Системы электронного управления входными дверями и другими подобными сооружениями активно внедряются и применяются на практике. Яркий пример использования умных замков отмечается в банковском секторе, в коммерческой среде и других областях. Теперь всё чаще умный замок дома становится интересен гражданам, выступающим собственниками, как частных домов, так и городских квартир.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Система электронного доступа – умный замок дома
Учитывая активное развитие электронных технологий, сделать умный замок дома своими руками – работа вполне выполнимая. Рассмотрим один из возможных вариантов, где основой управления доступом является распространённый набор электроники – Raspberry Pi3 (Pi4 или аналогичный).
Рассматриваемая ниже система электронного доступа в дом, исполняемая своими руками, уникальна в своём роде. Схема предлагает пользователю трёхступенчатую аутентификацию через умный замок дома на входной двери.
Для управления доступом (открытия/закрытия входной двери) посредством предлагаемого проекта на Raspberry Pi3 потребуется функционал:
- Считывание RFID брелоком.
- Набор шестизначного кода.
- Генерация одноразового кода доступа.
По сути, уже имеет место «трёхфакторная» аутентификация. Однако код программного обеспечения допустимо модифицировать, добавив к уже существующим функциям, например, сканер отпечатков пальцев или сканер сетчатки глаза.
Тогда, домашняя система приобретает степень доступа в прямом смысле — на уровне крутой банковской структуры. Проект явно заманчивый, в особенности для творческих личностей. Список «физической» электроники, необходимой под реализацию проекта на умный замок дома, составляют следующие модули и комплектующие элементы:
- сборка Raspberry Pi3 (Pi4) с модулем Wi-Fi;
- корпус под Raspberry Pi для крепления к двери;
- плата расширения GPIO;
- ленточные проводники для подключения GPIO и дисплея;
- релейный коммутатор;
- электромеханическая (электромагнитная) дверная задвижка.
Также, скорее всего, понадобится блок питания компьютера вместе с кабелем питания (для Raspberry Pi3, электромагнита дверной задвижки), проводники для подключения реле. Естественно, установка дверного умного замка своими руками требует инструментария:
- Отвёрток разной конфигурации.
- Плоскогубцев и кусачек.
- Электрический паяльник с аксессуарами пайки.
- Измерительный электронный прибор (тестер).
- Механический лобзик.
- Электродрель, пистолет монтажный и прочее.
Если всё отмеченное выше имеется в наличии, – поставить умный замок дома на входной двери дома своими руками не составит особого труда.
Установка и настройка сенсорного ЖК-дисплея Raspberry Pi3
Начальный этап работ требует сосредоточить внимание на сенсорном ЖК-дисплее контроллера. В зависимости от используемой модели сборки Raspberry Pi3, потребуются драйвер инсталляции или образ операционной системы для записи на SD-карту. В последнем случае логично применить специальную программу, например, «Win32 Disk Imager» для записи образа.
Записанная карта «microSD» подключается к Raspberry Pi3 с последующей установкой ЖК-дисплея на порты GPIO. Затем, через кабель питания «microUSB» выполняется загрузка контроллера для проверки работы дисплея.
Как правило, стандартной ориентацией дисплея является альбомная ориентация. Однако для виртуальной клавиатуры умного домашнего замка требуется портретная ориентация экрана.
Чтобы достичь нужного результата, придётся изменить конфигурационный файл контроллера. Подключить контроллер к сети через Wi-Fi или Ethernet протокол, открыть доступ для редакции файла «config.txt», что находится внутри загрузочного каталога, используя команду:
$ sudo nano /boot/config.txt
Этим файлом определяется ориентация дисплея контроллера. Здесь нужно отыскать строку текста «dtoverlay = waveshare35a». К этой строке добавляется точка с запятой, после чего запись добавляют строчкой «rotate = 180». Завершить редакцию, сохранить изменения.
Для соответствия сенсорного экрана конфигурации дисплея потребуется также отредактировать файл конфигурации «99-calibration.conf»:
$ sudo nano /etc/X11/xorg.conf.d/99-calibration.conf
Добравшись до содержимого файла конфигурации, необходимо изменить параметр «SwapAxis» — изменить значение 1 на 0. После перезагрузки контроллера дисплей должен сменить ориентацию на портретное положение.
Установка базы данных MySQL и веб-сервера Apache
База данных содержит список контроля доступа для системы умный замок дома, а также журнал всех успешных и неудачных попыток доступа. Необходимо установить полный стёк LAMP, обеспечив тем самым работу сервиса «phpMyAdmin» для манипуляций с базой данных.
Прежде всего, следует инсталлировать веб-сервер «Apache» командами:
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install apache2
На следующем шаге выполняется установка PHP и MySQL:
$ sudo apt-get install php libapache2-mod-php php-mcrypt php-mysql
$ sudo apt-get install mysql-server
Далее останется перезапустить сервер, инсталлировать «phpMyAdmin»:
$ sudo service apache2 restart
$ sudo apt-get install phpmyadmin php-mbstring php-gettext
Теперь с помощью «phpMyAdmin» появилась возможность автоматически устанавливать и настраивать собственную базу данных умного замка через пароль «root», заданный при установке MySQL, и добавлять пользователей.
Установка скрипта «Python» настройка таблиц базы данных
На следующем этапе устройства умного замка дома нужно установить скрипт, написанный на языке «Python». Благодаря коду скрипта, система управления умным замком связывает все модули. Через скрипт осуществляется пользовательский ввод с брелка, сенсорного экрана, выполняется обращение к базе данных.
Скриптом также используется американский сервис облачной коммуникационной платформы «Twilio» для отправки пользователю SMS сообщений. Однако можно использовать отечественные платформы, например, «SMSC» (Новосибирский SMS-Центр), но тогда придётся править скрипт.
Скрипт на языке «Python» и пустые таблицы базы данных доступны для загрузки на «GitHub». После импорта файла базы данных через «phpMyAdmin», в базе появляются три таблицы.
Три таблицы базы данных умного замка входной двери
Первая таблица именуется «access_list» и содержит информацию о каждом, кто имеет доступ к области, защищённой умным замком. Здесь добавляются:
- имена пользователей,
- номера RFID-кода брелоков,
- PIN-коды,
- номера мобильных телефонов для авторизации по SMS.
Допускается включение файла изображения, чтобы на экране приветствия отображалась лицевая часть человека (идентифицируемая личность). Поддерживаются графические файлы с расширением «GIF», которые сохраняются в том же каталоге, что и скрипт на языке «Python».
Вторая таблица именуется «access_log», куда записываются попытки (успешные и неудачные) доступа к системе. При этом записываются любые коды RFID, представленные сканеру, независимо от иных операций, ввода PIN-кода, отправки одноразового кода и т. д.
Эта регистрация информации видится полезной как для диагностики проблем с доступом законных пользователей, так и для сбора доказательств несанкционированного доступа.
Третья таблица содержит данные учётной записи сервиса «Twilio», которые используются для отправки текстового сообщения, позволяющего завершить часть процесса аутентификации до того, как умный замок разблокирован.
Загрузив скрипт «Python» в каталог «/ home» пользователя Raspberry Pi, следует убедиться в наличии всех зависимостей, необходимых скрипту. Потребуется обеспечить автозагрузку скрипта «Python» в момент загрузки контроллера Raspberry Pi3.
Автоматическая загрузка скрипта нужна при каждом запуске контроллера. Обеспечить автозагрузку поможет добавленная строка конфигурационного файла автозапуска:
sudo nano ~ / .config / lxsession / LXDE-pi /autostart
и далее: @sudo python lock.py
После сохранения изменений можно выйти из системы.
Соединение платы расширения GPIO реле и RFID-ридера
После выполнения всех необходимых настроек на Raspberry Pi3, контроллер помещают в защитный корпус. Для обеспечения доступа к портам GPIO используется короткий 26-контактный ленточный кабель. Также контроллер необходимо дополнить платой расширения GPIO.
Плюс к этому на релейный коммуникатор потребуется подвод питающего напряжения – 5 вольт. Напряжение допускается взять непосредственно с порта GPIO или же можно применить индивидуальный источник питания.
Рекомендуется источник питания на два напряжения (5 / 12 вольт), от которого одновременное питание получит контроллер, электронный умный дверной замок, коммуникационное реле.
Здесь удачно подходит блок питания стандартного настольного компьютера, где есть все указанные напряжения, а также ряд других напряжений, что может потребоваться впоследствии.
Наконец, пришло время глобальной проверки умного замка. Нужно подключить всё оборудование, включая считыватель RFID. Включить систему, взять в руки RFID-брелок и поднести к области считывания.
Затем вводится PIN-код, например, «123456», после чего система генерирует случайный одноразовый код доступа с отправкой на телефон текстового сообщения. Нужно ввести полученный через SMS код в контроллер. На короткое время включается реле, управляющее щеколдой умного замка входной двери.
То есть когда механическая часть умного замка смонтирована, реле активирует умный замок после аутентификации – вход в дом открыт. Как правило, особых сложностей с коммутацией электромеханических щеколд умных замков не возникает. Достаточно подключить через реле питающие проводники.
Заключительный штрих
Представленная публикация не претендует на исключительно точную инструкцию – как установить в доме умный замок на входных дверях или на инструкцию организации управления доступом.
Это всего лишь показательный пример, каким образом можно установить и задействовать умный замок на входной двери жилища своими руками, используя доступные электронные модули.
То есть представленный материал – это база, на которую есть смысл опереться, изготавливая самостоятельно современную конструкцию двери.
При помощи информации: HackaDay