komunikacija sa aparatom se obavlja sasvim korektno, iako on nije uključen! U ovoj situaciji jedino što pomaže jeste skidanje baterije, i njeno ponovno vraćanje poslije desetak sekundi.

Alarmna centrala sa GSM dojavom

Posle ove intervencije telefon je moguće ponovo uključiti. Zbog ovoga postoji rele koji prije uključenja aparata, prethodno ukloni napajanje, koje zamjenjuje napajanje baterije, i zatim ga posle deset sekundi vrati. Problem uključenja je rešen na sledeći način. Prvo se uklone oba napona koja mogu postojati na telefonu, pod ovim se podrazumeva napon koji bi trebao da potiče od baterije, i napon koji bi trebao da potiče od punjača. Prvi je napon od 5V, a drugi od 8V oba napona se dobijaju iz predhodno opisanih stabilizatora. I jedan i drugi napon se uz pomoć svojih relea prosleđuju ka aparatu ili ne. Procedura dalje teče ovako. Pošto se uklone oba napona, prvo se vrati napon od 8V, koji simulira napon punjača, zatim se vrati napon od 5V na mesto baterije telefona. Napon od 5V se ukloni posle pet sekundi, zatim ponovo vrati. Sada je telefon uključen i napon od 8V se može ukloniti, ovaj napon inače samo zbog ovoga i postoji. Sve ovo je bilo potrebno kako bi se ostvarila dokumentovana komanda AT+CFUN=1 koja u praksi ne funkcioniše. Ali to nije sve. Pošto se dešava da telefon komunicira i odgovara na komande, čak i kada nije uključen, kako znati da li radi ? Na ovo pitanje odgovor glasi ovako. Ako telefon nije uključen, onda ne može generisati DTMF tonove. Pa je zbog toga neophodno po uključenju proveriti da li je telefon zaista uključen i to tako, što se od aparata zahteva da generiše odgovarajuće tonove, a zatim se proveri, da li se u oni stigli na port A mikrokontrolera. Da li cena koja je 50% do 75% niža od GSM modema opravdava uložen trud? Verovatno.

3.6 MEHANIKA Kako upakovati uređaj je pitanje koje se od početka postavljalo, međutim, ovaj problem je riješen odabirom kutije ( slike 3.1 i 3.2 ), koja se proizvodi za uređaj koji nema ovu namjenu, ali koja se apsolutno uklapa u ono što je trebalo postići. Kutija ima dovljno prostora, kako bi se u nju smestilo sve što je potrebno počevši od baterije i mobilnog telefona, do štampane ploče koja je projektovana, tako da se uklapa u oblik i veličinu kutije. Pored pomenutog, kutija ima otvor u koji je moguće uvesti i povezati kablove, otvaranjem manjeg poklopca, koji je za to namenjen. Kutija je predviđena za kačenje na zid, tako što ima zakačke sa zadnje strane, pa je i ovaj problem rešen. Jedina intervencija koja se obavlja na kutijama jeste bušenje dve rupe. Jedna rupa se buši za bravu, koja se sa zadnje strane učvršćuje svojom maticom. Spajanje kontakta brave sa štampanom pločom se vrši pomoću trakastog kabla, na čije krajeve se postavljaju odgovarajući konektori. Druga rupa je predviđena za signalnu LED diodu, koja je već pominjana, i koja se postavlja u odgovarajuću masku, a povezuje se istim trakastim kablom kao i brava. 12

Alarmna centrala sa GSM dojavom

Slika 3.1. Kutija

Slika 3.2 Kutija sa konektorom

Ploče su projektovane u programskom paketu Protel 99 SE. Na slikama 3.1 i 3.2 prikazana je ploča, i raspored elemenata na njoj.

Na slici 3.3 prikazana je ploča konektora, na kojoj su

prikazane i oznake za svaki vod. Ploča konektora na sebi ima D-SUB konektor od 25 pina, pomuću kog je moguće ploču razdvojiti od ostatka uređaja. Kablovi koji se povezuju na uređaj ostvaruju vezu sa pločom uz pomoć klema sa šarafom, koje se nalaze sa donje strane ploče konektora.

Slika 3.3 Slika ploče na kojoj se nalaze konektori za povezivanje centrale Slika je ovde prikazana, kako bi se moglo uočiti prisustvo ove ploče na slici uređaja, kao i modularnost sistema. U dodatku, ploča će biti predstavljena kvalitetnijim prikazom i odgovarajućom razmerom. 13

Alarmna centrala sa GSM dojavom

3.7 PROGRAMSKA PODRŠKA Sva razmatranja i pisanje koje je prethodilo nema nikakvog smisla, ukoliko, ne postoji program, koji će se upisati u mikrokontroler i na osnovu kog će

čitav sistem biti stavljen u

funkciju. Program se piše na osnovu hardverske platforme koja je prethodno opisana, uz poznavanje problema koje je potrebno rešiti.

Još jedan od razloga zašto je upotrebljen

pomenuti mikrokontroler, a ne neki drugi je i to što sam prilikom upoznavanja sa pojmom mikrokontrolera, počeo da radim upravo sa 16F84. Programski

jezik koji

je tada bio

najjasniji a mogao se upotrebiti u svrhu programiranja mikrokontrolera, bio je JAL ( Just Another Language ) kompajler koji se slobodno može preuzeti sa interneta, [9]. Uzevši da dolazi u kompletu sa dosta gotovih biblioteka i potprograma a da ova aplikacija nije kritična po pitanju brzine, i ovaj put je upotrbljen. Ukoliko bi se sada birao programski jezik mislim da bi to ovaj put bio C, ma da je asembler de facto najbolje rešenje. Što se tiče programskog jezika JAL on je po mnogo

čemu sličan programskom jeziku PASCAL, a ima određenih

elemenata koji su preuzeti iz programskog jezika C. Do sada u njegovoj upotrebi nije bilo nikakvih problema, i pokazao se kao vrlo pouzdano rešenje. Mislim da je odabir ovog programskog jezika dobro rešenje za sve one koji su učili isključivo BASIC i PASCAL, u srednjoj školi, jer prelazak na C i asembler posle toga bude jednostavniji. Više informacija o kompajleru mogu se pronaći na adresama: [ Prema literaturi 3, 4 ]. Kompajler generiše HEX fajl, koji se uz pomoć programa IC-PROG i JDM programatora, koji se povezuje na serijski port jednostavno upisuje u mikrokontroler. Naravno moguće je koristiti i druge programe kao i druge programatore, no ova varijanta odlično radi.

3.8

PROGRAM

Postoji nekoliko programskih modula, koje dolaze kao biblioteke uz JAL i to su: 16F84.jal – Fajl u kom se podešava konfiguraciona reč. jpic.jal

– Fajl sa spiskom registara mikrokontrolera.

jdelay.jal – Fajl sa potprogramima za kašnjenje. Takođe, u okviru liste fajlova postoje dva fajla, koja ne sadrže programski kod, već deklaracije. jascii.jal – Definicija ASCII kodova. jlib.jal -

Lista standardnih biblioteka koje su upotrebljene. 14

Alarmna centrala sa GSM dojavom

Svi ostali fajlovi sadrže programski kod. Pisanje programa se obavljalo modularno, pa će istim redosledom biti i opisani. Uljuci_tel.jal je prvi od modula sa veoma “inovativnim” imenom. Zapravo po resetovanju mikrokontrolera, ovaj modul se prvi izvršava, u slučaju da glavni program prilikom provere uključenosti telefona zaključi da je telefon isključen. Uključenje telefona se obavlja po već opisanom modelu, uključenjem i isključenjem odgovarajućih relea, koji dovode napon od 5 V i 8 V na telefon. Čitav modul se sastoji od par komandi koje menjaju stanje izlaznih pinova ka releima, uz odgovarajuća kašnjenja. Serial.jal je drugi modul, koji je važno pomenuti. Njegova funkcija je da odgovarajući ASCII karakter prosledi na TX pin mikrokontrolera, realizovan je u formi procedure, koje su uobičajene, kako za PASCAL, tako i za JAL jedini argument je ASCII karakter koji se prenosi. Serijska komunikacija sa telefonom se inače obavlja pri 9600 bps, bez bita parnosti i sa jednim stop bitom. Praktično, funkcija ovog programskog modula je da, odgovarjući binarni reprezent ASCII karaktera, bit po bit,

na svake 104 mikro sekunde prosledi na

odgovarajući pin, u ovom slučaju TX. Taster.jal je modul koji ima jedan ulazni argument, i to taster telefona koji je potrebno pritisnuti. U stvari modul sadrži niz AT komandi koje izvode ovu operaciju, a koristi se samo, kako se ne bi na više mesta u okviru glavnog programa ponavljao set komandi koji izgleda ovako.

procedure Taster ( byte in CHR ) is asynch = "A" asynch = "T" asynch = "+" asynch = "C" asynch = "K" asynch = "P" asynch = "D" asynch = "=" asynch = 34 asynch = CHR asynch = 34 asynch = "," asynch = "2" asynch = ASCII_CR delay_1s (1) end procedure U ovom primeru se vidi i deo sintakse JAL programskog jezika. Sifra.jal je najsloženiji programski modul u ovoj aplikaciji i izvršava proveru pritisnutih brojeva, od strane udaljenog korisnika. Ukoliko su pristigli brojevi odgovarajući, u zavisnosti od pristigle šifre, uključuje se ili isključuje odgovarajući rele OUT 1 ili OUT 2. U slučaju da šifra koja stiže nije odgovarajuća, mikrokontroler, automatski raskida vezu, sa korisnikom. Na ovaj način korisniku je omogućeno da uređaj može da pozove sa bilo kog telefonskog broja ( jer se ne očitava pristigla idntifikacija ) a sa druge strane onemogućena je slučajna ili namerna deaktivacija sistema od strane neovlašćenog lica. Još jedna od funkcija modula šifra je da pošto odgovori na ispravnu šifru, uključenjem ili isključenjem relea, obavesti korisnika da je operacija obavljena. To se radi na taj način što se udaljenom krisniku prosledi odgovarajući niz “beep” signala.

Broj zvučnih signala se šalje u slučaju kada uređaj radi kao alarmna

centrala u objektima u zavisnosti od zone koja je povređena. Dakle, ako se desi povreda druge zone, korisnik će biti pozvan. Ukoliko odgovori na poziv, potrebno je da unese kod sa svoje tastature kojim želi uključiti neki rele ili

jednostavno deaktivirati sistem, dajući

informaciju centrali da je obavešten. Centrala po prihvatanju šifre obavlja traženu operaciju, i korisnika obaveštava sa dva zvučna signala gde je nastao problem ( u drugoj zoni ). Ukolio je

zadata šifra za deaktiviranje sistema, centrala će obustaviti sve dalje pozive, dok se korisnik ne pojavi i ključem ne resetuje sistem. Ukoliko nije izdata šifra za deaktiviranje, već samo šifra kojom se zahteva zvučna signalizacija ili manipulacija nad releima, korisnik će u slučaju prihvatanja šifre od strane centrale, ponovo biti obavešten zvučnim signalom koja zona je aktivirala pozive. U ovom slučaju pozivi neće prestajati, sve dok korisnik ne unese šifru za deaktiviranje sistema. Dakle, u sistemu postoji najmanje jedna šifra i ona služi za deaktiviranje uređaja. Takva situacija je samo u slučaju da korisniku nije potrebna kontrola nad releima. U ostalim situacijama maksimalno mogu postojati još pet različitih šifri i to: za proveru ugroženosti zone, aktiviranje OUT 1 izlaza, aktiviranje OUT 2 izlaza, deaktiviranje OUT 1 izlaza, deaktiviranje OUT 2 izlaza. Postavka šifri kao i zahteva koje će biti korišćene a koje ne, zavisi od potreba korisnika. Šifre su promenjive, a jedini uslov u odabiru je da se uzastopno ne mogu koristiti dve iste cifre.

3.8.1 GLAVNI PROGRAM Glavni program se naziva Alarm.txt, i objedinjuje sve prethodno opisane potprograme. Tok ovog programa je sledeći: Po resetu mikrokontrolera izvodi se provera uključenosti telefona, i to na taj način što se prvo pritisne broj 5, zatim taster No, ukoliko se odgovarajući kodovi pojave na portu A, mikrokontrolera, telefon je uključen. Ukoliko se ne pojave, poziva se potprogram Ukljuci_tel. Po uključenju telefona, mikrokontroler prelazi u stanje u kom nadgleda ulaze. Ukoliko dođe do promene, prelazi na pozivanje prvog od četiri broja, koji se naizmenično pozivaju. Brojevi koji se pozivaju su prva

četiri

broja

koja

nalaze

memorisana u SIM kartici telefona. U slučaju da nisu potrebna četiri broja, na pozicije se upisuju isti brojevi.

Po pozivanju broja, poziva se modul sifra, koji u narednom periodu od trideset pet sekundi očekuje da se unese odgovarajuća šifra kako bi se preduzela odgovarajuća operacija. Ukoliko ispravna šifra stigne, operacija se izvršava i korisnik biva obavešten. Ukoliko pak šifra izostane mikrokontroler prelazi na pozivanje sledećeg telefonskog broja. Ova varijanta programa se primenjuje u objektima. Kod primene u automobilu, ili u nekom drugom slučaju, kao kod primene za nadgledanje rezervoara sa vodom koja će kasnije biti pomenuta, postoji osim mogućnosti da centrala zove korisnika, i obratna mogućnost. Naime u zavisnosti od stanja ulaza B+ o kom je bilo reči, postavlja se način rada (mod) u automobilu. Ukoliko se desi da je prisutna logička jedinica na ovom ulazu, korisnik može pozvati broj, u svom automobilu, i zadati komandu za isključenje relea, kojim se blokira motor. Ovo je moguće primeniti u slučaju da automobil bude otet. Dakle, u slučaju da korisnik bude nasilno udaljen iz vozila, dok je motor automobila upaljen. U tom slučaju neophodno je bilo da korisnik pre startovanja motora deaktivira alarm. Bez obzira na ovu situaciju centrala i dalje očekuje poziv. Ukoliko on stigne, ništa se neće desiti, međutim ako stigne, i ako se unese odgovarajuća šifra, isključiće se rele za blokadu motora i automobil će biti blokiran. B+ u ovom slučaj usluži kako bi odredio u kom režimu radi centrala, da li očekuje poziv i šifru, ili kao alarm nadgledajući senzore.

Korisnik, u automobilu, pri deaktiviranju alarma obavlja

sledeću operaciju. Uključi kontakt, a zatim pritisne skriveni taster za deaktiviranje sistema. Na osnovu B+ koji je sada na visokom logičkom nivou sve vreme centrala će očekivati poziv. Čim se automobil ugasi B+ postaje nizak i od tog trenutka korisnik ima dva minuta da napusti vozilo ili da deaktivira sistem davanjem kontakta, i pritiskom na taster, kako bi ponovo mogao da startuje motor. Ukoliko korisnik napusti vozilo centrala će posle dva minuta početi nadgledanje senzora i korisnika pozvati u slučaju da dođe do aktiviranja nekog od njih.

Na algoritmu koji je prikazan, jasno se vidi tok glavnog programa. U gotovo

svakom izvršnom

bloku poziva se odgovarajući potprogram, a to se bukvalno odnosi na

Ukljuci_tel i Sifra. Potprogram šifra dalje na osnovu promenjive BEEP i šifre, koja se šalje kao ulazna veličina ovom modulu, odrađuje ostatak posla, koji je opisan u okviru ovog modula. U okviru opisa programa, pomenuo bih još specifičan program, koji je na istoj hardverskoj platformi upotrebljen, za specifičnu namenu, dakle ne kao alarm. Zahtev koji je trebalo uređaji da ispune, a koji je postavljen od strane naručioca, svodio se na sledeće. U seoskom vodovodu, postoji bunar, koji snabdeva selo vodom. U okviru vodovodnog sistema postoje dve crpne stanice koje su na određenoj udaljenosti od bunara. Uzevši u obzir da ne postoji

signalni

kabal, koji bi povezivao sistem, naručiocu je odgovaralo da se obaveštavanje izvršava putem

GSM mreže. Na strani bunara, postavljen je predajni uređaj, koji je nadgledao jedan ulaz. U slučaju promene stanja na tom ulazu predajni uređaj poziva naizmenično oba uređaja, koji su postavljeni u okviru crpnih stanica, i slanjem odgovarajućeg koda zahteva da se stanje na OUT 1 izlazu promeni. Ukoliko se ova operacija uspešno obavi, prijemni uređaji u okviru istog poziva odgovaraju

odgovarajućom šifrom kako bi obavestili predajnik o uspešno

obavljenom poslu. Nadgledanje se i dalje nastavlja. U slučaju da dođe do kvara na predajniku, moguće je sa bilo kog telefonskog aparata

aktivirati ili deaktivirati pumpe. Uređaji su

postavljeni pre više meseci i do sada nije bilo primedbi na njihov rad.

Slika 4. Algoritam po kom se izvršava glavni program

4. PRIMJER REALIZACIJE VIDEO NADZORA I NJEGOVE KOMPONENTE

Imati pouzdanog partnera u današnje vrijeme, kada su informacije svima dostupne a životni vijek proizvoda sve kraći, vrijedi više nego ikada do sada. Novi proizvodi svakodnevno se pojavljuju na tržištu, a da vrlo često ni sami proizvođači nemaju jasnu predodžbu o tome kako iskoristiti sve mogućnosti koje njihovi proizvodi nude te što prosječnom korisniku uistinu treba da bi njegovo rješenje zaštite bilo sasvim pouzdano, a ujedno i optimalno realizirano. U ovom diplomskom radu ćemo pobliže objasniti IDEA Classic i njegovu instalaciju u objekat i opisati neke elemente koje koristimo i objasniti ih. Ono što je važno istaći je da IDEA Classic nisu samo ovdje prezentirani proizvodi već se radi o cjelovitom konceptu kvalitetne usluge – od kreiranja optimalnog rješenja zaštite, licencirane prodajne i tehničke podrške, brze isporuke, ovlaštene ugradnje zaštitarske tvrke i prilagođenog financiranja, pa sve do održavanja i servisiranja sistema i opreme. Odlukom za IDEA Classic program izabrali ste visok standard kvalitete koji možete očekivati u svakoj pojedinoj usluzi ili proizvodu. Pokušaj provale treba detektirati u najranijoj fazi - pri pokušaju obijanja vrata i prozora ili razbijanja stakla. Za to koristimo magnetske kontakte i detektore loma stakla. Infracrvenim (žičanim ili bežičnim) senzorima štitimo prostorije unutar objekta ili u njegovoj blizini jer oni detektiraju prisustvo topline koju zrači ljudsko tijelo. U sprječavanju požara od najveće je važnosti rana detekcija vatre ili dima već u izuzetno malim koncentracijama optičkim detektorima. Većinu protuprovalnih sustava moguće je nadopuniti detektorima vatre ili dima. Provalnici djeluju linijom manjeg otpora – uočljiva vanjska sirena vrlo će ih vjerovatno odvratiti od nauma provaljivanja. Ako do provale ipak dođe, uključuje se snažna sirena koja ometa ili čak potpuno sprječava provalnika u naumu. Centralni uređaj na koji su povezani svi drugi elementi sigurnosnog sustava je alarmna centrala koja mikroprocesorski obrađuje sve pristigle informacije, upravlja radom sistema na objektu i šalje informacije na telefon ili u dojavni centar zaštitarske tvrtke koja može, ovisno o ugovoru, odmah poslati interventnu ekipu. Sistemom se jednostavno upravlja uporabom daljinskog upravljača, LCD tipkovnica s porukama na vlastitom jeziku ili grafičkih tipkovnica koje su zbog jednostavnosti upotrebe naročito omiljene kod djece i starijih osoba.

Slika 5. Primjer video nadzora

Nadogradnjom alarmnog sistema različitim modulima, moguće je upravljati i kontrolirati sve događaje koji se odvijaju u odsutnosti vlasnika, od recimo video i audio nadzora dječje sobe,

do paljenja ili gašenja rasvjete, TV i drugih video i audio uređaja te klimatizacije. Time se kod provalnika stvara utisak da je netko kod kuće i odvraća ih se od nauma. Što se događa u podrumu, garaži ili čak vikendici u drugome gradu ovoga časa ne možemo biti potpuno sigurni. No, detektor plina registrirat će njegovo neželjeno prisustvo već u najmanjim količinama i upozorit nas uključenjem alarma. Detektor vode registrirat će prisustvo vode, recimo uslijed puknuća vodovodne cijevi, a detektori vlage ili ugljičnog monoksida uključit će alarm ako se količina CO u garaži razlikuje od predefinirane.

4.1. Centralne jedinica i moduli Kyo centrale pogodne su kako za stambene objekte tako i za male i srednje poslovne sisteme. Ujedno su i jednostavne za instalaciju, programiranje i, najvažnije od svega, jednostavne su za upotrebu i pouzdane. U ponudi su kompaktne centrale s 4 i 8 zona i 4 particije, te modularna centrala s mogućnosti proširenja do 32 zone i 8 particija.

Slika 6. Primjer Kyo centrala

Modularna Kyo centrala može se proširiti na potreban broj zona žičanim modulima proširenja smještenim u plastično kućište. Dodavanjem do četiri M-6/IN modula proširenja, centrala Kyo32 se može proširiti na 32 žičane zone.

Za upravljanje drugim uređajima u objektu, u svrhu automatizacije i signalizacije, koriste se izlazni moduli. Svaki izlaz može se nezavisno programirati za izvršavanje željene funkcije. Uz ugrađeni digitalni komunikator koji služi za dojavu alarma u dojavni centar zaštitara, dodavanjem audio modula alarmna centrala može u slučaju alarma nazvati broj mobitela i glasovnom porukom dojaviti što se na štićenom objektu događa. Nakon toga je moguće i slušati zvukove u objektu te komunicirati glasom s osobama u objektu.

Slika 7. Izlazni moduli

Tabela 1. Karakteristike Kyo modula

4.2. GSM komunikatori GSM komunikatore koristimo u aplikacijama kada ne postoji telefonska linija ili gdje je zbog

veće sigurnosti potreban rezervni način komunikacije. Ukoliko želimo dojavu o alarmu poslati na dojavni centar, potreban je GSM međusklop – digitalni komunikator, dok za dojavu glasovnih poruka putem GSM-a koristimo GSM dojavnik. Osim standardnih funkcija GSM komunikatori imaju i mogućnost slanja SMS poruka te daljinsko upravljanja izlazima. Ako želite da se poruka o alarmu pošalje na telefon ili mobitel umjesto u dojavni centar potreban je telefonski dojavnik koji će, ovisno o ulazu koji je aktiviran, poslati na jedan ili više brojeva programiranu glasovnu poruku. VM3M GSM digitalni komunikator, back-up standardne PSTN telefonske linije, programiranje parametara na SIM karticu, mogućnost slanja kratkih SMS poruka po aktiviranju alarmnih ulaza na 9 različitih telefonskih brojeva. PKN4 GSM pozivnik s mogućnošću slanja glasovnih ili SMS poruka na 10 različitih telefonskih brojeva, programiranje SMS naredbama, daljinsko uključivanje/isključivanje dojavnika i upravljanje izlazima, mogućnost prisluškivanja.

Slika 8. Primjeri GSM komunikatora

5. GSM SISTEMI Mobilna mreža je poznata pod nazivom GSM što je skraćenica od engleskog naziva global system for mobile communications. Sistem je na engleskom jeziku poznat i pod općim nazivom cellular phone technology. Sistem se sastoji od mobilne stanice (engl. mobile station, skraćeno MS) koju većina ljudi popularno naziva mobitel. To je jedini dio sistem s

kojim je korisnik u izravnom kontaktu i koji je zapravo vidljiv za korisnika. Mobilna stanica ima ugrađenu SIM (engl. subscriber identity module) karticu. U SIM kartici su pohranjeni pozivni brojevi mobilne stanice i nekoliko drugih brojeva koji služe sistemu za identifikaciju mobilne stanice, šifriranja signala, i.t.d Mobilna stanica šalje i prima digitalne podatke radiovalovima i to tako da podatke razmjenjuje s nekom od primopredajnih stanica u svojoj okolini. Korisnik ponekad vidi antene tih primopredajnika pa je to drugi (i ujedno zadnji) dio GSM sistema vidljiv korisniku. Antenski stupovi su samo vidljivi dio mnogo složenijih primopredajnih uređaja s pripadajućom elektronikom i hijerarhijski organiziranom upravljačkom elektronikom koja je razasuta po području koje pokriva GSM mreža. Mobilna stanica MS ima ulogu digitaliziranja govornog signala, njegovog kodiranja u smislu zaštite od prisluškivanja ali i u smislu zaštite od grešaka koje neminovno nastaju prilikom prijenosa radio valovima do područne antene. Digitalizirani govorni signal se ne prenosi sugovorniku. Zbog ušteda u kapacitetu prijenosnih kanala prenosi mu se samo uputa kako taj govor umjetno sintetizirati. Uz te "govorne signale"mobilna stanica MS prenosi u paketima (engl. bursts) i upravljačke signale a isto tako ih je u stanju i primati, dekodirati i provesti primljene zapovijedi. Antena primopredajne stanice ili BTS (engl. base transceiver station) pokriva područje koje može biti jedna zgrada, trg, dio grada ili veće područje. Takvo područje koje pokriva jedna područna antena zovemo ćelija (engl. cell). Najveća udaljenost između mobilne stanice i BTS antena ne smije biti veća od 35 km. Mobilna stanica MS u mirovanju ili kada putuje, prima i mjeri signale svoje područne antene BTS ali i signale okolnih BTS-a i ako zaključi da je signal "njene" BTS-e slabiji od signala BTS-e susjednog područja, shvati da je promijenila položaj pa počne primati signale te nove područne BTS-e i sada novih susjednih ćelija. Postupak prelaska pod nadzor nove BTS-e može nastupiti i kada je MS aktivna, dakle kada prenosi govor. Tada ga zovemo preuzimanje (engl. handover). Područna antena BTS ima svoj nadređeni upravljački sistem koji zovemo BSC (engl. base station controler). Te dvije jedinice se ponekad nazivaju BSS (engl. base station system). Jedan BSC-a nadzire nekoliko BTS-a a jedan MSC (engl. mobile services switching center) nadzorna jedinica nadzire više BSC-a. MSC bi u fiksnoj telefoniji mogli nazvati područna centrala. Očigledno je dakle da su primopredajne stanice vezane u složen hijerarhijski sistem koji međusobno razmjenjuje mnoštvo korisniku nevidljivih podataka.

Izlazna jedinica mobilne mreže prema drugim telefonskim mrežama se zove GMSC (engl. gateway mobile switching center). Svi pozivi koji ulaze ili izlaze iz mobilne mreže moraju proći preko GMSC jedinice. Uz to mobilna mreža ima nekoliko baza podataka za podatke privremenog karaktera ili za podatke dugotrajnog karaktera. Privremeni podatci se odnose na operativne podatke vezane za MS u nekom području a pohranjeni su u bazi podataka koju zovemo VLR (engl. visitor location register). Dugotrajne podatke o svakom pretplatniku mreže, mreža pohranjuje u bazi podataka koju zovemo HLR (engl. home location register). Dio mreže koju tvore MSC, HLR, VLR, GMSC i dr. zovemo SS (engl. switsching system). Ako govorimo o komponentama sistemu moramo imati na umu činjenicu da mreža može imati i na desetke milijuna pretplatnika tako da npr. HLR, baza podataka pretplatnika nije ni u kojem slučaju smještena na jednom PC-u nego je to ogroman računalni centar sa komunikacionim centrima, mogučnošću održavanja i sl. Kod toga treba u svakom slučaju imati na umu faktor istodobne komunikacije baze podataka s mnogim komponentama mreže, obradu podataka i pružanja odgovora u realnom vremenu na milijune istodobnih upita prouzročenih pozivima ili prelascima mobilnih stanica iz jednog pordručja u drugo. Ako mobilna stanica nekoga zove, šalje u odgovarajućem paketu (engl. burst) nadređenoj područnoj primopredajnoj stanici zahtjev za uspostavu veze u kojem su njeni identifikacijski brojevi i broj sugovornika s kojim želi uspostaviti vezu. Taj zahtjev BTS proslijedi svom nadzornom BSC-u koji ga prosljeđuje područnoj "centrali" - MSC-u. On na osnovu sugovornikovog pozivnog broja zaključi je li riječ o sugovorniku izvan ili unutar mreže. Ako je sugovornik izvan mreže, zahtjev za uspostavu kontakta se prosljeđuje GMSC-u koji preko zakupljenih fiksnih telefonskih linija (ili svjetlovoda ili usmjerenih visokofrekventnih veza i sl.) uspostavlja vezu s traženom telefonskom mrežom koja zahtjev prospoji do traženog sugovornika. Nakon razmjene signalizacije (sugovornik slobodan ili ne i mnogih drugih) veza se uspostavlja.Na sličan način MS može i primiti razgovor. Tada zahtjev za uspostavu veze analizira GMSC ili ako je poziv došao iz same mreže, neki od mrežnih MSC-a. On zatraži podatke o prebivalištu mobilne stanice od HLR-a. Ovisno o podatku dobivenom od HLR-a MSC proslijedi zahtjev drugom MSC-u pod čijim nadzorom se trenutno nalazi tražena MS-a. MSC te tražene MS-e upućuje zahtjev njenom područnom BSC-u. On preko SVIH BTS antenskih jedinica svoga područja upućuje poziv mobilnoj stanici. Važno je uočiti da se poziv upućuje preko svih BTS sustava jednog područja, što znači da sve antene pod nazorom tog BSC-a šalju poziv.

Mobilna stanica primi zahtjev, analizira ga, otkrije svoj pozivni broj i potvrdi svoju prisutnost. Od toga trena sistem zna u kojoj ćeliji TOG dijela teritorija (engl. local area) se MS-a nalazi te samo preko njene područne antene nakon ispitivanja i provjere identiteta proslijedi poziv i uspostavi vezu sa sugovornikom koji je zvao traženu mobilnu stanicu. Na tim primjerima vidimo da iza antenskih stupova stoje složene komponente i mnoštvo veza između pojedinih komponenata koje omogućavaju brze reakcije sustava. Kao što znamo mobilni telefoni mogu prenositi i podatke. Tada u digitalnim paketima podataka (engl. burst) nisu zapakirani digitalni govorni signali nego su to paketi podataka, npr. FAX poruke ili računalne datoteke. Mobilna stanica može poslati ili primiti i SMS poruku. Ti podatci se prenose uz upravljačke signale tako da ih mobilna stanica može primati i za vrijeme razgovora. Da bi postojeća GSM mreža mogla pružiti dodatne usluge, dodaju joj se sklopovski i programski dodatci, a takvu mrežu potom zovemo inteligentna mreža (engl. inteligent network ili skraćeno IN). Pod dodatnim službama podrazumijevamo npr. uporabu besplatnih 0800 brojeva, uporaba 0900 brojeva s posebnim povišenim tarifama i druge. Takve pozive ćesto zovemo IN upiti.

GSM sistem (Global System for Mobile Communications) je sistem koji je od Pan-evropskog digitalnog, javnog, mobilnog, telefonskog sistema prerastao u globalni sistem mobilnih telekomunikacija. Jedno od najaktuelnijih pitanja razvoja GSM mreže javne mobilne telefonije je i pitanje realizacije prenosa podataka. General Packet Radio Service (GPRS) je standard za prenos podataka na bazi komutacije paketa u GSM sistemu koji je usvojio European Telecommunications Standards Institute (ETSI). Uvodjenjem GPRS sistema u postojeću infrastrukturu javne mobilne telefonske mreže (Public Land Mobile Network, PLMN) operatori pružaju svojim pretplatnicima veoma efikasan pristup spoljnim mrežama baziranim na IP protokolu (Internet protocol based) i X.25 protokolu. Prenos podataka (tj. email, file transfer, Web browsing, WAP) je mnogo efikasniji, pošto više korisnika mogu da istovremeno koriste iste resurse. GPRS sistem zapravo uvodi Internet servise u GSM mreže i

omogućava digitalni protok na radio-interfejsu do 160 kbit/s kada se koriste svih 8 vremenskih slotova. Zasniva se na transmisionoj tehnologiji na bazi komutacije paketa optimizovanoj za bursty tip saobraæaja. Više korisnika mogu da dele iste resurse na radiointerfejsu pošto se resursi dodeljuju samo u trenucima kada se podaci šalju/primaju, a operatori tarifiraju svoje pretplatnike ne više na osnovu ukupnog trajanja veze veæ na bazi prenešene količine podataka. Ovakav naèin dodeljivanja i korišćenja resursa omogućava pogodnost konstantnog “on-line” pristupa mreži. U ovom radu je najpre dat pregled evolucije prenosa podataka u GSM sistemu. Prenos podataka u GSM sistemu javne mobilne telefonije je evoluirao u sledećim koracima: ·

1992. – Short Message Service omogučava prenos poruka maksimalne dužine 160

karaktera do mobilne stanice. · 1994. – Short Message Service kod koga je mobilna stanica u moguænosti da šalje poruke · 1995. – GSM operatori omoguæavaju korisnicima prenos podataka na bazi komutacije kola maksimalnog digitalnog protoka na radio-interfejsu 9600 bit/s . ·

1998. – High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) teorijski daje mogućnost

istovremenog korišćenja do 8 vremenskih slotova na radio-interfejsu pri čemu je maksimalni digitalni protok u svakom od korišćenih vremenskih slotova 14.4 kbit/s, 9.6 kbit/s ili 4.8 kbit/s u zavisnosti od primenjene kodne šeme. · Wireless Application Protocol (WAP) omogućava mobilnoj stanici pristup mreži za prenos podataka (npr. Internet mreži) nezavisno od mobilnog telefonskog sistema (GSM, GPRS, EDGE ....). · 2000. - General Packet Radio Service (GPRS) teorijski obezbeđuje prenos podataka na bazi komutacije paketa digitalnog protoka do 160 kbit/s kada se istovremeno koriste svih 8 vremenskih slotova. Kod ovog servisa podaci se prenose transparentno od mobilnog terminal do Intra/Internet mreže pri čemu mobilni terminal dobija isti status kao i IP host u LAN mreži. GPRS koristi istu modulaciju kao i GSM sistem (Gaussian Minimum Shift Keying, GMSK) . · 2001. - Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) je zasnovan na drugačijoj modulaciji 8 PSK (Phase Shift Keying) na radio-interfejsu koja povečava digitalni protok do 384 kbit/s kada se istovremeno koriste svih 8 vremenskih slotova. · 2002. - Univerzalni mobilni telekomunikacioni sistemi (UMTS), tj. sistemi treće generacije (3G) omogućavaju prenos podataka kako na bazi komutacije kola tako i na bazi komutacije paketa. Tehnologija pristupa na radiointerfejsu koja omoguæava multi-medijalne servise kod UMTS sistema je višestruki pristup sa širokopojasnom kodnom raspodelom (Wideband Code Division Multiple Access). Da bi se omogućio GPRS servis u postojećem GSM sistemu se uvode dva nova elementa

· The Serving GPRS Support Node (SGSN) – povezan je sa sistemom baznih stanica (Base Station System, BSS) i nalazi se na istom hijerarhijskom nivou u GSM mreži kao i mobilni komutacioni centar (MSC/VLR). Njegova uloga je čuvanje podataka o lokaciji GPRS korisnika, preduzimanje funkcija zaštite, kontrola pristupa itd. · The Gateway GPRS Support Node (GGSN) – medjuveza sa mrežama za prenos podataka. Povezan je sa SGSNom preko IP backbona. Prenos podataka se vrš i preko nove GPRS backbone mreže potpuno odvojeno od GSM dela sistema koji se koristi za saobraćaj baziran na komutaciji kola . GPRS zahteva novi software u sistemu baznih stanica (BSS) i novi hardware u kontroleru baznih stanica (Base Station Controler, BSC) – Packet Control Unit (PCU). Jedan novi interface, tzv. Gb interface, se uvodi izmedju PCU (BSC) i SGSN. Postojeæi A inteface (interface MSC – BSC) se koristi i za prenos na bazi komutacije kola i za prenos na bazi komutacije paketa tako da funkcije paketskog prenosa ne ometaju servise na bazi komutacije kola u GSM sistemu [7]. Funkcija PCU-a je i da rasporedi pakete izmedju Gb interface-a i Abis interface-a (BSC - BTS).

Sljedeća slika je prikaz GPRS logičke arhitekture:

Slika 9. GPRS logička arhitektura

Na narednoj slici je prikazan dio GSM sistema sa njegovim sastavnim komponentama:

Slika 10. Prikaz dijela GSM sistema GSM kontroler omogućava da mašina bude monitorisana i kontrolisana skoro sa svake tačke zemljine kugle ,bilo kad ,koristeći trenutnu bežičnu data tehnologiju kao što je GSM-GPRS, i SMS(tekst poruke). Sa pojavom GSM kontrolera omogućeno je rano signaliziranje,monitoring

i mogućnost

daljinskog otklanjanja problema. U zavisnosti kako je koncipiran sistem GSM kontroler može da komunicira putem SMS poruka,putem internet sesija preko GPRS protokola ,ili kao

običan modem koristeći GSM mrežu kao medijum za prijenos informacija. Posebno se pokazala velika upotrebna vrijednost ovakvih GSM kontrolera za monitoring i upravljanje elektromotornim

pogonima

koji

nepristupačni

ili

nalaze

opasnim

sredinama(eksplozivne ,radioaktivne ,fizički nepristupačne , hemijski opasne sredine..). Potreba za ovakvom vrstom uređaja je postojala od kada postoje elektromotorni pogoni,ali je tek sa razvojem tehnologije materijalizovana u obliku GSM kontrolera.U industriji je ovakva vrsta monitoringa i upravljanja poznata pod imenon M2M (machine to machine,machine to mobile ,man to machine,machine to man ).

GSM kontroler je projektovan tako da reaguje na sljedeće tri komande : 1) START XXXX – gdje umjesto XXXX stoji brzina kojom želimo da se vrti motor 2) STOP komanda koja zaustavlja motor, tj. obara brzinu motora na nulu 3) REPORT komanda koja vraća korisniku informaciju o trenutno podešenoj brzini putem SMS-a . Uređaj se sastoji iz hardvera, koji je eksperimentalno verifikovan, i softvera za mikrokontroler koji je napisanu C-u .Na slici 9. je data blok šema kompletnog uređaja.

Slika 11. Blok šema uređaja

6. ZAKLJUČAK

Izradom ovog uređaja, riješen je problem koji je postavljen na početku. Problem koji se svodio na pitanje: “Kako elektronski obezbjediti objekat na mestu gde korišćenje klasičnih alarmnih sistema ne pruža zadovoljavajuće rezultate ? ” Pod klasičnim alarmnim sistemom, se podrazumijeva alarmna centrala, na koju je moguće određen broj senzora, kao i spoljašnju ili unutrašnju sirenu. Problem kod ovakvih sistema je taj što je

kod njih mogućnost

obaveštavanja ograničena na zvuk koji emituje sirena. Takođe, ukoliko kod ovakvog sistema postoji mogućnost dojave, ona je uglavnom vezana za fiksnu telefonsku mrežu. Pored toga što je riješen pomenuti problem uređaj je u potpunosti ispunio sve funkcionalne zahtjeve koji su prije projektovanja postavljeni. I ne samo to, već su se tokom projektovanja otvorile i nove mogućnosti gdje su postavljeni zahtjevi u izvjesnoj mjeri premašeni. U dosadašnjoj eksploataciji uređaja nije bilo nikakvih problema, a pored primjene kojoj je uređaj bio predodređen na početku projektovanja, javile su se i nove mogućnosti poput pomenute u vodovodnom sistemu. U daljem razvoju uređaja, trebalo bi proširiti njegove mogućnosti, uvođenjem novog mikrokontrolera npr. PIC 16F874 ili PIC 16F877 koji su u potpunosti, softverski kompatibilni sa upotrebljenim, ali pri tom imaju neuporedivo veće mogućnosti. Na taj način bi se dobila mogućnost povećanja broja ulazno-izlaznih linija, mogućnost merenja analognih veličina, povezivanja sa PC računarom, generisanja SMS poruka itd.

7. LITERATURA 1. www.microchip.com 2. www.zarlink.com

3. MT8870 Integrated data receiver, datasheet, 4. PIC16F84 datasheet microchip 5. Diplomski rad, “Mikroprocesorske tehnologije u GSM sistemima”, Jasmin Kahrimanović, Doboj 2009.