Systém zabezpečení domu
Loading...
Date
Authors
Čada, Jan
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací systému zabezpečení rodinného domu, skládajícího se z ústředny, ovládací klávesnice a připojených kabelových detektorů. Úvodní část rozebírá systémy elektronického zabezpečení a požární signalizace, popisuje jednotlivé prvky těchto systémů a jejich různé typy. Ze současné nabídky jsou na základě porovnání parametrů vybrány a zakoupeny magnetické kontakty, požární hlásiče, sirény a napájecí zdroj s funkcí UPS. V další části je navrženo blokové schéma systému, zvolena vývojová deska Raspberry Pi Pico s mikrokontrolérem RP2040, GSM modul SIM800L pro oznámení poplachu pomocí SMS zprávy a Ethernetový modul s čipem Wiznet W5500 pro možnost realizace webového rozhraní. Jsou navržena schémata zapojení jednotlivých modulů systému - ústředny, modulu vstupů s obvodem PCF8574 a dvou DPS modulu ovládací klávesnice, která je vybavena tlačítkovou klávesnicí s podsvícením, znakovým LCD displejem 1602 a senzorem přiblížení VL53L0X pro automatické rozsvícení při přiblížení na definovanou vzdálenost. Podle schémat jsou navrženy a na zakázku vyrobeny DPS, které jsou osazeny součástkami a v případě ovládací klávesnice umístěny do krytu vyrobeného pomocí 3D tisku, v případě ústředny na montážní desku kovového rozvaděče na základě navrženého montážního plánku. Pro zvolené piezo sirény jsou navrženy a pomocí 3D tisku vyrobeny kryty v designu zvolených pohybových senzorů Paradox NV5. V domě jsou kromě ústředny a ovládací klávesnice nainstalovány i dveřní a okenní kontakty, požární hlásiče a sirény. Další část je věnována vývoji řídícího softwaru pro ústřednu a ovládací klávesnici v jazyce MicroPython a návrhu vlastního komunikačního protokolu na sběrnici RS-485 pro komunikaci mezi ústřednou a ovládací klávesnicí. Oba řídící programy jsou založeny na principu stavového automatu, v práci jsou uvedeny jejich stavové diagramy. Část textu je věnována také vývoji webového rozhraní ústředny a integraci do open-source systému domácí automatizace Home Assistant. Nakonec je popisováno oživení a testování systému v reálných podmínkách rodinného domu.
This master thesis deals with the design and implementation of a security system for a family house. It consists of a central control panel, a control keyboard and detectors connected using cables. The first part of the thesis discusses the electronic security and fire alarm systems, describing the individual elements of these systems and their different types. Magnetic contacts, fire detectors, sirens and a mains power supply with UPS function are selected from the current offer based on a comparison of parameters. In the next section, a block diagram of the whole system is designed. Raspberry Pi Pico development board with an RP2040 microcontroller is selected along with a GSM module SIM800L for SMS alarm notification and an Ethernet module with a Wiznet W5500 chip for the possibility of implementing a web interface. Schematics of the individual modules of the system are designed - for the central control panel, input module with PCF8574 circuit and two PCBs of the control keyboard module, which is equipped with a button keyboard with backlight, character LCD display type 1602 and proximity sensor VL53L0X for automatic lighting when person comes closer than a defined distance. PCBs are designed according to the schematics. Their manufacturing is then ordered, all components are mounted and the PCBs are placed in a 3D printed enclosure in the case of the control keyboard, and on the mounting plate of the metal cabinet in the case of the central control panel, according to the designed mounting plan. For the selected piezo sirens, covers are designed and 3D printed in the design of the selected Paradox NV5 motion sensors. In addition to the central control panel and the control keyboard, door and window contacts, fire detectors and sirens are installed in the house. The next part is dealing with the development of the control software for the central control panel and control keyboard in MicroPython language and the design of a custom communication protocol on the RS-485 bus for communication between the central control panel and control keyboard. Both control programs are based on the state machine principle, and their state diagrams are presented in the thesis. Part of the text is also focused on the development of the central control panel web interface and integration of the desinged system into the Home Assistant open-source automation system. The last part describes the activation and testing of the system in real conditions of a family house.
This master thesis deals with the design and implementation of a security system for a family house. It consists of a central control panel, a control keyboard and detectors connected using cables. The first part of the thesis discusses the electronic security and fire alarm systems, describing the individual elements of these systems and their different types. Magnetic contacts, fire detectors, sirens and a mains power supply with UPS function are selected from the current offer based on a comparison of parameters. In the next section, a block diagram of the whole system is designed. Raspberry Pi Pico development board with an RP2040 microcontroller is selected along with a GSM module SIM800L for SMS alarm notification and an Ethernet module with a Wiznet W5500 chip for the possibility of implementing a web interface. Schematics of the individual modules of the system are designed - for the central control panel, input module with PCF8574 circuit and two PCBs of the control keyboard module, which is equipped with a button keyboard with backlight, character LCD display type 1602 and proximity sensor VL53L0X for automatic lighting when person comes closer than a defined distance. PCBs are designed according to the schematics. Their manufacturing is then ordered, all components are mounted and the PCBs are placed in a 3D printed enclosure in the case of the control keyboard, and on the mounting plate of the metal cabinet in the case of the central control panel, according to the designed mounting plan. For the selected piezo sirens, covers are designed and 3D printed in the design of the selected Paradox NV5 motion sensors. In addition to the central control panel and the control keyboard, door and window contacts, fire detectors and sirens are installed in the house. The next part is dealing with the development of the control software for the central control panel and control keyboard in MicroPython language and the design of a custom communication protocol on the RS-485 bus for communication between the central control panel and control keyboard. Both control programs are based on the state machine principle, and their state diagrams are presented in the thesis. Part of the text is also focused on the development of the central control panel web interface and integration of the desinged system into the Home Assistant open-source automation system. The last part describes the activation and testing of the system in real conditions of a family house.
Description
Keywords
3D tisk, alarm, Ethernet, EZS, GSM, Home Assistant, HTML, HTTP, IP, MAX485, Menu, MicroPython, otevřený software, PCF8574, PIR senzor, požární hlásič, Raspberry Pi Pico, REST API, RP2040, RS-485, SIM800L, siréna, SMS, stavový automat, UPS, webserver, Wiznet W5500, 3D printing, alarm, Ethernet, fire detector, GSM, Home Assistant, HTML, HTTP, IP, MAX485, Menu, MicroPython, open-source software, PCF8574, PIR sensor, Raspberry Pi Pico, REST API, RP2040, RS-485, security alarm, SIM800L, siren, SMS, state machine, UPS, webserver, Wiznet W5500
Citation
ČADA, J. Systém zabezpečení domu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Petr Mlýnek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ivo Lattenberg, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Radim Číž, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Uchytil, Ph. D. (člen)
Ing. Vojtěch Myška, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Mahút (člen)
Date of acceptance
2024-06-06
Defence
Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky.
Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.
Otázky komise, rozprava:
1) Jak je celkový podíl Vaší práce na celém systému? Jsou použity i komerčně dostupné komponenty a senzory? - Student vysvětlil otázku.
2) Použitý rozvaděč je poměrně robustní. Šlo o záměr? Uvažujete optializaci rozměrů? - Student vysvětlil otázku.
3) Kabeláž čidel, jaké typy, kudy jsou vedeny? - Student vysvětlil otázku.
4) Webové rozhraní je nezabezpečené? Uvažoval jste cloud? - Student vysvětlil otázku.
Otázky oponenta, posudek:
1) Smyčky pro připojování detektorů jsou typu NC, což je z bezpečnostního hlediska významná slabina. Proč nejsou použity smyčky typu EOL? - Student vysvětlil otázku.
2) Lze systém zastřežit, resp. odstřežit pomocí SMS? - Student vysvětlil otázku.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení