Sistema de Control y Monitoreo Integrado con Wireless Application

Sistema de Control y Monitoreo Integrado con Wireless Application
Protocol (WAP)
Aplicación: Sistema de Seguridad
Autores: Hans Christian Guevara Parker ([email protected])
Alejandro Real Espinoza ([email protected])
Asesor: Ing. José Oliden Martinez
[email protected]
Universidad Peruana de Ciencia Aplicadas
Av. Prolongación Primavera 2390, Monterrico, Surco, Lima
RESUMEN
El presente proyecto muestra una nueva etapa de control de procesos a distancia que hace uso dela
tecnología WAP para permitir el control y monitoreo remoto de procesos haciendo uso de un teléfono
móvil. A través de este sistema se puede controlar a distancia tanto un proceso informático como un
proceso electrónico. Tenemos que trabajar con microcontroladores para sensar el estado actual de los
equipos o para controlarlos a través de una señal. Son muchas las aplicaciones las de un microcontrolador,
podríamos por ejemplo desde sensar una señal analógica de temperatura hasta controlar un robot a
distancia, a través de WAP es posible controlar estos procesos. Todo teléfono celular tiene ciertas
limitaciones de ancho de banda por la información que se transmite normalmente, pero aun así, es posible
controlar, consultar información, obtener alertas y lo más importante de todo es darle la misma seguridad
de acceso a estos sistemas que la de las aplicaciones residentes en terminales de PC o aplicaciones Web.
mensajes de texto de un dispositivo móvil para
comunicaciones seriales.
OBJETIVOS
• Desarrollar un sistema de control y
supervisión
a
distancia,
totalmente
transportable de bajo consumo de energía y
con niveles de acceso para la seguridad del
sistema.
• Descentralizar procesos de control y
supervisión.
• Mantener constantemente informadas a las
personas encargadas de cada equipo de
control, sobre su estado actual de los procesos
y los mismos equipos.
• Proponer una nueva etapa de control en
forma desconectada, consumiendo mínimos
recursos.
• Investigar las funciones del módem GSM
del celular para el envío de mensajes de texto
mediante el uso de los comandos AT.
• Desarrollar un software de aplicación de
que optimice y automatice el envío de
INTRODUCCION
HERRAMIENTAS DE SOFTWARE
1. Wireless Application Protocol–WAP
Es un nuevo protocolo que permite acceder a
Internet desde un teléfono Móvil como si se
tratase de un navegador.
Consideraciones Técnicas
El tamaño del dispositivo y la movilidad son
los dos puntos fuertes que avalan el éxito de
esta tecnología. Aplicaciones de consulta y
transacciones bancarias, operaciones en bolsa
o compra de entradas para el cine son algunos
de los servicios que esta tecnología ya está
explotando. En el futuro tratamos de abrir
además
un
interesante
abanico
de
posibilidades en el terreno de control de
equipos electrónicos, ya que el teléfono móvil
por si solo podría ofrecer mecanismos de
seguridad y manipulación de dispositivos
remotamente tal como se desarrolla en el
presente proyecto.
Secuencia de envió y recibo de información
00000000 01 04 6A 00 7F7
55 03-4D 61 69 6E 43 61
72 64
00000010 00 36 03 54 68
69 73 20-69 73 20 74 68
65 20 66
00000020 69 72 73 74 20
63 61 72-64 00
Cuando el teléfono móvil recibe esta
información, deshace el trabajo del
“compilador” y muestra en la pantalla del
terminal la página WML inicial que se solicito,
tal como se muestra a continuación:
Figura 1 Secuencia de envió/recibo de
información
Funciones de un WAP Gateway
El lenguaje para diseñar un sitio WAP es
WML. Si ven una página WML pueden
fácilmente, al igual que una página HTML ver
su contenido, pero esto es muy diferente a lo
que un teléfono móvil entiende.
Por ejemplo, supongamos que tenemos una
sencilla página WML:
<?xml version="1.0"?>
<wml>
<card id="miCard"
title="This is a first card">
<p align="center">
Universidad UPC
</p>
</card>
</wml>
Pero cuando solicitan esta página desde el
teléfono, el Gateway “compila” esta página y
genera un código que ocupa menos espacio y
que puede ser enviado rápidamente. Por
ejemplo la salida para un teléfono será tal
como se muestra a continuación:
Figura 2 Pantalla del teléfono celular
Descripción de la secuencia de envío y
recibo de información
1. Petición de una URL
2. El dispositivo (móvil) envía una URL a un
proxy WAP mediante el protocolo WAP.
3. El proxy WAP convierte la URL en
formato HTTP que es enviada al servidor
Web
4. La petición HTTP es procesada por el
servidor Web. Puede tratarse de una
petición estática o puede intervenir un
CGI, ASP (Active Server Pages) o JSP.
5. El servidor Web devuelve una pagina
WML con la cabecera HTTP
6. El proxy WAP recibe la página, y tras su
verificación la convierte a formato binario
que será enviado al móvil.
7. El móvil recibe la respuesta en formato
WAP. Procesa el WML que contiene
mostrando el primero de los elementos
<card>
¿Qué se usa para conectar un celular a
Internet?
En el terminal móvil hay un "navegador
específico simple", parecido a Netscape
Navigator o Internet Explorer, que se encarga
de la coordinación con la pasarela a la que
realiza peticiones de información, que son
tratadas y encaminadas al servidor de
información. El servidor procesa la petición y
envía la información resultante a la pasarela,
que la procesa y la envía al teléfono móvil. El
lenguaje utilizado es el WML (Wireless
Markup Languaje), una versión de HTML
(Hipertext Markup Languaje).
La inteligencia se pone en los servidores
WAP, mientras que en los terminales se añade
un simple micro navegador al objeto de que no
se encarezcan demasiado.
2. Microsoft Visual Studio – Visual Basic
6.0
La herramienta Visual Basic es de gran ayuda
para los terminales no remotos, configurando
los terminales Seriales ó Paralelos es posible
enviar y obtener datos de algún hardware
específico, por ejemplo como es el caso de
nuestro proyecto, se diseña un HyperTerminal
personalizado, de esta manera, así es posible
leer datos de un microcontrolador PIC16F877,
que controla periféricos, a través del protocolo
de comunicación serial. Visual Basic cumple
la tarea de sensar y mostrar un grafico muy
amistoso que represente el buen o mal
funcionamiento de los equipos de control.
Además, Visual Basic nos permite una serie de
opciones para registrar estas informaciones en
una base de datos, utilizando las herramientas
de Microsoft Active data Objects (ADO), para
posiblemente más tarde generar un reporte o
talvez un grafico estadístico que represente la
función de un equipo en un determinado
periodo, de esta manera es mas fácil tomar
decisiones para mejorar la producción de una
empresa.
3. Microsoft SQL Server 2000
SQL Server es un sistema de administración
de bases de datos relacionales, potente y de
alto rendimiento, para entornos distribuidos
cliente/servidor. SQL Server ofrece una
arquitectura unificada de administración de
datos que es potente, fiable y abierta para
numerosas aplicaciones y orígenes de datos.
En nuestro Proyecto SQL Server maneja una
base de datos de alrededor de 6 tablas
relacionadas que mantiene información acerca
de los usuarios, acerca de los equipos, acerca
de las fallas, acerca de las horas y fechas de
cambios, acerca de la ubicación exacta del
equipo que presenta fallas, etc.
Tanto Visual Basic como la aplicación en
WAP son los encargados de explotar esta
información almacenada en la base de datos
para posteriormente visualizarlas en sus
terminales.
HERRAMIENTAS DE HARDWARE
1. Microcontrolador PIC16F877
Un microcontrolador es un circuito integrado
programable de alta escala de integración que
incorpora la mayor parte de los elementos que
configuran un controlador (computador). Se
dice que es “la solución en un chip” porque su
reducido tamaño minimiza el número de
componentes y por lo tanto el costo final del
producto en desarrollo. En su memoria sólo
reside un programa destinado a gobernar una
aplicación determinada; sus líneas de entrada /
salida soportan el conexionado de los sensores
y actuadores del dispositivo a controlar. Este
CHIP es el encargado de controlar nuestros
diversos periféricos. Además, a través de un
teclado y un panel LCD podemos independizar
el control del equipo desde la computadora y
obtener
el
control
total
desde
el
microcontrolador. Otra de las ventajas del PIC
es comunicarse serialmente para transmitir o
recibir datos de la computadora u otro equipo
que también pueda comunicarse serialmente.
LCD
Bus
Vcc
TECLADO
1
123
0
Vcc1
a1
5
RS232
2
a2
456
789n
b1
3
a3
6
MODULO
PIC
b2
b3
7
C0 HE
4
a4
b4
COMPUT
8
GND
0
Figura 3 Comunicación Microcontrolador - PC
2. Modem GSM Ericsson T39m
implementar un sistema capaz de realizarlo de
la forma más eficiente y rápida.
Seria muy interesante saber que un sistema de
seguridad no solo avise a las personas de
seguridad cercanas a ella a través de una
alarma sonora o silenciosa, por que no siempre
estará esa persona allí. Si Ud. Tiene un
sistema de seguridad por ejemplo cuidando su
casa, mientras ud esta en el trabajo, de que
manera ud se podría enterar? Posiblemente hay
varias soluciones, una de las más sencillas y
prácticas es que su sistema de seguridad le
avise a su celular mediante un mensaje de
texto (SMS) que algo anda mal, o quizás a la
compañía de seguridad. Este fragmento del
proyecto busca una forma alternativa y sencilla
(desde el punto de vista del usuario final), de
mantenerlo informado en cualquier lugar, por
que es mediante su celular.
DESCRIPCION DEL PROYECTO
UNIVERSIDAD UPC
Base
de
Figura 4 Posibles interconexiones del
dispositivo GSM, T39m
No todos los teléfonos poseen estas
características tan completas, sobre todo la
incorporación de un MODEM dentro del
equipo. Tenemos que tomar en cuenta que la
presente proyecto trabaja con un equipo GSM,
por lo tanto algunas de sus características no se
encontrarán en los equipos CDMA y TDMA.
De todas estas posibilidades de interconexión
con otros equipos, nos es necesario utilizar el
Modem GSM. A través de él, tenemos la
posibilidad de obtener el control total del
equipo celular con el manejo de la
programación de los Comandos AT.
Como una aplicación de nuestro proyecto es
implementar un sistema de seguridad con
tecnología móvil, tenemos que tener muy en
cuenta que la comunicación entre el equipo de
seguridad y la persona encargada del equipo es
muy importante, para ello debemos
Red
SM
Empresa
de
Segurida
d
Cable
RS232
SMS
SMS
PI
C
SM
Respons
able del
Área
Otro
Sistema
de
Control
Sens
or
Área
1
Figura 5 Esquema general de proyecto
Sens
or
Área
2
El proyecto se divide en dos etapas:
1) Comunicación Bidireccional entre un
Dispositivo Móvil y una Base de datos
(SQL Server), usando como canal de
comunicación el Protocolo WAP, para
enviar y recibir los datos entre el servidor
y el móvil como si se tratase del protocolo
HTTP entre el servidor y el navegador de
Internet. Para este fin se implemento un
Servidor WAP conectado a la red de
nuestra Universidad,
además de un
servidor SQL Server, que mediante una
aplicación desarrollada en Visual Basic
6.0 para la simulación de los datos,
permita realizar las demostraciones de
lectura, escritura y modificación de datos
desde un dispositivo móvil.
2) Aplicación orientada a los sistemas de
seguridad electrónicos, haciendo uso de
las tecnologías móviles aplicando además
los SMS de sistemas GSM que son
manejados a través de los comandos AT
del celular.
Para la implementación de la Comunicación
Bidireccional entre un Dispositivo Móvil y una
Base de datos (SQL Server), se realizaron los
siguientes pasos:
Paso 1: Celular - WAP Gateway
El Celular solicita una información del
servidor WAP, para eso previamente se
comunica con el WAP Gateway en forma
binaria y vía inalámbrica. Para este caso la
función del Gateway la cumple el proveedor
de servicios ( Telefónica del Perú).
Paso 2: Gateway – Servidor WAP
El WAP Gateway entiende la solicitud
realizada en forma binaria por el celular y la
convierte en formato WML (Wireless Markup
Language). Cuando la información es
convertida a WML entonces se puede
transmitir al servidor WAP (o servidor WEB )
haciendo uso de http
Paso 3: Servidor WAP – Base de datos
Cuando el servidor recibe el pedido en WML,
empieza a buscar la información solicitada en
la base de datos. Para tal efecto se necesita
conocer SQL para implementar las consultas.
Un punto importante es que la solicitud no
puede darse directamente en SQL, este deberá
mezclarse con un el formato WML (similar al
HTML). Con este nuevo formato similar a de
de una pagina ASP se podrá acceder a una
Base de datos desde el servidor, recoger
información o también ingresarla, modificarla
y eliminarla, según sea el caso.
Paso 4: Base de datos - Servidor WAP
Ahora le toca el turno a la base de datos. Ella
devuelve una información y a través de la
codificación WML Script es posible que el
servidor muestre solamente como salida
información WML, que será la información
que el transmitirá de regreso al WAP Gateway.
El trabajo del servidor es muy importante por
que el analiza el pedido en un formato WML y
responde en el mismo formato.
Paso 5: Servidor WAP - Gateway
El servidor WAP envía de retorno vía HTTP la
respuesta solicitada en formato WML. Lista
para ser convertida por el Gateway a un
formato conocido para el celular
Figura 6 Bloques de comunicación
Paso 6: Gateway - Celular
El Gateway convierte la información a un
formato binario de menor dimensión para la
transmisión. El celular recupera la información
en binario, luego la compila y finalmente
puede visualizar la información que el servidor
le envió.
el servidor, a las personas encargadas de
la seguridad del sistema. Para lograr esto
es necesario acceder a las funciones del
módem GSM del celular mediante sus
comandos AT. Estos comandos se
automatizan en Visual Basic para
optimizar el funcionamiento del sistema.
CONCLUSIONES
Figura 7 Visualización de la información en
T39m
El
presente
proyecto
demuestra
la
implementación de un sistema remoto de
control, supervisión
y monitoreo usando
tecnología WAP. Las pruebas realizadas
indican que el manejo remoto de información
y base de datos para cambiar el estado de
puede realizarse de manera eficiente y segura.
SISTEMA DE SEGURIDAD
BIBLIOGRAFÍA
El sistema de seguridad y supervisón remota
se implementa tal como se indica a
continuación:
•
Ericsson Mobile Communications AB,
2001.
Mobile Phone T39
Developers™ Guidelines -AT Commands
•
FORTA, Ben y otros.
Desarrollo WAP con WML y WML Script
ANAYA. Madrid 2001.
•
SILER, Brian y SPOTTS, Jeff
Edición Especial Visual Basic 6.0
A) Control mediante un microcontrolador
(PIC16F877) cierto número de sensores,
alarmas,
equipos de iluminación o
actuadotes, aplicados a un sistema de
seguridad electrónico.
B) Detección de la activación de uno de los
sensores y enviar esta información del
PIC, al computador, a través del puerto
serial
C) Software de aplicación que capturé las
señales emitidas, por el PIC,
para
reconocer el estado actual de los sensores
y posteriormente realizar dos acciones
importantes:
La primera acción es registrar esta
información en una base de datos SQL
Server, para poder generar reportes y
gráficos estadísticos que informen acerca
del correcto funcionamiento de los
sensores, durante un determinado periodo
de tiempo.
La
segunda
acción
se
realiza
paralelamente a la primera, consiste en
utilizar la mensajería de textos (SMS)
predeterminados por el usuario para el
envío de estas notificaciones registradas en