Xây dựng hệ thống hỗ trợ ứng cứu sự cố an ninh

Nội dung text: Xây dựng hệ thống hỗ trợ ứng cứu sự cố an ninh

1. Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2015 Xây dựng hệ thống hỗ trợ ứng cứu sự cố an ninh Development of a rescuing support system for security incidents Trần Phước Thành, Nguyễn Chí Ngôn, Nguyễn Thành Đông Trường Đại Học Cần Thơ e-Mail: ncngon@ctu.edu.vn Tóm tắt 1. Giới thiệu Mục tiêu của nghiên cứu này là đề xuất giải pháp xây Việc ứng dụng hệ thống cảnh báo an ninh, giám sát an dựng một hệ thống hỗ trợ ứng cứu sự cố an ninh, góp ninh trong nhà xưởng, trạm BTS, văn phòng, bãi xe, phần nâng cao chất lượng dịch vụ giám sát an ninh, siêu thị, nhà ở đã được đưa vào thực tế từ rất lâu. mà xã hội đang đặt ra. Giải pháp đề xuất là xây dựng Theo dòng phát triển khoa học công nghệ, có rất một phần mềm trên nền C#.net, cho phép định vị nhiều hệ thống cảnh báo an ninh được phát triển với được các địa điểm cần giám sát và vị trí hiện tại của nhiều kiểu cảnh báo khác nhau như cảnh báo bằng tin nhân viên (hoặc cộng tác viên) đảm nhiệm vai trò ứng nhắn SMS, cảnh báo bằng âm thanh, cuộc gọi điện cứu sự cố. Ngay khi hệ thống tiếp nhận tin nhắn SMS thoại [1]. Tuy nhiên, các hệ thống này bị hạn chế về cảnh báo từ một địa điểm xảy ra sự cố, nó sẽ tìm vị trí số lượng người tiếp nhận cảnh báo, cũng như chưa có nhân viên gần nhất, dựa trên dữ liệu GPS. Từ đó, hệ giải pháp quản lý công tác ứng phó, cứu hộ một cách thống sẽ điều nhân viên tiếp cận một cách kịp thời, kịp thời, hiệu quả. Thật vậy, hiện nay có nhiều doanh thông qua các chỉ dẫn đường đi trên bản đồ Google nghiệp cung cấp dịch vụ bảo vệ, ứng cứu, sửa chữa , Maps đã cài trên điện thoại di động của họ. Thử nhưng công tác ứng cứu sự cố an ninh chưa thật sự nghiệm hệ thống cho thấy kết quả hoàn toàn đáp ứng kịp thời. Ví dụ, giả sử một doanh nghiệp đảm trách được yêu cầu thiết kế và có thể triển khai ứng dụng dịch vụ bảo vệ an ninh cho hàng trăm đơn vị khác. với chi phí thấp. Khi có trộm tấn công một điểm cần bảo vệ nào đó, hệ thống giám sát sẽ cảnh báo, khi đó người điều phối Từ khóa: Giám sát an ninh, GoogleMaps, tin nhắn hoạt động cứu hộ sẽ mất nhiều thời gian để liên lạc và SMS, Web service. điều động được nhân viên ứng cứu gần nhất, kịp thời nhất (như dịch vụ taxi). Điều này làm cho chất lượng Abstract dịch vụ của doanh nghiệp bị hạn chế. This study aims to propose a solution to build a rescuing support system for security incidents, Từ nhu cầu thực tiễn trên, nghiên cứu này nhằm xây contributing to improve the quality of security dựng một hệ thống hỗ trợ ứng cứu sự cố an ninh. Hệ services as requiring of the society. The proposed thống đáp ứng được nhu cầu tiếp nhận tin nhắn cảnh solution is to build a C#.net-based software, allowing báo bằng SMS từ nhiều địa điểm lắp hệ thống giám to estimate locations of the monitored places and the sát an ninh khác nhau, định vị được vị trí địa lý của current positions of employees (or collaborators) who điểm xảy ra sự cố, cũng như vị trí của nhân viên cứu assume the role of incident rescue. Once the system hộ (hoặc cộng tác viên) gần nhất và gửi cảnh báo receives a warning SMS from an incident location, it đúng đối tượng. Các vị trí này có khả năng hiển thị will find the position of closest staff, based on GPS trực quan trên bản đồ GoogleMaps trên máy tính quản data. Thence, the system appoints staff in a timely lý. Đồng thời, hệ thống quản lý cũng cung cấp thông manner, through the instruction paths on Google tin về vị trí, tuyến đường ngắn nhất đến địa bàn ứng Maps installed on their mobile phones. Experimental cứu, giúp cho nhân viên cứu hộ có cái nhìn tổng quan, results show that the system fully meet the design để chuẩn bị cho công tác ứng cứu được thuận lợi nhất. requirements and can be implemented at low cost applications. Keywords: Security system, GoogleMaps, SMS 2. Phương pháp thiết kế hệ thống message, Web service. 2.1 Tổng quan về hệ thống Khi một địa điểm cần bảo vệ xảy ra sự cố, thiết bị Chữ viết tắt giám sát tại nơi đó sẽ gửi tin nhắn SMS cảnh báo cho LONG Longitude máy tính quản lý. Tin nhắn này bao gồm các nội dung LAT Latitude như ngày giờ, nội dung sự cố. Số thuê bao gửi tin AT Attention nhắn sẽ được đọc và đưa vào hệ sơ sở dữ liệu để so COM Communication sánh với các dữ liệu có sẵn, đồng thời tìm vị trí các GPS Global Positioning System nhân viên cứu hộ (hay cộng tác viên) trong cơ sở dữ SMS Short Message Service liệu mà vị trí của họ gần nhất với điểm cần ứng cứu. VCCA-2015
2. Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2015 Sau đó, hệ thống sẽ gửi tin nhắn SMS cho họ thông modem GSM gửi tin nhắn cảnh báo đến số điện thoại qua modem GMS. Sau khi nhân viên ứng cứu nhận người được thiết lập sẵn. được tin nhắn cảnh báo, họ được yêu cầu hồi báo cho hệ thống, cũng bằng tin nhắn SMS. Khi hệ thống chưa nhận được tin nhắn xác nhận đã có nhân viên ứng cứu, nó tiếp tục gửi tin nhắn đến nhân viên ứng cứu khác, cho đến khi có nhân viên xác nhận. Hoạt động được mô tả như vòng lặp hình H.1. H.2 Thiết bị Home Burglar Alarm System (CG-8800G3) H.3 Sơ đồ khối thiết bị CG-8800G3 2.2.2 Xác định vị trí nhân viên ứng cứu Để xác định vị trí nhân viên ứng cứu sự cố an ninh, yêu cầu nhân viên phải sử dụng chức năng định vị GPS trên điện thoại. Quá trình truy xuất dữ liệu xác định vị trí nhân viên mô tả như hình H.4. Ở đây, thiết bị di động có vai trò như một máy thu GPS với độ chính xác vài chục mét [3], đáp ứng được nhu cầu xác định vị trí tương đối của nhân viên ứng cứu và điểm xảy ra sự cố. H.1 Vòng lặp ứng cứu sự cố 2.2 Thiết kế hệ thống tiếp nhận và phát cảnh báo 2.2.1 Phát tín hiệu cảnh báo Để kiểm nghiệm hệ thống, thiết bị được sử dụng là bộ Home Burglar Alarm System (CG-8800G3) như hình H.2, được sản xuất bởi Chuango Security Technology Co., Ltd[2]. Thiết bị này có thể được lắp đặt dễ dàng và hoạt động hiệu quả trong mạng GSM tần số: 850/900/1800/1900MHz. Nó cho phép gửi tin nhắn cảnh báo sự cố an ninh bằng SMS đến máy tính quản lý. Tính năng của thiết bị này được mô tả bằng sơ đồ khối hình H.3. Tầm phát hiện sự chuyển động đạt tới 8m ở nhiệt độ môi trường 33oC và 12m khi ở 27oC. Góc quét từ trái qua phải là 110o, góc quét từ trên xuống là 90o. Bộ CG-8800G3 được điều khiển bởi 2 vi điều khiển Ardunio Uno (hình H.3). Khi kích hoạt nguồn cho hệ thống, cảm biến chuyển động PIR (passive infrared H.4 Truy xuất dữ liệu GPS từ điện thoại di động. sensor) bắt đầu quét để phát hiện tình trạng đột nhập bất hợp pháp. Nếu có sự thay đổi về nguồn nhiệt hồng Phương thức xác định tọa độ tương đối của một điểm ngoại trong vùng quét của nó (ở đây sử dụng hai bộ trên mặt đất là xác định pha sóng mang L1 (với máy quét PIR để tăng chính chính xác cho cảnh báo), cảm thu 1 tần số) hay L1, L2 (với máy thu 2 tần số). Công biến sẽ gửi tín hiệu cảnh báo đến Ardunio thứ 1. Tín thức xác định tọa độ tương đối của thiết bị di động hiệu này sau đó được gửi đến Ardunio thứ 2 làm GPS được sử dụng theo [4, 5]: nhiệm vụ phát tín hiệu báo động và điều khiển S Nl jl (1) VCCA-2015
3. Trong đó, l là bước sóng (l = c/f); f là tần số sóng; N modem GSM (USB 3G MF190S- ZTE) có gắn thẻ là số nguyên lần bước sóng; j là pha của sóng; S là sim, được kết nối với máy tính qua cổng COM. Một khoảng cách từ vệ vệ tinh đến máy thu; ứng dụng nhỏ được xây dựng và cài đặt trên máy tính Từ công thức (1) chúng ta có: để giao tiếp với modem GSM nhờ các tập lệnh AT, như bảng B.1 [6], đảm nhiệm việc tiếp nhận và gửi tin j( t ) f .S N (2) c nhắn SMS. Xét (2) từ một phía khác chúng ta có thể viết: s s s B.1 Tập lệnh AT j( t ) f ( t ) - fp ( t ) N p (3) với, fs(ts) là pha của sóng tại thời điểm ts khi vệ tinh Lệnh AT Công dụng bắt đầu phát tín hiệu; fp(t) là pha của sóng tại thời AT + CMGS Gửi tin nhắn s điểm t khi máy thu nhận được tín hiệu; N p là số AT + CMSS Gửi tin nhắn từ bộ lưu trữ nguyên lần bước sóng. AT + CMGW Ghi tin nhắn vào bộ nhớ Từ các công thức trên ta suy ra: AT + CMGD Xóa tin nhắn j( t ) fs ( t ) - f S s - f ( t ) N s (4) AT + CMMS Gửi thêm tin nhắn c p p p AT + CNMI Để xác định tin nhắn mới AT + CMGL Liệt kê tất cả tin nhắn Kết hợp các thành phần vế phải của (4), ta có công AT + CMGR Đọc tin nhắn thức xác định vị trí tương đối của thiết bị GPS được trình bày như (5)[4, 5] : 2.2.4 Xây dựng phần mềm quản lý Alarm Manager j( t ) - f Ss a ( t ) b s ( t ) g s (5) c p p p Phần mềm này được xây dựng bằng công cụ Visual Trong đó, ap(t) là thành phần ảnh hưởng hệ thống pha Studio 2005, với ngôn ngữ lập trình C# và hệ quản trị (t) do máy thu gây ra, chủ yếu là số hiệu chỉnh đồng cơ sở dữ liệu SQL Server [7]. Phần mềm có nhiệm vụ hồ máy thu; bs(t) là thành phần ảnh hưởng hệ thống tự động tính toán các dữ liệu vị trí (nơi xảy ra sự cố và pha (t) do vệ tinh gây ra, chủ yếu là số hiệu chỉnh vị trí nhân viên ứng cứu gần nhất), xử lý dữ liệu và s đồng hồ vệ tinh; g p(t) là thành phần ảnh hưởng hệ hiển thị lên giao diện được lập trình sẵn. Phần mềm thống pha (t) do cả vệ tinh và máy thu gây ra, không bao gồm một Window Service [8] chạy nền, kết nối s s phụ thuộc thời gian, chủ yếu là f (to)-fp(to)+N p, với to và nhận dữ liệu trực tiếp từ modem GSM. Khi nhận là thời điểm bắt đầu đo. được tin nhắn cảnh báo từ trạm xảy ra sự cố, Windows Service sẽ đọc dữ liệu từ modem GSM, truy Nghiên cứu này đã phát triển một ứng dụng Android cập Web Server để cập nhật thông tin vị trí nhân viên đơn giản, cài đặt cho điện thoại di động của nhân viên ứng cứu. Sau đó, phần mềm sẽ tự động tính toán vị trí ứng cứu, với giao diện như hình H.5. Ứng dụng này dựa trên dữ liệu kinh độ và vĩ độ để tìm ra nhân viên sẽ truy xuất dữ liệu GPS của điện thoại sau mỗi 30 ứng cứu ở gần nơi xảy ra sự cố nhất để gửi tin nhắn giây và gửi về Web Server, để đưa vào cơ sở dữ liệu cảnh báo cho họ. Nội dung cảnh báo và liên kết (link) SQLServer (hình H.4). Các dữ liệu đưa về bao gồm chỉ rõ đường đi, vị trí cần ứng cứu trên Goolge Maps. mã nhận dạng thiết bị di động (IMEI), kinh độ Phần mềm sẽ tiếp tục thực hiện quá trình gửi tin nhắn (LONG) và vĩ độ (LAT) của vị trí thiết bị. cảnh báo cho nhân viên ứng cứu khác, cho đến khi có người nhận trách nhiệm ứng cứu bằng cách gửi lại hệ thống tin nhắc xác nhận. Giao diện phần mềm như hình H.6 và hình H.7. H.5 Ứng dụng Android để xác định vị trí nhân viên H.6 Giao diện chính của ứng dụng trên máy tính quản lý 2.2.3 Tiếp nhận và xử lý tín hiệu cảnh báo Để truyền nhận tin nhắn SMS giữa máy tính quản lý và thiết bị giám sát an ninh hay thiết bị di động, một VCCA-2015
4. Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2015 báo. Cú pháp tin nhắn hồi đáp cho hệ thống được thiết lập như sau: ALARM với ý nghĩa các mã này, được trình bày trên bảng B.3. 3.2 Hiển thị vị trí sự cố và nhân viên ứng cứu Phần mềm quản lý cho phép hiển thị danh sách các nhân viên và vị trí của họ được cập nhật liên tục thông qua ứng dụng GPS trên điện thoại, sau mỗi 30 giây. Nó cũng hiển thị vị trí các trạm cần giám sát một cách trực quan trên bản đồ GoogleMaps, thông qua thư H.7 Các bảng quản trị cơ sở dữ liệu và hiển thị viện GoogleMaps APIs [9], được cung cấp miễn phí bởi Google như hình H.10. 3. Kết quả thực nghiệm 3.1 Gửi và nhận tin nhắn cảnh báo Các thiết bị trên hình H.8, được cài đặt và thử nghiệm cho kết quả đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu quản lý ứng cứu sự cố an ninh của hệ thống. H.9 Dạng nội dung tin nhắn mà nhân viên nhận được B.3 Qui ước mã xác nhận của nhân viên Mã Mã cảnh Tiền tố xác Ý nghĩa báo H.8 Mô hình thực nghiệm nhận Để đảm bảo việc gửi và nhận tin nhắn SMS đạt được hệ thống tự Nhận trách ALARM XN hiệu quả cao, nghiên cứu này đã thiết kế vòng lặp cấp và hiển nhiệm xử lý kiểm tra tin nhắn đến và gửi đi với chu kỳ một phút. thị trong tin Đã xử lý ALARM DONE Khoảng thời gian này đủ để nhân viên ứng cứu có thể nhắn cảnh báo xong sự cố. nhắn tin xác nhận, khi đó, hệ thống sẽ không tiếp tục gửi cho nhân viên ứng cứu tiếp theo. Qui ước nội dung tin nhắn từ bộ phát tín hiệu cảnh báo gửi về cho máy tính quản lý được trình bày trên bảng B.2. B.2 Qui ước nội dung tin nhắn gửi về máy tính quản lý Cú pháp nhắn tin Ý nghĩa ALARM TROM Có người đột nhập ALARM CHAY Có sự cố cháy nổ ALARM NUOC Có sự cố ngập nước ALARM DIEN Có sự cố mất điện Sau khi sự cố được tiếp nhận hệ thống sẽ trả về cho H.10 Hiển thị các trạm giám sát ( :sự cố, :bình thường) nhân viên ứng cứu một tin nhắn cảnh báo sự cố như hình H.9. Nội dung tin nhắn bao gồm mã cảnh báo, 3.3 Tin nhắn cảnh báo có điều hướng mã trạm đang xảy ra sự cố, nội dung sự cố và bản đồ Tin nhắn mà nhân viên ứng cứu nhận được luôn đi định tuyến mô tả hướng đi từ vị trí nhân viên ứng cứu kèm một liên kết điều hướng, như hình H.11. Từ dữ đến nơi xảy ra sự cố. Tất cả các hoạt động này đều liệu vị trí của nhân viên ứng cứu và vị trí nơi xảy ra sự được xử lý trên nền Windows Service. cố, phần mềm sẽ định tuyến đường di chuyển tốt nhất Sau khi nhân viên ứng cứu gửi tin nhắn hồi đáp việc trên ứng dụng bản đồ GoogleMaps, giúp nhân viên nhận trách nhiệm xử lý sự cố và phải hoàn tất xử lý sự ứng cứu có cái nhìn trực quan và nhanh chóng tiếp cố thì mới được xem là hoàn thành của quá trình cảnh cận địa điểm cần ứng cứu (hình H.12). VCCA-2015
5. Để xác định được vị trí nhân viên ứng cứu nào gần hoàn toàn có thể ứng dụng để nâng cao chất lượng nơi cần ứng cứu nhất trong danh sách nhân, hệ thống dịch vụ, với chi phí thấp. sẽ tính khoảng cách giữa hai điểm A(xA;yA) và Tài liệu tham khảo B(xB;yB) dựa theo công thức : [1] Arijit Pal, A. Singh, B. Rai, GSM Based Home Automation, Safety and Security System Using AB ()() x x2 y y 2 (6) BBAA Android Mobile Phone, Inter. J. of Engineering Research & Technology, Vol.4, Issue. 05, 2015. Trong đó, x, y là vĩ độ và kinh độ tương i i i A, B [2] Chuango Security Technology Co., Ltd. CG- 8800G3 - Home Burglar Alarm System, 2015. ứng của vị trí 2 điểm A và B. [3] Alfred Leick, L. Rapoport, D. Tatarnikov, GPS Khi nhân viên ứng cứu truy cập liên kết điều hướng, Satellite Surveying.,Wiley, 3rd Ed., 464 pages, 2015. họ sẽ nhận được bản đồ gợi ý đường đi tốt nhất, như ISBN: 978-0-471-05930-1. hình H.12. [4] Hasan, K. S., M. Rahman, L.A. Haque, M.A. Rahman, T. Rahman and M.M. Rasheed, Cost Effective PS-GPRS Based Object Tracking System, Proc. Inter. Multiconference of Eng. and Computer Scientists, Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists, Vol.1, IMECS 2009. [5] Elliott, K., C. Hegarty, Understanding GPS: Principles and Applications. 2nd Ed., Artech House, 726 pages, 2005. ISBN-13: 978-1580538947. [6] Wavecom, AT Commands Interface Guide for OS 6.61 release, September 2006. H.11 Điều hướng cho nhân viên ứng cứu [7] Microsoft, SQL Server Database Engine, 2015. [8] Microsoft, Introduction to Windows Service Applications, 2015. [9] Google, GoogleMaps API Web Services, 2015. Trần Phước Thành sinh năm 1987. Anh nhận bằng Kỹ sư về KT Điện-Điện tử của trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM năm 2010. Hiện anh là học viên cao học KTĐT khóa 2013-2015A Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, anh sẽ báo cáo tốt nghiệp vào tháng 10 năm 2015. Nguyễn Thành Đông sinh năm 1989. Anh nhận bằng Kỹ sư về Kỹ thuật phần mềm của trường Đại học Cần Thơ năm 2012. Từ năm 2012 đến nay anh là nhân H.12 Hướng di chuyển gợi ý cho nhân viên ứng viên phát triển phần mềm, phòng Công nghệ thông tin Mobifone KV9. 4. Kết luận Nguyễn Chí Ngôn nhận bằng Kỹ Bài báo đã trình bày giải pháp xây dựng hệ thống hỗ sư Điện tử tại Trường Đại học trợ ứng cứu sự cố an ninh, để góp phần nâng cao chất Cần Thơ năm 1996, bằng Thạc lượng dịch vụ giám sát an ninh, mà nhu cầu xã hội sỹ KT Điện tử tại trường ĐH đang đặt ra. Hệ thống xây dựng phần mềm quản lý Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh năm Alarm Manager giao tiếp bằng tin nhắn SMS với các 2001, và nhận bằng Tiến sỹ Kỹ thiết bị giám sát đã lắp đặt cố định tại nhiều địa điểm, thuật Điều khiển tại Trường Đại cũng như xác định được vị trí của nhân viên (cộng tác học Tổng hợp Rostock, CHLB viên) đảm nhiệm vai trò ứng cứu sự cố. Khi hệ thống Đức năm 2007. tiếp nhận cảnh báo từ một địa điểm cần giám sát, nó Tiến sỹ Nguyễn Chí Ngôn tham gia giảng dạy tại sẽ điều nhân viên gần nhất tiếp cận một cách kịp thời. Trường Đại Học Cần Thơ từ năm 1996 đến nay. Hiện Thử nghiệm hệ thống cho thấy kết quả hoàn toàn đáp anh Phó Giáo Sư ngành Tự Động Hóa, khoa Công ứng được yêu cầu thiết kế. Các cá nhân, doanh nghiệp Nghệ; giữ chức vụ Giám Đốc Trung tâm Điện – Điện tử và Trưởng khoa Công Nghệ, Đại học Cần Thơ. VCCA-2015
6. Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2015 VCCA-2015
7. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.