1

PROJEKTOVANJE SISTEMA ZA RAČUNARSKO UPRAVLJANJE RAMPOM

Slađan Marjanović Fakultet tehničkih nauka, Čačak,

Elektrotehničko i računarsko inženjerstvo, Računarsko inženjerstvo, 2011/2012 visom033@gmail.com

Mentor rada: prof. dr Siniša Ranđić

Apstrakt: U ovom radu je predstavljen projekat razvoja sistema za daljinsko upravljanje rampom. Projektom je obuhvaćen celokupni proces razvoja, od analize sistema i tehnologija koje se mogu koristiti, preko odabira pogodnih tehnologija, izrade električnih šema delova sistema do integracije delova sistema u funkcionalnu celinu i dokumentovanja projekta. U ovom radu je odrađen prvi, a ujedno i najvažniji deo projekta, a to je analiza i odabir potrebnih tehnologija, kao i izrada električnih šema sistema. Nadalje, dati su teorijski prikazi problema upravljanja na daljinu, kao i tehnologija koje se mogu koristiti za daljinsko upravljanje, kao što su RFID, RF i GSM.

Ključne reči: daljinsko upravljanje rampom, projektovanje digitalnih sistema, radio-frekventna identifikacija, RF primopredajnici, GSM sistemi.

1 UVOD Ovaj rad se bavi problematikom daljinske kontrole rampe. Već na prvi pomen naziva sistema može se izvesti domen

njegove primene, budući da se digitalno upravljane rampe koriste u modernom saobraćaju. Projektom je obuhvaćen celokupni proces razvoja, od analize sistema i tehnologija koje se mogu koristiti, preko odabira pogodnih tehnologija, izrade električnih šema delova sistema do integracije delova sistema u funkcionalnu celinu i dokumentovanja projekta. Imajući u vidu kompleksnost i sveobuhvatnost akcija koje su predviđene projektom, u ovom radu je odrađen prvi, a ujedno i najvažniji deo projekta, a to je analiza i odabir potrebnih tehnologija, kao i izrada električnih šema sistema.

2 PROBLEM UPRAVLJANJA NA DALJINU Sa tehničkog stanovišta, pojmom daljinsko upravljanje, ili upravljanje na daljinu, se opisuju postupci, tehnike i

sistemi koji omogućavaju upravljanje objektima, procesima ili njihovim sastavnim delovima na daljinu [1]. Najveća razlika u odnosu na klasično upravljanje je da se ova vrsta upravljanja odvija sa lokacija koje se nalaze na većim ili manjim rastojanjima od objekata upravljanja. Upravljani i upravljački objekat nemaju neposredni kontakt, već se između njih nalazi telekomunikacioni ili mrežni sistem koji omogućava prenos podataka i signala.

Sistem daljinskog upravljanja je sistem koji se sastoji iz nekoliko podsistema [1]:

− Podsistem upravljanja,

− Podsistem upravljanog procesa ili objekata,

− Komunikacioni podsistem, koji opslužuje oba podsistema prenosom signala, podataka ili informacija i

tako omogućava povezivanje sistema upravljanja u jedinstvenu celinu.

Povezivanje sistema upravljanja sa komunikacionim sistemom donosi nove mogućnosti integrisanja uređaja koji su ranije bili samostalni u sistemima automatizacije u organizovanu celinu.

Ograničenja kod daljinskog upravljanja

U rešavanju problema upravljanja, daljinsko upravljanje ima značajna ograničenja, koja se u fazi projektovanja moraju pažljivo proučiti. Potrebno je napraviti modele ponašanja sistema i za njih napraviti analizu najgoreg slučaja (engl. worst case), koju treba prvo proveriti simulacijama. Razlozi koji ograničavaju upotrebu sistema daljinskog upravljanja se mogu podeliti u dve grupe [1]:

− Dinamička ograničenja koja su posledica kašnjenja pri prenosu signala i informacije,

− Smetnje pri prenosu signala i informacije.

2

3 MOGUĆNOSTI UPRAVLJANJA NA DALJINU SA ASPEKTA ZADAVANJA KOMANDI Imajući u vidu potrebu za daljinskim upravljanjem različitih sistema, postavljaju se određeni zahtevi oko tehnologija

koje se koriste za tu svrhu. Inicijalno, daljinsko upravljanje podrazumeva bežično upravljanje od strane upravljačkog modula. Danas je razvijeno nekoliko tehnologija koje omogućavaju bežično povezivanje i kontrolu. Neke od njih su beskontaktne, odnosno, ne zahtevaju direktan kontakt upravljačkog modula i komunikacionog posrednika, dok druge ipak zahtevaju postojanje određenog fizičkog kontakta.

Tehnologija bežičnog prenosa je uglavnom zasnovana na prenosu u radio-frekventnom delu spektra elektromagnetnog zračenja. To je spektar koji zauzima frekventni opseg od 3 kHz do 300 GHz. Postoji nekoliko tehnologija koje se mogu upotrebiti u svrhu daljinskog upravljanja i kontrole, a one koje se najčešće koriste su:

− RFID, radio-frekventna identifikacija (engl. Radio Frequency Identification),

− RF prenos preko RF primopredajnika,

− GSM/GPRS sistemi.

Radio-frekventna identifikacija

RFID sistеmi kоristе rаdiо kоmunikаciјu dа bi sе јеdinstvеnо idеntifikоvаli оbјеkti ili оsоbе. Kоd RFID sistеmа pоstоје tri оsnоvnе kоmpоnеntе, prikаzаnе nа slici 1 [2]. Та tri dеlа su:

− Таg ili trаnspоndеr, kојi sе sаstојi оd pоluprоvоdničkоg intеgrisаnоg sklоpа, аntеnе, а pоnеkаd i

bаtеriје.

− Čitаč, kојi sе sаstојi оd аntеnе, rаdiо-frеkvеntnоg sklоpа i drugih uprаvlјаčkih еlеktrоnskih mоdulа.

− Kоntrоlеr, čiјu ulоgu čеstо prеuzimа rаčunаr ili rаdnа stаnicа kоја оdrеđuје pоslоvе bаzе pоdаtаkа i

uprаvlјаnjа prеkо sоftvеrа.

Slikа 1 Аrhitеkturа RFID sistеmа

Radio-frekventni primopredajnici RF primopredajnici su elektronski uređaji koji primaju i demodulišu radio frekvencije (RF), a zatim modulišu i

prenose nove signale. Koriste se u mnogim različitim video, glasovnim i data aplikacijama. RF primopredajnik se sastoji od sledećih delova:

− Pojačavača – koriste se da pojačaju primljeni signal i da izoluju prijemni oscilator od antene.

− Oscilatora – koriste se da generišu nosioca kada je data ’1’ i da pojačaju primljeni signal kada se on

koristi kao super regenerativan.

− Detektora – koriste se da demoduliraju primljeni signal na pojasne podatke.

− Prekidača – koriste se kako bi antena bila podeljena između prijemnika i predajnika.

GSM sistemi

GSM – Global System for Mobile communications (globalni sistem za mobilne komunikacije) je sistem koji je počeo sa svojim razvojem početkom 80-ih godina prošlog veka [3].

3

U tome su prednjačile skandinavske zemlje, Velika Britanija, Francuska i Nemačka. Svaka zemlja je posebno razvijala svoj sistem što je kao posledicu imalo to da je svaki sistem bio nekompatibilan sa ostalima. 1982. godine formirano je udruženje Groupe Special Mobile čiji je zadatak bio organizovati kvalitetan i jeftin mobilni sistem.

Arhitektura GSM mreže se sastoji od:

− Mobilne stanice

− Podsistema baznih stanica (BSS)

− Mrežnog i komunikacionog podsistema (NSS)

− Mobilnog komutacionog centra (MSC)

− HLR baze podataka (Home Location Register)

− VLR baze podataka (Visitor Location Register)

− Operativnog podsistema (OSS)

− Centra za proveru autentičnosti (AUC)

− Registra identiteta uređaja (EIR)

− Centra za upravljanje i održavanje (OMC)

4 PROJEKTNI ZADATAK I IDEJNO REŠENJE Osnovni projektni zadatak ovog rada je projektovanje dela sistema za daljinsku kontrolu rampe koristeći GSM

tehnologiju. Inicijalna struktura sistema može se opisati šemom na slici 2.

4

- RF prijemnik za komunikaciju sa RF predajnikom,

- RF čitač za komunikaciju sa pametnim karticama i RFID tagovima.

Upravljački blok čini mikrokontroler i prateća elektronika, koja zajedno sa step motorom omogućava kontrolu položaja rampe. Naravno, predviđena je i komunikacija sa računarom preko RS-232 interfejsa.

5

Slika 4 Električna šema sistema za daljinsko upravljanje rampom pomoću GSM komunikacije

Algoritam rada sistema

Pre nego što korisnik može da pošalje poruku, sistem se mora inicijalizovati. To podrazumeva podešavanje određenih registara i pozive funkcija kojima se inicijalizuje komunikacija sa Telitom i računarom (RS-232). Potom je potrebno uključiti Telit modul dejstvovanjem na pinu ON_OFF i poslati testnu AT komandu kako bi se utvrdilo da li je Telit uspešno inicijalizovan. Ako jeste, ostvarena je mogućnost prijema SMS poruke.

Kada korisnik pošalje SMS poruku, Telit modul je prima i prosleđuje mikrokontroleru, koji proverava broj SIM kartice (IMSI) u prethodno formiranoj bazi podataka. Baza podataka se realizuje u softveru mikrokontrolera. Ukoliko broj postoji u bazi podataka, proverava se sadržaj same poruke. Ukoliko sadržaj poruke odgovara unapred definisanom formatu (BROJ_REGISTRACIONE_TABLICE), zahtev se prihvata. Format poruke je potrebno unapred odrediti i o njemu obavestiti korisnika. Po proveri korektnosti poruke, mikrokontroler preko porta A šalje signale drajveru da pokrene step motor. Takođe, može se implementirati mogućnost slanja povratne poruke korisniku o ishodu poslatog zahteva.

Ukoliko je, na osnovu očitavanja sa senzora, rampa uspešno podignuta, potrebno je smanjiti broj raspoloživih mesta na parkingu. Takođe, moguće je implementirati praćenje vozila koja izlaze, čime se povećava broj raspoloživih mesta.

6 ZAKLJUČAK Ovaj rad je nastao iz potrebe za analizom potreba za takvim sistemom i mogućnostima koje pruža. S tim u vezi,

izvršena su poređenja odgovarajućih tehnologija koje se mogu koristiti za daljinsko upravljanje, a to su RFID, RF i GSM.

U radu je ukazano na osobenosti svake od tehnologija, kao i na njihov stepen sigurnosti i mogućnosti za implementaciju. Detaljnijom analizom je ustanovljeno da je GSM tehnika najpogodnija za upravljanje u sistemu, imajući u vidu potrebe i zahteve sistema. Na osnovu toga, upoređeni su uređaji koji su tipični predstavnici svake od tehnologija, a na kraju je dat prikaz električne šeme sistema sa delom za GSM upravljanje.

Budući da je u ovom radu obrađen samo deo problematike obuhvaćen projektom sistema za daljinsko upravljanje rampom, nadogradnje sistema su brojne. One obuhvataju izradu hardverske pločice prema odrađenoj šemi na kojoj će biti

6

postavljeni uređaji koji se koriste u sistemu, zatim izrada dela za komunikaciju preko RFID tagova i RF primopredajnika, ukoliko u daljem razvoju sistema bude potrebe za njima, pored GSM tehnologije. Dalje, potrebno je obaviti testiranje izrađenog hardvera u realnim situacijama i uraditi dokumentaciju celokupnog sistema. Takođe, potrebno je napisati softver mikrokontrolera koji će mu omogućiti efikasno upravljanje, prijem zahteva i manipulaciju ostalim uređajima u sistemu.

Realizovan sistem je korisnički orijentisan i omogućava lako i razumljivo upravljanje rampom. Otvoren je za nadogradnju i može se koristiti različitim tehnologijama pristupa. Nedostaci sistema su povezani sa nedostacima samih tehnologija koje se koriste, pa tako je kod GSM sistema jedan od glavnih problema postojanje dometa signala mobilne telefonije na svim lokacijama.

LITERATURA [1] Aleksandar Peulić, Žarko Čučej, Daljinsko upravljanje i komunikacije, Kragujevac: Istraživačko razvojni

centar za bioinženjering, 2010. [2] Ron Weinstein, RFID: A Technical Overview and Its Application to the Enterprise, IEEE Computer Society,

2005. [3] Borislav Zorić, Globalni sustav pokretnih komunikacija (GSM), Zagreb: FER, 2007.

[4] Vera Marković, Savremeni komunikacioni sistemi, Čačak: Tehnički fakultet, 2011.

Korišćena uputstva i priručnici

[5] GM862 Family Hardware User Guide, Telit, 2011.

[6] PIC18F2525/2620/4525/4620 Data Sheet, Microchip, 2004.