Проект GSM/GPRS сигнализации на Arduino⁠⁠

Предлагаю вашему вниманию проект охранно-пожарной GSM/GPRS сигнализации на ардуино с резервным питанием от батареи. Мною ставилась цель создать простую в изготовлении сигнализацию для дома, состоящую из недорогих ардуиновских модулей и датчиков, управляемую с телефона. При этом затраты на обслуживание должны быть минимальными. А лучше чтобы их вообще не было! И мне удалось этого добиться.

Для вожделенной халявы пришлось отказаться от традиционных смс оповещений, и освоить отправку писем на электронную почту. При правильно подобранном тарифе, сигнализация не тратит денег с баланса. При этом мы получаем по e-mail всю информацию о работе сигнализации, сработавших датчиках, действиях пользователей. Такой роскоши не добиться с помощью платных смс. Управление сигнализацией реализовано на основе DTMF команд. Если у вас один оператор связи на основном телефоне и на сигнализации, с бесплатными звонками внутри сети, или имеется пакет бесплатных минут, то управление сигнализацией тоже будет бесплатным. В противном случае всегда можно отправить команду в течении первых 3-х секунд. И так же не платить. Заинтриговал? Тогда прошу под кат.

Первым делом составим техническое задание:

1) Оповещение звонком Админа при срабатывании датчика.

2) Отправка e-mail с подробностями.

3) Отправка e-mail о действиях пользователей.

3) Наличие резервного питания на случай отключения основного.

4) Управление сигнализацией при помощи DTMF команд и смс.

Для этого нам понадобится плата ардуино и недорогой, но функциональный GSM-модем SIM800L. Любой литиевый аккумулятор с модулем заряда. Датчики по вкусу.

Я использовал широкий набор различных датчиков, чтобы показать возможности сигнализации. Проект позволяет добавлять любые другие датчики.

В данном реализации были применены следующие сенсоры и модули:

1. Геркон NC типа, как датчик открытия двери.

2. Пироэлектрический инфракрасный датчик движения HC-SR501.

3. Датчик газа и дыма MQ-2.

4. Микроволновый датчик движения RCWL-0516. Видит сквозь препятствия и стены. Хорош для охраны дачи или частного дома. В квартире будут частые ложные срабатывания на соседей за стенкой или бегающих собачек и котиков.

5. Датчик пламени.

6. Датчик температуры и влажности DHT11.

7. Для подачи звуковых сигналов при выполнении команд использована пищалка (зуммер). В готовом изделии не обязателен.

8. Плата контроля заряда-разряда лития на основе микросхемы TP4056 с защитой от перезаряда и разряда.

9. Ардуино Nano V3. Можно заменить 5 вольтовой Ардуино pro mini.

10. В качестве GPRS GSM модема выбран недорогой, но хороший модуль SIM800L. Он имеет небольшие размеры. Умеет работать с DTMF командами, звонить, отправлять смс и e-mail. Смс дороги, а вот электронные письма можно слать практически бесплатно. Чем мы в дальнейшем и воспользуемся!

Датчиком открытия двери (окна) у нас служит нормально закрытый (NC тип) геркон. В случае отсутствия электричества наша ардуина будет отправлена в сон, и разбудить её смогут три вещи: сработавший геркон, появление внешнего питания (сеть), или сигнал RING с модема в случае звонка. Но это мы уже забежали вперёд.

Схема соединения.

Допустим мы всё собрали как надо. Чтобы сигнализация заработала, первым делом надо заполнить файл настроек, находящийся по следующему пути libraries/main_type/settings.h

В строке

за место 115200 необходимо указать скорость, на которой работает ваш модем. Как определить скорость работы модема, можно найти в интернете. Не буду на этом заострять внимание.

Далее перечисляются используемые датчики. Вам нужно оставить только те, которые вы используете. Остальные строчки сделать комментариями при помощи двойного слеша //

Можно оставить всё как есть. Не подключенные датчики на работу не повлияют.

Далее перечисляются пины, на которых висят наши модули. Первым у нас будет пин RING модема. Он соответствует пину 2 ардуино. Т.к. это обычное перечисление, номер следующего пина будет на один больше предыдущего, т. е. 2, 3, 4 и т. д. Если вы закомментировали какие-то модули выше, то их пины не будут учитываться в перечислении.

При сборке схемы модули подключаются начиная со 2-го пина друг за другом в том порядке, что указан в перечислении.

Далее нам надо настроить отправку e-mail.

Первым делом задаём SMTP сервер почты, к которой будет подключаться наш модуль SIM800L. Он прекрасно работает с яндекс почтой, с другими не тестировал. Советую завести там почтовый ящик, и слать через него. В этом случае настройки изменять не нужно.

Для яндекса у нас такие параметры сервера и порта:

Далее за место слов login и password впишите логин и пароль от вашей почты

Затем укажите полное название вашей почты и имя отправителя. В данном случае у нас указан отправитель SIM800L. Можете написать что-то своё.

Теперь впишите название почты получателя и его имя. На этот ящик будут приходить письма. Для отправки и получения можно указать один и тот же ящик. Тоже будет работать.

Если вы хотите отправлять письма сразу на два или три ящика , раскомментируйте вот эти дефайны, и впишите имя почты

Поздравляю! На этом настройки закончены. Можно прошивать ардуину.

Как работает сигнализация.

Внимание! Сигнализация управляется только с номеров, записанных в телефонную книгу симкарты.

Если на симкарте уже есть номера, то их владельцы являются пользователями, которые могут включать и отключать сигнализацию. Перед использованием удалите ненужные номера. Администратором считается номер с именем ADMIN. Если на симкарте нет такого номера, то первый позвонивший незарегистрированный пользователь станет Администратором. Его номер будет занесён в телефонную книгу.

Администратор — единственный пользователь, который может отправлять DTMF и смс команды.

Для удалённого добавления пользователя в телефонную книгу Администратор должен отправить смс вида

AT+CPBW=,"+xxxxxxxxxxx",145,"USER"
где +xxxxxxxxxxx - номер телефона
USER - имя абонента

Модем настроен на поднятие трубки при звонке с номера Админа. Это сделано для возможности использовать DTMF команды. Звонки с других номеров будут сбрасываться.

Администратор может отправлять DTMF команды из списка ниже. Если команда принята, сигнализация сбросит звонок. Отчёт о выполнении команды придёт на почту. Любая команда представляет собой цифру и знак #, который означает завершение ввода. После этого модем завершит звонок и выполнит полученную команду.

Команды, не вошедшие в список, считаются USSD запросами. Например, мы хотим узнать баланс телефона. USSD запрос баланса нашего оператора *xxx#

где xxx — цифры.

Отправляем DTMF команду xxx#. Она будет подставлена в USSD запрос. Ответ оператора будет переслан на почту.

Порядок включения.

Подать питание на сигнализацию.

Дождаться прихода e-mail. Сигнализация загрузилась.

По умолчанию режим охраны выключен. При звонке любого зарегистрированного номера (кроме админа) сигнализация будет ставить/снимать с охраны и отправлять отчёт на почту. Звонок будет сброшен. При звонке с номера Администратора модем поднимает трубку и ждёт DTMF команду. Админ может поставить/снять с охраны сигнализацию командой 1# и 2# соответственно. После ввода команды звонок завершится сам.

Режимы работы:

Тревога.

При срабатывании одного из датчиков включится режим тревоги. На телефон Админа поступит звонок. Его надо сбросить. На почту будут отправлены показания сработавшего датчика. Продолжительность режима тревоги задана в файле настроек дефайном ALARM_MAX_TIME. По умолчанию 60 секунд. В течение этого времени идёт сбор статистики о сработавших датчиках. Когда время истечёт, информация будет отправлена на почту, а счётчики срабатываний обнулятся. Если датчики снова сработают, всё повторится.

Выключение сетевого питания. Режим низкого энергопотребления.

При пропадании электричества на 3 пине ардуины появится низкий уровень. Сигнализация переключится на питание от батареи. На почту придёт сообщение, что свет пропал Svet OFF. После этого, для экономии энергии батареи, ардуина уйдёт в сон, модем будет переведён в режим низкого энергопотребления.

Все датчики, питающиеся от сети, будут обесточены и перестанут работать. В моей реализации датчики питаются от внешнего источника. Все кроме геркона. Он не требует питания, поэтому работает всегда. При срабатывании геркона в режиме сна ардуины, она проснётся и перейдёт в режим тревоги. После того как режим тревоги завершится, ардуина снова уснёт.

При появлении электричества ардуина проснётся, переведёт модем в обычный режим работы, и отправит сообщение на почту Svet ON.

Поддерживаемые операторы.

Прошивка поддерживает основных российских операторов:

МТС, Билайн, Мегафон, Теле2. Если у вас другой оператор, и не отправляется e-mail, пишите в комментариях. Будем добавлять.

На этом всё. Скачать прошивку можно здесь https://github.com/wisenheimer/Arduino

Вопросы пишите в комментариях :)