MYO-ÖS 2010- Ulusal Meslek Yüksekokulları Öğrenci Sempozyumu 21-22 EKĐM 2010-DÜZCE LAZER GÜVENLĐK SĐSTEMĐ VE GSM HABERLEŞME Celal CAN Aykut ĐPEK Ertan AZAPOĞLU Rıfat Osman TÜRKER Teknik Eğitim Fakültesi Gazi Üniversitesi ANKARA celalcan1983@gazi.edu.tr Aykut.ipek@gazi.edu.tr ertan.azapoglu@gazi.edu.tr rifatosman_1903@gazi.edu.tr ÖZET Bu uygulamada bir lazer güvenlik sistemi tasarımı ve gerçeklemesi yapılmıştır. Sistem dört ayrı kısımdan meydana gelmektedir. Bunlar; lazer, algılama devresi, haberleşme devresi ve alıcı-verici devresi yani telefondan oluşmaktadır. Lazer, güvenliği düşünülen bölgeye yerleştirilmiştir. Lazer ışığını algılamak üzere ise LDR li bir algılama devresi hazırlanmıştır. Haberleşme devresi tasarlanmış uygun devre ve kullanılacak telefonlar tespit edilmiştir. Dışarıdan kontrol sağlamak için bina dışına yerleştirilecek olan tuş takımı sayesinde kullanıcı şifreyi girerek sistemi kapatabilecektir. Kullanıcı tarafından girilecek olan şifre ile sesli ikaz kapatılabilecektir. Kullanıcı şifreyi yanlış girerse sistem kullanıcıdan tekrar şifre girmesini isteyecektir. Kullanıcı şifreyi 5 kez yanlış girerse sistem sesli ikaz vermeye devam edecek ve kullanıcıdan Şifre2 kodunu isteyecektir. Şifre2nin doğru girilmesi halinde sesli ikaz vermeyi kesecektir. Çalışma sonucunda güvenlik sistemi aktif hale getirildiğinde bulunduğu ortama sesli ikaz veren ve kullanıcıya GSM yardımıyla uyarı gönderen bir güvenlik sistemi elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Lazer, Güvenlik sistemi, GSM haberleşme 1. GĐRĐŞ Günümüzde gelişen teknolojiyle insanlar güvenlik sistemlerine daha fazla ihtiyaç duymuşlardır. Bu ihtiyaçları gidermek amacıyla çeşitli güvenlik sistemleri tasarlanmıştır. Gelişen teknoloji ile birlikte insanlar daha farklı isteklerde bulunmuşlardır. Örneğin evde olmadıkları halde evin güvenliğinden haberdar olmak en büyük isteklerinden biridir. Bu istekleri karşılamak için çeşitli güvenlik sistemleri tasarlanmıştır. Bunlardan birisi de lazer güvenlik sistemi ve bu sistemin GSM (Global System for Mobile communication) ile uzaktan denetlenmesidir [1]. Son yıllarda teknoloji sisteminde kullanılan iletişim kanallarında hücresel ağların kullanımındaki artış dikkat çekicidir. Özellikle 1990 lı yıllarla birlikte mobil iletişimde GSM teknoloji uygulamaları hızla yaygınlaşmaya başlamıştır [2, 3]. Literatür incelendiğinde GSM kontrollü ev aletleri sıkça karşımıza çıkmaktadır. Bu gerek günlük hayatı kolaylaştırmak için gerekse zamandan tasarruf sağlamak için giderek yaygınlaşan bir sistem olan GSM etkileşimli güvenlik sistemlerinde de yerini almaktadır [4-6]. Güvenlik sistemlerinde ve akıllı ev uygulamalarında GSM tercih edilmesinin nedenleri; Ulaşılırlık derecesinin kolaylığı, Hızlı iletişim, Düşük maliyet, Kullanım kolaylığı başlıca tercih nedenlerindendir [7, 8]. 1
Bu çalışmada lazer güvenlik sistemi gerçekleştirilmiştir. Sistem, bir evin etrafını çevreleyen lazer ışınları ve bunları algılamak için hazırlanmış algılama devresinden oluşmaktadır. Algılama devresi lazer ışıklarını algıladığı sürece güvenlik sisteminde bir sorun yoktur. Ne zaman devre lazer ışınlarını algılamasa, çıkışlar aktif hale geçer ve dışarı ikaz verirken aynı zamanda kullanıcıya GSM yoluyla mesaj atmaktadır. Ayrıca kullanıcı isteği ile dışarıdan tuş takımı sayesinde sistemi kapatmak mümkün kılınmıştır. Daha önceden belirlenen bir şifre ile kapanması mümkün olan güvenlik sistemi gerekli durumlarda tuş takımı sayesinde pasif hale getirilebilme özelliğindedir. Bu güvenlik sistemi günümüzde kullanılan diğer güvenlik sistemlerinden daha etkilidir. Etkili tarama sistemi sayesinde hassasiyeti çok yüksektir. Uygun noktalara yerleştirilen lazer ışınlarıyla sistemden üstün bir performans alınmaktadır. Şekil 1 de lazer ve LDR nin sistem üzerine yerleştirilmiş hali görülmektedir. Şekil 1. Bir lazer ve LDR nin sistem üzerine yerleştirilmesi Ayrıca kullanılan GSM haberleşme yöntemiyle erken uyarı sağlaması en büyük avantajlarındandır. Sistemin tercih edilme nedenlerinden en önemlisi erken uyarı verebilme özelliğidir. 2. TASARIM VE UYGULAMA Tasarımı yapılan güvenlik sisteminin denemesinin yapıldığı makete ait bir fotoğraf Şekil 2 de gösterilmiştir. Uygulamanın gerçekleştirilebilmesi için makette lazer ışınları ve algılama devrelerinin uygun yere montajları yapılmıştır. Kullanıcılara kolaylık sağlamak için tuş takımı ve LCD duvarlara yerleştirilmiştir. LCD ekrandan kullanıcıdan şifre istenecektir ve kullanıcı tuş takımı sayesinde şifreyi girecektir. Tuş takımının yanına yerleştirilen ledler duruma göre yanmaktadır. Şifre girilmesi sırasında kırmızı led yanarken, kullanıcı şifreyi yanlış girdiği takdirde mavi led yanmaktadır. Kullanıcı doğru şifreyi girdiğinde sarı led yanacaktır. Kullanıcı şifreyi değiştirmek isterse bu kez yeşil led yanacaktır. Kullanıcı sistemde şifreyi 10 basamaklı yapabileceği gibi tek basamaklı şifre de oluşturabilir. Şifre değiştirmek istenirse sistem üzerinde bulunan butona birkaç saniye basılı tutularak istenilen şifre girilebilmektedir. 2
Şekil 2. Ev maketi Gerçekleştirilmiş sisteme ait blok diyagramı Şekil 3 te verilmiştir. Burada kullanılan ana birimler; Merkezi Kontrol Birimi Alıcı-verici Algılama Bölümü olarak verilebilir. Sisteme ait bölümler 2.1, 2.2, 2.3 te ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. Şekil 3. Sistemin blok diyagramı 3
2.1. Merkezi Kontrol Birimi Merkezi kontrol birimi, algılayıcı sistemlerinin algıladığı bilgilerin işleme sokulduğu ve karar verme sürecinin yapıldığı kısımdır. Algılama devresinde, algılanan bilgiler burada toplanır, işleme sokulur ve verici (GSM) ünitesine gönderilir. Uygulamada karar verme ünitesi olarak PIC16F877 mikrodenetleyicisi ile yapılan devre kullanılmıştır. Merkezi kontrol birimi şifreli kilit, ikaz ve algılama devresinden oluşmaktadır. Đzinsiz bir giriş olduğunda sesli ikaz veren sistemde sesin kesilmesi için kullanıcı şifreyi girmelidir. Şifre sonrası kullanıcıya bilgi vermesi için LCD gösterge yerleştirilmiştir. Şifrenin doğru girilmesi halinde sistem ikaz vermeyi kesecektir. Dış ünitelerden alınan bilgiler merkezi kontrol biriminde toplanmakta ve burada işleme sokulmaktadır. Đşlem sonucunda elde edilen veriler merkezi işlem birimi kontrollü dış ortamlara aktarılmaktadır. Bu bölüm dışarıya yerleştirilecek bir tuş takımı aracılığıyla kullanıcı isteğiyle açılıp kapatılmaktadır. Kullanıcı dışarıdan şifreyi doğru girdiğinde sistem kapanmakta, eğer kullanıcı şifreyi 5 yanlış girer ise sistem ikaz vermeye devam edecektir. Sisteme 5 kez şifre girilebilir ve her yanlış girişte sistem ikaz vermektedir. 5. yanlış girişte sistem kullanıcıdan Şifre2 kodunu isteyecektir. Şifre2 kodu girildiği zaman sistem tekrar başlangıç konumuna dönmektedir. 2.2. Algılama Bölümü Bu bölüm dış ortamdan bilgileri toplayan ve merkezi işlem birimine gönderen algılama bölümüdür. Bölümde algılama birimi olarak LDR (Light Dependent resistor) kullanılmıştır. Şekil 4 te bir LDR nin görünüşü verilmiştir. Şekil 4. LDR nin görünüşü [11] LDR, aydınlık ortamda düşük direnç, karanlık ortamda ise yüksek direnç etkisi gösteren bir devre elamanıdır. Şekil 5 te ışın direnç eğrisinden de görüleceği üzere LDR üzerinde ışık şiddeti arttırılır ise LDR nin direncinin azaldığı, ışık şiddeti azaltılırsa direnç değerinin arttığı görülür. LDR direnç değerine bağlı olarak merkezi işlem birimine 0 veya 1 bilgisi gelir. Gelen bilgiyi alan merkezi işlem birimi işlem sonunda işlenen bilgiyi çıkışa gönderir. 4
Şekil 5. LDR nin ışık direnç eğrisi 2.3. GSM Bölümü Bu bölümde haberleşme sağlanmıştır. Daha önceki bölümlerde algılayıcı algıladığı bilgiyi merkezi işlem birimine göndermiş ve merkezi işlem birimi gerekli işlemleri yapmıştır. Đşlemler sonucunda alınan bilgi GSM haberleşme kısmına gönderilir. Örnek verilecek olursa; LDR lazer ışınını göremedi bu durumda merkezi işlem birimine gönderilen bilgi işlenir ve merkezi işlem birimi izinsiz bir giriş olduğunu anladı. Bu durumda merkezi işlem biriminin gönderdiği bilgi GSM bölüme ulaşır. GSM bölümümüz verici ve alıcı kısımlarından oluşmaktadır. Merkezi işlemciden gelen bilgi verici bölümüne gelir ve burada işlenerek GSM yardımıyla alıcı bölümüne gönderilir. Kullanıcı bu durumda cep telefonunda SĐSTEME ĐZĐNSĐZ GĐRĐŞ OLDU mesajını alır. Bu kısımda haberleşmeyi sağlamak amacıyla daha önceden komutları ve pin uçları belirlenmiş Nokia marka 6220 modeli telefon kullanılmıştır. Pin uçları Şekil 6 da görülmektedir. 3. YAZILIM Şekil 6. Cep telefonu pin bağlantısı Sistem çalıştırıldığında mikrodenetleyici, LCD ve Telefon modemi ön ayarları yapılır. Yapılan ayarlardan sonra mikrodenetleyici algılama bölümünü sürekli denetlemektedir. Algılamada bir kesinti olduğu zaman mikrodenetleyici işleme girecek ve devre sesli ikaz vermeye başlamaktadır. Sesli ikaz sonrası evin duvarına montajı yapılmış olan LCD de Pencere açıldı uyarısı vermektetir. Sesli ikazı kesmek için sistem tarafından şifre istenmektedir. Kullanıcı şifreyi girebilmek için * tuşuna basmalı ve ardından şifreyi girmelidir. Sisteme doğru şifrenin girilmesi durumunda sistem sesli ikazı kesmektedir. Yanlış şifre girilmesi halinde ikaz devam etmekte ve tekrar şifreyi istenmektedir. Şifre 5 kez yanlış girildiği takdirde sistem kilitlenecek ve şifre 2 nin girilmesi istenecektir. Kullanıcı şifre 2 yi girdiğinde sesli ikaz durmaktadır. Sisteme ait akış diyagramı Şekil 7 de gösterilmiştir. 5
Şekil 7. Sisteme ait akış diyagramı 4. DENEYSEL SONUÇLAR Bu çalışmada bir lazer güvenlik sistemi tasarlanmıştır. Sistemin çalışmasını görebilmek için bir ev maketi yapılmıştır. Tasarımı yapılan maket 4 bölgeden oluşmaktadır. Bu bölgelerde 1 kapı ve 3 pencere yer almaktadır. Yapılan makette kapıdan giriş yapılacak olursa Şekil 8 deki gibi sistemde Kapı açıldı uyarısı görülmekte ve sistem ikaz vermeye başlamaktadır. 6
Şekil 8. Sistemin genel görünüşü Sistem sesli uyarı verirken kullanıcıdan şifre girmesini istenmektedir. Kullanıcı sisteme şifre girerken sistem ikaz vermeye devam etmektedir. Kullanıcı doğru şifre girerse sistem ikazı kesecek ama kullanıcı yanlış şifre girerse sesli ikaz devam edecek ve sistem kullanıcıyı Şekil 9 da görüldüğü gibi Yanlış şifre şeklinde uyarmaktadır. Şekil 9. Sistemin çalışmasına ait bir görünüş Her pencere için ayrı bir numara verilmiştir. Pencereden giriş yapıldığı tespit edildiğinde ise sistem Şekil 10 daki gibi pencereden giriş oldu şeklinde uyarı vermektedir. 7
Şekil 10. Sistemin çalışmasına ait bir görünüş Sisteme şifre 5 kez yanlış girildiğinde sistem otomatik olarak kendini kilitlemekte ve şifre2 in girilmesi istenmektedir. Şekil 11 de kilitlenmiş sistem görülmektedir. Şekil 11. Sistemin çalışmasına ait bir görünüş 8
Şifre2 girildiğinde sistem ikaz vermeyi kesmekte ve başlangıç durumuna gelmektedir. Bu durum Şekil 12 de gösterilmiştir. 5. SONUÇ Şekil 12. Sistemin çalışmasına ait bir görünüş Sonuç olarak bu çalışmada bir lazer güvenlik sistemi yapılmıştır. Koruma altına alınacak kısma lazerler uygun şekilde yerleştirilmiştir. Sisteme kullanıcı tarafından dışarıdan şifre girilerek izinsiz girişler olduğunda sistem sesli ikaz vermektedir. Đkazı durdurabilmek için şifre istenmekte, şifre doğru girildiğinde ise ikaz kesilmektedir. Yanlış şifre girildiğinde tekrar şifre istenecektir. Kullanıcı 5 kez şifre girebilir. 5 kez yanlış şifre girildiğinde sistem kendini kilitlemekte ve şifre2 nin girilmesi gerekmektedir. Böylece yapılan sistemin güvenliği üst seviyelere çıkarılmış ve sistem güvenilirliği arttırılmıştır. Sistem geliştirilerek koruma altına alınacak kısım daha etkili lazer taraması ile sistemin verimliliği daha da arttırılabilir. Tarama sıklığı arttırılarak sistem güvenliğin üst düzey olması gereken yerlerde rahatlıkla kullanılabilir. Ek güvenlik önlemi almak için lazerler haricinde bir hareket dedektörü yardımıyla sistemde izinsiz giriş yapan kişinin nerede olduğu belirlenip sistem desteklenebilir. 6. TEŞEKKÜR Bu bildiri ELK-410 Mesleki Tasarım Dersi kapsamında hazırlanmıştır. Yazarlar sağladığı katkılardan dolayı ders öğretim üyesi Doç. Dr. Ramazan BAYINDIR a teşekkür eder. 9
7. KAYNAKLAR [1] Korkmaz, Y., Korkmaz F., Elektrikli Cihazlar Ve Güvenlik Sistemlerinin Cep Telefonu Đle Uzaktan Denetlenmesi Politeknik Dergisi Cilt 10, sayı 1, 15-19. 2007. [2] Đnal, K., Akcayol, M., A., GSM Tabanlı Akıllı Ev Uygulaması Bilişim Teknolojileri Dergisi Cilt 2, Sayı 2, 2009. [3] Yıldız, M., Karaboğa. N., GSM Tabanlı Yerel Ev Güvenliği Ve Otomasyonu Elektrik - Elektronik-Bilgisayar Mühendisliği 11.Ulusal Kongresi ve Fuarı, Đstanbul, 2005 [4] Işık, H., Altun, A., A., Mikrodenetleyici Kullanarak Cep Telefonu Kontrollü Akıllı Ev Uygulaması Selçuk Ünv. Teknik Bilimler MYO Teknik-Online Dergi Cilt 4, Sayı 1. 2005. [5] Bayındır, R., Kundakoğlu, H., Yıldırım, S., Bekiroğlu, E. Đnternet ve GSM Tabanlı Uzaktan Kontrol Uygulaması 5. Uluslararası Đleri Teknolojiler Sempozyumu, Mayıs 2009 [6] Zhao, Y., Ye, Z., A Low Cost GSM/GPRS Based Wireless Home Security System IEEE Transactions On Consumer Electronics,Cilt.54, Sayı 2, Mayıs 2009. [7] Hsu, C., L., Yang, S., Y., Wu, W., B., Constructing Intelligent Home-Security System Desing With Combining Phone-Net And Bluetooth Mechanism Proceedings of Eighth International Conference On Machine Learning And Cybrnetinc, Baoding, 12-15 Temmuz 2009. [8] Lee, J., H., Kim, Y., S., Kim, B., K., Ohba, K., Kawata, H., Ohya, A., Yuta, S., Security Door System Using Human Tracking Method With Laser Range Finders Proceeding Of The 2007 IEEE International Conference On Mechatronics And Automation, Harbin, China, 5-8 Ağustos 2007. [9] Hosmer, P., Use Of Laser Scanning Technology For Primeter Protection Aerospace and Electronic Systems Magazine, IEEE, Cilt 19, Sayı 8, Ağustos 2004. [10] Layton, T., Jacobs, E., L., Griffin, S., T., 3D Laser Scanner And Profiler For Application To Border Security Sas 2009-IEEE Sensorns Applications Symposium New Orleans, USA, 17-19 Şubat 2009. [11] Đnternet: http://www.gcsescience.com/ldr.gif 10