Bảo mật thông minh cho ngôi nhà thông minh của bạn: 14 bước

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-13 06:58

Tôi đang thi cho cuộc thi an toàn và bảo mật. Nếu bạn thích tài liệu hướng dẫn của tôi, vui lòng bỏ phiếu cho nó! Tôi sẽ chỉ cho bạn cách dễ dàng và rẻ tiền để bảo vệ hoàn toàn ngôi nhà của bạn và môi trường của nó. Định cấu hình hệ thống khóa cửa vân tay của bạn 2. Kiểm soát nhà và các thiết bị của bạn ngay cả khi bạn vắng mặt3. Định cấu hình camera để có phạm vi quan sát lớn4. Theo dõi các thiết bị và đồ đạc bị đánh cắp hoặc thất lạc5. Kích hoạt một số hệ thống báo động do một số phản ứng nhất định

Bước 1: Các thành phần

Đối với hệ thống theo dõi: 1x MKR GSM 1400 (https://www.store.arduino.cc) Đối với máy ảnh: 1x Arduino Uno1x Camera an ninh1x tụ điện 100 uF2x Cảm biến chuyển động PIR1x ServoBreadboardĐối với hệ thống khóa cửa vân tay: 1x Arduino Uno1x Adafruit LCD (16 x 2) 1x cảm biến vân tay FPM1OA (Adafruit) 1x Motor1x trình điều khiển động cơ Pin 9V (tùy chọn) 2x 3.7V pin sạc 1x LockVeroboardĐối với hệ thống giám sát tại nhà: 1x tấm chắn Ethernet Arduino và cáp mạng RJ-451x LM351x Buzzer1x LDR1x cảm biến chuyển động PIR4x Đèn LED trắngBreadboard / veroboard Một số thành phần trên có thể được mua ở bất kỳ cửa hàng bán lẻ nào gần đó, ví dụ như đèn LED, pin, v.v. Những thành phần khác có thể được mua tại AliExpress.com (https://aliexpress.com), ebay (ebay.com), Arduino (https: / /www.arduino.cc), Adafruit (https://www.adafruit.com) hoặc Amazon (https://www.amazon.com)

Bước 2: Công cụ và ứng dụng

Máy in 3DMultimeterSol Order ironGlueAPPS: Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)Fritzing (https://fritzing.org/download)

Bước 3: Tổng quan về các thành phần

Bo mạch arduino có một bộ vi điều khiển hoạt động như một bộ não, nó nhận và gửi tín hiệu để hoạt động đúng. Tấm chắn Ethernet thường được gắn trên bo mạch arduino. Nó được sử dụng để liên lạc qua internet. Nó có một khe cắm SD để dữ liệu trong thẻ SD có thể được truy cập. Bàn phím được sử dụng để nhập dữ liệu vào hệ thống. Trình điều khiển động cơ L298N được sử dụng để điều khiển tốc độ và hướng quay của động cơ. ba chân, nối đất, tín hiệu và nguồn ở bên cạnh hoặc dưới cùng. Các mô-đun PIR kích thước lớn vận hành một rơ le thay vì đầu ra trực tiếp. Chúng bao gồm động cơ DC, hộp số, chiết áp và mạch điều khiển. Thường được sử dụng để xoay thiết bị đến một góc cần thiết. LM35 là một cảm biến nhiệt độ IC chính xác với đầu ra tỷ lệ với nhiệt độ (tính bằng độ C). LDR là một điện trở phụ thuộc vào ánh sáng, nó có thể cho biết một nơi có tối hay không. được sử dụng như một thiết bị hiển thị. Nó hiển thị các ký tự chữ và số. Cảm biến vân tay FPM1OA là cảm biến xác định và cảm nhận dấu vân tay. Nó được sử dụng cho mục đích bảo mật.

Bước 4: Khóa vân tay Hệ thống dây điện

Như đã thấy trong sơ đồ mạch, tất cả các chân phải được kết nối phù hợp. Tôi đã sử dụng pin 3.7V để cấp nguồn cho động cơ và sử dụng đầu nối USB để cấp nguồn cho bảng Arduino. Pin 9V có thể được sử dụng nếu muốn hoặc để dự phòng. Và cuối cùng, động cơ DC được điều khiển bởi mô-đun L298N sẽ quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Lưu ý rằng khóa được gắn vào động cơ và vòng quay của động cơ sẽ đóng / mở cửa. Có một số ổ khóa trên thị trường, chỉ cần mua một cái phù hợp.

Bước 5: Mã khóa vân tay và hoạt động

Để có cách xem phù hợp, bạn có thể lấy tất cả các mã được sử dụng trong tài liệu hướng dẫn này tại đây (https://drive.google.com/file/d/1CwFeYjzM1lmim4NhrlxIwW-xCREJmID6/view?usp=sharing). Tôi đã nhận xét về mọi phần của mã cho rõ ràng. Để bắt đầu, tôi đã tải lên mã "Đăng ký" từ thư viện dấu vân tay và thêm một dấu vân tay. Sau khi mã được tải lên, hệ thống đang đợi một ngón tay được đặt trên cảm biến. Không cần vân tay cho người bên trong, nhấn bàn phím mở cửa. Nhưng đối với những người đi vào, dấu vân tay được kiểm tra tính hợp lệ, nếu hợp lệ, khóa sẽ mở và hiển thị thông báo có tên được ghép nối với ID vân tay, cửa khác vẫn khóa. Hãy kiểm tra mã! Dòng đầu tiên để thiết lập () chức năng chỉ là để thiết lập giai đoạn sẵn sàng. Đầu tiên, tôi bao gồm các thư viện mà tôi cần. (Tất cả các thư viện được nhúng trong liên kết trên) Sau đó, định cấu hình các chân truyền dữ liệu cho cảm biến vân tay của tôi. Sau đó, xác định các chân được sử dụng trong sơ đồ mạch: tức là các chân cho cảm biến vân tay, mô-đun trình điều khiển L298N, màn hình LCD. đã khai báo một số mảng, ký tự và số nguyên. Ngoài ra, mật mã, là 0000 theo mặc định, mặc dù có thể thay đổi được. Tôi cũng định cấu hình bàn phím bằng cách xác định số hàng và cột của nó; và các ký tự của nó. Sau đó, tôi xác định các chân kỹ thuật số mà nó được kết nối. Sau đó, tôi định cấu hình mô-đun vân tay với thư viện và khai báo biến 'id'. Tiếp theo là hàm setup () chỉ chạy một sau khi hệ thống được bật. tỷ lệ giao tiếp nối tiếp đến 9600; và của vân tay là 57600. Tôi đã định cấu hình các chế độ pin trình điều khiển L298N thành 'OUTPUT'. Tôi xác định kích thước của màn hình LCD, xóa màn hình và hiển thị "Chờ". Sau đó làm theo hàm loop (), nơi thực thi xảy ra. Tôi xác định ký tự đầu vào: Nếu là 'A', có nghĩa là một mẫu mới muốn được thêm vào. Do đó, một mật mã được yêu cầu được đặt thành 0000 (có thể sửa đổi), nếu không khớp, "Mật mã sai" sẽ được hiển thị. Nếu là 'B', cửa sẽ được mở trong 6 giây để thoát. Sau đó " Đặt ngón tay "được hiển thị sau. Sau vòng lặp () là OpenDoor () và CloseDoor () để mở và đóng cửa. Tiếp theo là hàm getPasscode (). Nó nhận mật mã được nhập và lưu trữ chúng trong mảng c [4] và so sánh nếu nó đúng. Tiếp theo là các hàm Enrolling () và getFingerprintEnroll () được sử dụng để đăng ký một ID mới bằng cách sử dụng các hàm readnumber () và getImage (). Sau đó, "Đặt ngón tay" và "Xóa ngón tay" được hiển thị khi ngón tay được đặt hoặc loại bỏ. Tôi đã sử dụng phương pháp quét vân tay thông thường, tức là hình ảnh của cùng một ngón tay được chụp hai lần. Hàm readnumber () lấy số ID ở định dạng 3 chữ số và trả về số này cho chức năng đăng ký. Lưu ý rằng phạm vi ID là từ 1 đến 127. Cuối cùng là hàm getFingerprintIDez (), tôi đã gọi nó trong vòng lặp. Nó quét một dấu vân tay và cấp cho nó quyền truy cập nếu được nhận dạng. Nếu vân tay không được nhận dạng, "Quyền truy cập bị từ chối" sẽ hiển thị, sau 3 giây, thông báo "Đặt ngón tay" sẽ hiển thị lại. Đối với vân tay được nhận dạng, thông báo "chào mừng" và ID của vân tay đó sẽ hiển thị. Sau đó, cửa mở ra, cửa được bảo vệ, nó vẫn là môi trường và bên trong ngôi nhà.

Bước 6: Mở rộng phạm vi máy ảnh

Máy ảnh được sử dụng cả trong nhà và ngoài trời nhưng đôi khi phạm vi quan sát và quay không thuận lợi. Điều này có thể không làm cho an ninh đủ chặt chẽ trừ khi được cài đặt nhiều hơn. Vì vậy, thay vì sử dụng tối đa ba camera trong đó một camera có thể được sử dụng, tôi đã thiết kế một giá đỡ cho các camera. Chân đế này xoay máy ảnh theo các góc khác nhau. Vì vậy, điều này cho phép tôi có phạm vi xem hơn 230 độ. Điều này cũng giúp tiết kiệm chi phí cho các camera không cần thiết và khắc phục sự cố không cần thiết. Đây là cách tôi đã giải quyết: Tôi sử dụng động cơ servo và cảm biến chuyển động PIR. Sau đó, lắp đặt hai cảm biến chuyển động PIR. Tôi có một đế lớn hơn để chứa hệ thống dây điện. Tôi đã gắn một tấm vào servo và đặt máy ảnh lên đó để servo xoay máy ảnh. Máy in 3D được sử dụng để in giá đỡ và tấm nhựa..

Bước 7: Thiết kế mạch camera theo chuyển động

Cảm biến chuyển động được kết nối với arduino una, với VCC đến 5V, GNG đến GND và chân tín hiệu vào chân 2 và 3. Servo được kết nối với chân 4. Tụ điện 100 uF được kết nối giữa GND của servo và VCC. Lưu ý: Trình điều khiển động cơ cũng có thể được sử dụng để điều khiển servo.

Bước 8: Mã quay camera

Tôi đã đưa vào thư viện cần thiết, sau đó tạo một đối tượng servo. Tiếp theo, tôi xác định các Chân cho cảm biến PIR. Sau đó, tôi khai báo góc quay của máy ảnh và khởi tạo trạng thái trước đó và trạng thái hiện tại của servo. hàm loop (), tôi đã khai báo các biến để lấy dữ liệu ở các chân. Sau đó, xác định trạng thái của các cảm biến chuyển động để biết vị trí cần quay. Nếu có sự thay đổi là trạng thái, góc quay được đặt ở trạng thái thích hợp; vị trí khác được duy trì. Cuối cùng, tôi đặt trước đó thành Trạng thái hiện tại và vòng lặp bắt đầu lại.

Bước 9: Kiểm soát Nhà và Thiết bị

Để củng cố an ninh cho ngôi nhà, tôi đã sử dụng mô-đun Ethernet, LDR, LM35 và cảm biến chuyển động để theo dõi ngôi nhà. Với những điều này, tôi đã có thể: a) Điều khiển các thiết bị qua Ethernet; b) biết trạng thái của môi trường như nhiệt độ e.t.c; c) Biết có ai đó đang ở trong nhà hay không.

Bước 10: Đấu dây và mạch điện

Lá chắn Ethernet được gắn trên Arduino Uno. Cần có cáp mạng RJ-45 để kết nối bộ định tuyến hoặc modem. Bộ rung, cảm biến chuyển động, bóng đèn LED được kết nối với các chân kỹ thuật số 2, 3 và 6. Tôi đã tạo bóng đèn LED bằng cách hàn 4 đèn LED sáng song song trên một bảng mạch, sau đó bao bọc nó bằng một nhân vật trong suốt. Hai dây đầu ra đi vào mạch. (Có thể có một loại tương tự trên thị trường). LDR và LM35 được kết nối với các chân tương tự 0 và 1. Các chân khác đi đến GND, chân thứ ba cho PIR và LM35 đi đến nguồn điện.

Bước 11: Mã điều khiển nhà và hoạt động

Tôi đã bao gồm các thư viện, các chân Buzzer, PIR sensor, LED, LDR, LM35 được xác định. Địa chỉ MAC nằm trên lá chắn, nó phải được chỉ định chính xác. Địa chỉ ip cũng phải được chỉ định. Tiếp theo là biến yêu cầu và địa chỉ máy chủ web, tiếp theo là hàm setup (), tôi đã định cấu hình các chế độ ghim và khởi tạo các kết nối máy chủ và lá chắn Ethernet. các yếu tố đầu vào. Sau đó, độ sáng của các phòng được kiểm tra xem có bật đèn hay không. Sau đó, khách hàng được lắng nghe và yêu cầu http cũng được kiểm tra. Điều gì xảy ra sau khi điều khiển màn hình trang web hiển thị trạng thái phòng và các nút để thực hiện một số hành động. Hàm dimLight () bật đèn đến một phần tư độ sáng của nó.

Bước 12: Theo dõi thiết bị

Tôi đã thiết kế một hệ thống bảo mật có thể xác định vị trí của các thiết bị trên điện thoại thông minh của tôi thông qua SMS với liên kết Google Maps tới nó. Tôi đã sử dụng Arduino MKR GSM 1400, một ăng-ten và một bộ pin LiPo. Một thẻ SIM hoạt động cũng được yêu cầu. Cần có mã PIN, APN và các thông tin đăng nhập khác để kết nối với mạng. Khi tôi gửi SMS có ký tự yêu cầu, tôi đã nhận được một SMS nhận được có chứa Kinh độ và Latitude và liên kết Google Maps. Để thiết lập, ăng-ten được kết nối với bo mạch với thẻ SIM được lắp vào, sau đó pin được kết nối với đầu nối JST như trong sơ đồ trên, sau đó có thể gắn nó vào bất kỳ thiết bị nào để khi bị đánh cắp hoặc bị mất, nó có thể được phục hồi.

Bước 13: Quy tắc làm việc

Phần đầu tiên là nhập các thư viện cần thiết, sau đó là mã PIN, APN, tên người dùng và mật khẩu. Điều này sẽ được điền. Tiếp theo là hàm setup (), đối tượng vị trí được khởi tạo và kết nối dữ liệu được thiết lập. thông báo yêu cầu chính xác được nhập, ở đây là “T”, nếu ký tự chính xác, một tin nhắn SMS chứa vị trí thiết bị sẽ được gửi. Lưu ý: Có thể thay đổi ký tự yêu cầu. Để giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng, bo mạch ở chế độ ngủ đông trong 70 giây. GetLocation () lấy tọa độ bằng mạng di động, nếu có tọa độ mới, nó sẽ cập nhật nó. Hàm connectNetwork () sử dụng gsmAccess Phương thức.begin và gprs.attachGPRS để kết nối bo mạch với mạng dữ liệu.

Bước 14: Hoàn thiện

Việc triển khai các hệ thống trên đảm bảo an toàn. Nó là một hệ thống điều khiển kỹ thuật, do đó dễ dàng kiểm soát. Lưu ý rằng để tối đa hóa việc sử dụng điện năng, có thể sử dụng cổng USB thay vì pin (nếu cổng có sẵn)., nguyên tắc làm việc cũng vậy. Đừng quên giải nén các thư viện vào đúng thư mục. Ngoài ra, camera an ninh nên được lắp đặt một cách khôn ngoan để chúng ngụy trang với môi trường.