Sistema de seguridad y control luminico mediante telefono ...

[SISTEMA DE SEGURIDAD Y CONTROL LUMINICO MEDIANTE TELEFONO MOVIL] 2016

Juan Carlos Forero Ríos Estudiante de TecnologíaElectrónica, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Página 1

SISTEMA DE SEGURIDAD Y CONTROL LUMINICO MEDIANTE TELEFONO MOVIL

Juan Carlos Forero Ríos

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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.

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.

Palabras Clave-raspberry pi, Android, light control

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

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.

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativo

http://es.wikipedia.org/wiki/Linux

http://es.wikipedia.org/wiki/Dispositivo_m%C3%B3vil

http://es.wikipedia.org/wiki/Pantalla_t%C3%A1ctil

http://es.wikipedia.org/wiki/Tel%C3%A9fonos_inteligentes

http://es.wikipedia.org/wiki/Tableta_(computadora)

http://es.wikipedia.org/wiki/Correo_electr%C3%B3nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Servicio_de_mensajes_cortos



- 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

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]

http://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_de_programaci%C3%B3n_C

http://es.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B

http://es.wikipedia.org/wiki/Linux_(n%C3%BAcleo)

http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_(inform%C3%A1tica)



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 3. ARDUINO UNO [9]

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.



FIG 5. GRAFICA MAESTRO ESCLAVO BLUETOOTH

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]

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

FIG 6. MODULO HC-05 [5]

Características

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

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



mencionado en su propia computadora gracias a

Android para computadores.

Lleva en el mercado desde noviembre de 2012 y

posee las siguientes características:

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]

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.

4.1 DISEÑO Y CONTRUCCION

Posteriormente a realizar la investigación

pertinente de los sensores y módulos necesario

para implementar el sistema se procedió de esta

manera.

- 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)

- 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.

http://appmoviles.net/android-sdk-que-es-y-como-funciona/





FIG 8. PESTAÑA PRINCIPAL DE LA APLICACIÓN

FIG 9. PESTAÑA SEGURIDAD DE LA APLICACIÓN

FIG 10. PESTAÑA MONITOR APERTURA

FIG 12.PESTAÑA (2)MONITOR APERTURA DE LA

APLICACIÓN



FIG 11. PESTAÑA CONTROL DE INTRUCIONES

FIG 13. PESTAÑA (2)CONTROL DE INTRUCIONES

FIG 14. PESTAÑA CONTROL LUMINICO

FIG 15. PESTAÑA CONTROL LUMINICO



- 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

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

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.



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 9: DIAGRAMA DE FLUJO ARDUINO UNO

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 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 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

- 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 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

- Se logró desarrollar la aplicación móvil

sin ningún problema gracias a que el

sistema operativo android es de código

abierto.

- El desarrollo de la aplicación móvil en

Android fue relativamente sencilla, pues

se usó un compilador web para programa

en bloques como appinventor.

- 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-la-

educacion/android

[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-como-

funciona-bluetooth

[4] <<Introduccion a arduino>>(marzo de

2016), consultado en :

http://www.cortoc.com/2011/12/introd

uccion-arduino.html

[5] <<Módulo Bluetooth HC-05 Serial

Rs232>> ,(febrero de 2016),consultado

en :

http://news.cnet.com/8301-30686_3-20092399-266/google-just-bought-itself-patent-protection/






http://electronilab.co/tienda/modulo-

bluetooth-hc-05-serial-rs232/

[6] << ¿Qué es App inventor? ¿Paraqué

sirve?>>, (abril de 2016), consultado

en http://appmoviles.net/que-es-el-app-

inventor-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

http://pi4j.com/pins/model-b-rev2.html



http://www.electronicaestudio.com/arduino_productos.htm

http://www.electronicaestudio.com/arduino_productos.htm

http://jonathanmelgoza.com/blog/conociendo-arduino-placa

http://jonathanmelgoza.com/blog/conociendo-arduino-placa

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