Licenta Liviu Tudorescu 10.06.2019 Final V2 Converted [620123]

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT
“IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA
UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA
FACULTATEA DE INGINERIE
DOMENIUL CALCULATOARE ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT – ZI

PROIECTAREA UNUI SISTEM
DE MONITORIZARE,
ALARMARE ȘI
AUTOMATIZARE PENTRU
SITE -URILE DE
TELECOMUNICAȚII

CONDUCĂ TOR ȘTIINȚIFIC
Conf. dr. ing. Florin MOLNAR -MATEI

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

Cuprins
CAPITOLUL I – INTR ODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 6
CAPITOLUL II – SISTEME DE MONITORIZAR E, ALARMARE ȘI AUTOM ATIZARE FOLOSITE ÎN SITE -URILE DE
TELECOMUNICAȚII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 8
2.1 Sistemele de monitorizare și automatizare folosite de către operatorii de telecomunicații ………………….. 8
2.1.1 Site -urile de telecomunicați i………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 10
2.1.2 Centrul de operațiuni de rețea NOC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 10
2.2 Sistemele de monitorizare, automatizare și control a instalațiilor de climatiza re ………………………….. ….11
2.3 Monitorizarea mediului ambiental din site -urile de telecomunicații ………………………….. ………………….. 13
2.4 Sistemele de securitate și automatizare folosit e în site -urile de telecomunicații ………………………….. …..13
2.5 Monitorizarea, alarmarea și automatizarea cu ajutorul centralelor de detecție ………………………….. …..15
2.6 Monit orizarea, alarmarea și controlul de la distanță al alimentării cu energie electrică ……………………. 16
2.7 Monitorizarea, alarmarea și controlul de la distanță a generatoarelor ………………………….. ………………. 18
CAPITOLUL III – PROI ECTAREA HARDWARE ȘI PROGRAMAREA SISTEMU LUI DE MONITORIZARE, ALARMARE ȘI
AUTOMATIZARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 20
3.1 Selectarea și interconectarea părților hardware ………………………….. ………………………….. …………………. 21
3.2 Placa de dezvoltare Arduino UNO R3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 21
3.3 Controlerul de rețea Arduino Ethernet Shield W5100 ………………………….. ………………………….. …………… 24
3.4 Unitățile de senzori și relee utilizate în proiectarea hardware a sistemului ………………………….. …………. 25
3.5 Senzorul de nivel de apă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 26
3.6 Senzorul de temperatură și umiditate AM2320 ………………………….. ………………………….. …………………… 27
3.7 Senzorii de curent ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……27
3.8 Senzorul de tensiune ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .29
3.9 Unitățile de relee ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 29
3.10 Dispozitive folosite pentru monitorizarea accesului în site ………………………….. ………………………….. ….30
3.11 Dispozitive folosite la circuitul de alimentare ………………………….. ………………………….. ……………………. 33
3.12 Proiectarea și realizarea componentei software a sistemului ………………………….. …………………………. 34
3.13 Diagramă Setup ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …..35
3.14 Diagramă intruziune ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 36
3.15 Diagramă citire senzori ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 37
3.16 Diagramă control relee temperatură ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……37
3.17 Diagramă răspuns HTML ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 38
CAPITOLUL IV – TESTA REA SISTEMULUI DE MONITORIZARE, ALARM ARE ȘI AUTOMATIZARE ……………………. 41
4.1 Testarea părții sistemului ce asigură monitorizarea accesului în site ………………………….. ………………….. 41
4.2 Testarea părții sistemului ce asigură monitorizarea și automatizarea mediului ambiental ………………… 42
4.3 Testarea părții sistemului ce asigură monitorizarea alimentării cu energie electrică ………………………… 44
CAPITOLUL V – CONCLU ZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 45
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 46
ANEXA I PROGRAMUL S ISTEMULUI DE MONITOR IZARE, ALARMARE ȘI AUTOMAT IZARE ………………………… 47
ANEXA II INDEX FIGU RI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 52

6
CAPITOLUL I – Introducere

Această lucrare are ca scop dezvoltarea unui sistem de monitorizare, alarm are și
automatizare pentru site -urile de telecomunicații. Cu ajutorul sistemului proiectat starea
echipamentelor din camera tehnică a site -ului poate fi monitorizată de la distanță.
Partea de monitorizare de la distanță a sistemului se ocupă cu monitorizar ea
următorilor parametrii: starea accesului în camera tehnică prin monitorizarea stării ușii
(deschisă sau închisă), starea sistemului de alarmă (armat sau dezarmat), starea parametrilor
ambientali din camera tehnică (temperatura, umiditate, nivel de apă) și starea alimentării cu
energie electrică de la r ețea sau de la acumulator (sursa de rezervă) a site -ului.
Partea de alarmare la distanță a sistemului se ocupă cu afișarea de mesaje importante
în funcție de anumiți paramentrii predefiniți și anume: stare a accesului în camera tehnică
(echipă de intervenție în site sau intruziune), o posibilă inundație (nivel apă ridicat),
întreruperea alimentării cu energie electrică de la rețea (lipsă energie electrică de la rețea) și
starea temperaturii ambientale din ca mera tehnică (temperatură joasă sau temperatură înaltă).
Partea de automatizare a sistemului permite automatizarea controlului următoarelor
echipamente: pornirea instalației de iluminat atunci când ușa este deschisă, pornirea
instalațiilor de răcire (venti lator) și încălzire (radiator) în funcție de temperatura mediului
ambiental care duc la o funcționare optimă a echipamentelor de telecomunicații. Sistemul
proiectat permite obținerea de informații în timp real despre accesul în site iar daca acesta este
neautorizat duce la descurajarea locală a eventualelor intruziuni neautorizate prin utilizarea
unui dispozitiv de semnalizare audio (buzzer) ce emite un sunet deranjant.
Conform statisticilor populația digitală globală din ianuarie 2019 se situa la nivelul a
4.388 miliarde de ut ilizatori activi de internet , iar accesarea internetului cu ajutorul telefonului
mobil este făcută de 63.4% din populația globa lă [17]. Văzând aceste statistici ne dăm seama
că tot mai multă populație accesează zilnic internetul ceea ce însemnă pentru furnizorii de
telecomunicații necesitatea asigurării unor servicii de bună calitate care să se realizeze fără
întreruperi.
În speranța reducerii numărului de deranjamente și a timpului de nefuncționare în care
telecomunicațiile sunt între rupte trebuie să îmbunătățim operațiunile de monitorizare și
prevenție a eventualelor deranjamente. Multe din deranjamentele site -urilor de telecomunicații
sunt cauzate din cauza gestionării neeficiente a infrastructurii IT și a eventualelor
deranjamente p rovocate din cauze diverse cu ar fi intruziunile neautorizate, deranjamente
cauzate din lipsa alimentării cu energie electrică, deranjamente ale echipamentelor de
comunicații care nu sunt tratate în funcție de prioritate.
Pentru o monitorizare eficientă a telecomunicațiilor și o detecție a funcționării
necorespunzătoare cât mai promptă a echipamentelor dintr -un site de telecomunicații am
proiectat și am realizat un sistem de monitorizare, alarmare și automatizare pentru site -urile de
telecomunicații care po t fi monitorizate de la distanță de către centrele de operațiuni de rețea.
Sistemele de monitorizare și alarmare sunt extrem de importante pentru centrele de
operațiuni a rețelelor, deoarece oferă informații cum ar fi: starea echipamentelor de
telecomunic ații, securitatea site -urilor și a camerelor tehnice. Securitatea site -urilor de
telecomunicații, a camerelor tehnice, a sălii serverelor este foarte importantă deoarece orice
intruziune neautorizată poate produce pagube marcante fie că au fost produse voi t cu scopul
furtului sau vandalismului, dintr -o eroare, sau fără nici o intenție.
Automatizarea sistemelor de climatizare (răcire și încălzire) din camerele tehnice ale
site-urilor este vitală în a asigura funcționarea în parametrii optimi a echipamente lor de
telecomunicații. Funcționarea în parametrii a unei rețele de telecomunicații constă în
funcționarea corectă a echipamentelor IT folosite la transportul datelor și a unei bune
securități a transmisiei datelor. Sistemul de monitorizare, alarmarea și a utomatizare proiectat

7
poate fi adaptat în funcție de cerințele clientului indiferent că este furnizor de servicii IT
diverse cum ar fi: internet, telefonie, televiziune, radiocomunicații, furnizor de servicii cloud
etc., deoarece se pot aduce îmbunătățiri sistemului dezvoltat prin înlocuirea unor funcții
disponibile sau adăugarea ulterioară a unor funcții noi.
Necesitatea acestui studiu provine din nevoia asigurării unor servicii de bună calitate,
care să se realizeze fără întreruperi și de ușurare a muncii omului prin introducerea unui
sistem capabil să ofere sprijin în monitorizarea, alarmarea și automatizarea echipamentelor
folosite în site -urile de telecomunicații.
În această lucrare s -a dorit a se proiecta un sistem de monitorizare, alarmare și
automati zare simplu (datorită componentelor hardware folosite), care este ușor instalabil și
mentenabil (datorită modularității componentelor), dezvoltat cu un cost de preț mic și care are
o versatilitate sporită din punct de vedere al utilizării.

8
CAPITOLUL II – Sisteme de monitorizare, alarmare și automatizare
folosite în site -urile de telecomunicații

Operatorii de telecomunicații se confruntă cu noi provocări pentru operarea rețelei lor
iar așteptările sunt ridicate în cee a ce privește fiabilitatea rețelei. În același timp nivelul
pregătirii personalului care se ocupă cu intervențiile din teren și bugetele aferente pentru
operațiile de mentenanță a rețelei sunt în scădere. Sunt create noi instrumente care permit o
abilitate mult mai mare de monitorizare și control de la distanță a securității, a sistemelor de
climatizare folosite în site -urile de telecomunicații. Sistemele de automatizare a site -urilor de
telecomunicații sunt soluții care sunt deja utilizate în perspectivă d e aproape toti operatori i din
întreaga lume. Automatizarea actuală a site -urilor de telecomunicații este o extensie modernă
a ceea ce a fost odată denumită de operatori ca fiind gestionarea de la distanță a site -ului sau
sistemul de monitorizare de la dist anță.
Nu cu mulți ani în urmă, exista o clasă de produse denumită unitate terminală de
control la distanță RTU (Remote Terminal Unit) [14]. Au fost utilizate în principal pentru a
monitoriza închiderile de contact de la alte piese de echipament cum ar fi r adiatoarele cu
microunde sau redresoarele de curent continuu. De -a lungul timpului, aceste dispozitive au
devenit bazate pe protocolul de comunicații IP (Internet Protocol) la fel ca și echipamente
monitorizate de către RTU. Datorită creșterii nivelului de eficiență în gestionarea site -urilor la
distanță, au fost dezvoltate seturi de funcții și instrumente care reduc povara gestionării site –
urilor și duc la creșterea numărului de site -uri pe care un tehnician îl poate gestiona. Această
colecție de instrumen te definește o nouă clasă de produse, un controler al sistemului de
automatizare a site -urilor de telecomunicații.
Colectarea datelor și controlarea de la distanță a echipamentelor și instalațiilor din site –
uri era o condiție necesară în zilele noastre datorită faptului că operatorii se confruntă cu
presiuni de scădere a prețurilor și necesitatea de a face mai mult cu resurse mai puține. Astăzi
o singură unitatea de control poate controla generatoarele, redresoarele, sistemele de
climatizare, sistemele de iluminat, sistemele de stingere a incendiilor, sistemele de control al
accesului, sistemul de securitate, sistemul de înregistrare cu camerele de luat vederi și alte
sisteme.
Sistemele de monitorizare și automatizare sunt importante deoarece cu ajutorul lor se
pot obține costuri reduse prin reducerea consumului de energie și gestionarea mai eficientă a
site-urilor [1]. Furtunile puternice, ninsorile puternice, incendiile și alte evenimente ce pot
produce avarii au scos la iveală slăbiciunile rețelei și a u arătat nevoia unor strategii pentru
"întărirea" site -urilor. Sistemele de monitorizare și automatizare pot oferi beneficii valoroase
sub forma unei rețele mai rezistente și mai eficiente.

2.1 Sistemele de monitorizare și automatizare folosite de către operatorii de
telecomunicații

Sistemele de monitorizare și automatizare folosite de către operatorii de
telecomunicații sunt formate din două părți: partea hardware care cuprinde unități de comandă
și control, senzori, relee, etc., și care reprezintă par tea de automatizare a sistemului și partea
software care cuprinde partea de monitorizare, alarmare și control de la distanță a întregului
sistem [2].
Mai jos sunt prezentate tipurile de sisteme de automatizare folosite în site -uri de
telecomunicații:
– sistemele de automatizare care utilizează instalația electrică existentă sunt
ieftine deoarece nu necesită cabluri suplimentare pentru a transfera informațiile. Acest sistem
este complicat, necesitând circuite și dispozitive suplimentare de convertire a semn alului;

9
– sistemele de automatizare cu cabluri utilizează o magistrală de comunicații
comună la care sunt conectate toate echipamentele din camera tehnică;
– sistemele de automatizare wireless sunt un avans tehnologic de automatizare în
comparație cu auto matizarea cu fir. Se folosesc tehnologii wireless pentru realizarea
monitorizării și controlul operațiilor de la distanță.
Progresul sistemelor poate fi evidențiat prin următoarele etape sau generații de sisteme
de automatizare: sistem de automatizare cu panou central de control și monitorizare, sistem de
automatizare cu panou central computerizat de control și monitorizare, sistem de automatizare
cu minicalculator cu panou de colectare a datelor, sistem de automatizare cu microprocessor
folosind o rețea L AN (Local Area Network) și sistem de automatizare compatibil cu rețele de
intranet sau internet.
Mai jos în figura 2.1 este prezentată schema unui sistem de monitorizare, alarmare și
automatizare folosit într -un site de telecomunicații.

Figura 2.1 Sistem de monitorizare, alarmare și automatizare a site -urilor

Beneficiile site -urilor automatizate sunt rezumate mai jos:
– Controlul echipamentelor și al instalațiilor. Controlul este cel mai important
avantaj al utilizării sistemelor de monitorizare, autom atizare și control deoarece permite
controlul de la distanță. Accesul la toate echipamentele și instalațiile din site este posibil de la
distanță, unde se poate verifica starea lor și se pot comanda echipamentele și instalațiile
conform dorințelor;
– Reduc erea costurilor. Cu ajutorul monitorizării și a controlului de la depărtare
vine și reducerea costurilor operative datorită reducerii semnificative a intervențiilor de
mentenanță și a potențialelor deranjamente care pot duce la nefuncționarea echipamentelo r de
telecomunicații;
– Economisirea energiei. Sistemele permit controlul instalațiilor de climatizare,
care sunt acționate automat în funcție de temperatura ambientală, în acest mod obținându -se
un consumul de energie redus;
– Securitate sporită. Site -urile pot să aibă instalate camere video analogice,
camere wifi sau camere cu IP care pot permite monitorizarea non -stop a site -ului. Împreună cu
acestea, senzori de fum, senzori de prezență, senzori laser și alarme automate de intruziune
sunt instalate care duc la creșterea securității site -urilor. Cel mai important lucru este că site -ul
este securizat și este sub control tot timpul;
Pentru a înțelege mai bine principiul de funcționare al unui sistem de monitorizare și
automatizare trebuie să înțelegem mai bi ne cum funcționează o rețea de telecomunicații [7].

10
O rețea tipică de telecomunicații este formată din: site -urile de telecomunicații și
centrele de operațiuni de rețea NOC. Site -urile de telecomunicații sunt locurile unde se află
echipamentele de telecomu nicații care furnizează serviciile de comunicații către clienți iar
centrele de operațiuni de rețea NOC este locul distant din care se monitorizează și se operează
controlul asupra site -urilor de telecomunicații.

2.1.1 Site-urile de telecomunicații

Infrastructura operatorilor de telecomunicații se bazează foarte mult pe performanțele
site-urilor lor deoarece cu ajutorul site -urilor se realizează transportul de date între site -uri dar
și transportul de date către terminalele cliențiilor [16]. O rețea de t elecomunicații este formată
din mai multe site -uri care sunt interconectate între ele și care asigură în felul acesta emisia de
semnal pe o suprafață cât mai mare.
Un site de telecomunicații radio tipic constă dintr -un turn sau pilon cu antene sau
radiore lee și o mică clădire la baza turnului care este o cameră tehnică numită shelter. Pereții
shelter -ului constau dintr -o carcasă exterioară din beton turnat, perete intermediar metalic,
izolație și placaj interior. Există și sheltere fabricate din carcasă de metal pe diferite
dimensiuni în funcție de nevoile operatorilor de telecomunicații.
Shelter -ele conțin echipamente de telecomunicații specifice cum ar fi echipamente
indoor ale antenelor și radioreleelor care sunt echipamente de transport a datelor, echi pamente
de alimentare cum ar fi redresoarele, sisteme de alimentare autonome cum ar fi generatoarele
de curent, ups -urile sau lanțurile de acumulatori și echipamente de rețea cum ar fi switch –
urile, routerele etc.
Sistemele de monitorizare, automatizare și securitate sunt gândite din faza de
proiectare a site -urilor și sunt realizate în regim personalizat conform cerințelor operatorului
de telecomunicații asigurând o bună furnizare de servicii integrate [6]. În figura 2.2 se poate
observa amplasamentul un ui site de telecomunicații situat în câmp.

Figura 2.2 Site de telecomunicații

2.1.2 Centrul de operațiuni de rețea NOC

Centrul de operațiuni de rețea NOC (Network operations center) este un loc fizic, unde
administratorii de rețea (tehnicieni sau ingi neri) pot supraveghea, monitoriza și întreține o
rețea și toate dispozitivele conectate la aceasta [15]. De obicei se folosește acronimul NOC,
aceasta fiind o cameră cu acces securizat plină cu monitoare (pot fi și ecrane foarte mari cum
sunt cele folosite de către NASA) care afișează informații detaliate de monitorizare, starea
vizuală a unei rețele și a dispozitivelor asociate acesteia. Acesta este locul central pentru
depanare, actualizări de software, distribuție de patch -uri de securitate, administrare a

11
routerelor, a domeniilor și coordonarea cu rețelele afiliate. În figura 2.3 se poate observa
dispunerea ecranelor de monitorizare în cadrul unui centru de operațiuni de rețea NOC.

Figura 2.3 Centrul de operațiuni de rețea NOC

NOC -ul poate să fie a flat în locații fizice unde pot fi și echipamente de telecomunicații
(săli de echipamente cu routere, switch -uri, servere, etc.) dar și locul distant din care se
monitorizează și se operează controlul asupra rețelelor de telecomunicații sau a site -urilor d e
telecomunicații care sunt dispersate geografic pe o arie foarte mare. Obligațiile unui NOC
rămân aceleași indiferent de locația sa sau de mărimea rețelei de telecomunicații pe care o
monitorizează.
Sistemele de monitorizare folosite astăzi în camere le tehnice din site -urile de
telecomunicații monitorizează parametrii cum ar fi temperatura, umiditatea, detecția de fum,
detecția incendiilor, detecția nivelului de apă, detecția intruziunilor neautorizare, alimentarea
cu energie electrică a echipamentelo r, starea acumulatorilor sau a generatoarelor.
Utilizarea acestor sistemele de monitorizare și control de la distanță a echipamentelor
au ca efect obținerea unor metode de economisire a resurselor, gestionare a deranjamentelor,
planificare a intervențiilo r de mentenanță, furnizare a serviciilor neîntrerupte și de o mai
bună calitate.

2.2 Sistemele de monitorizare, automatizare și control a instalațiilor de climatizare

Primele sisteme automatizate din site -urile de telecomunicații au fost sistemele de control a
instalațiilor de încălzire, ventilație și aer condiționat deoarece funcționarea echipamentelor în
parametrii optimi este influențată de o temperatură ambientală adecvată. Odată cu creșterea
flexibilității arhitecturii controlerelor logice program abile PLC [14], a fost posibilă
implementarea unor algoritmi inteligenți de control a instalațiilor de încălzire, ventilație și aer
condiționat, precum și asigurarea unei conectivități la rețea pentru monitorizare care nu era
disponibilă cu soluțiile tradi ționale utilizate de instalațiile de climatizare în mod normal.
În trecut, PLC -urile nu au fost luate în considerare pentru controlul instalațiilor de
climatizare deoarece aveau niște costuri prohibitive în comparație cu produsele folosite în
mod uzual. O dată cu dezvoltarea tehnologiei a dus la scăderea prețului controlerelor, ele
devenind rentabile, creând astfel oportunitatea de a aplica tehnologia PLC în domeniul
telecomunicațiilor. Pentru furnizorul de servicii de telecomunicații rezultatul a fost redu cerea
costurilor cu energia consumată, capacitatea de a monitoriza de la distanță și de a controla
sistemele de climatizare din rețeaua lor.
Obiectivul unui sistem de automatizare și monitorizare a instalațiilor de climatizare este de
a controla temperatur a, umiditatea relativă, mișcarea aerului și curățenia aerului în incinta
camerelor tehnice (shelter) din site -urile de telecomunicații. Acești factori afectează în mod
individual și colectiv performanțele echipamentelor electronice.
Camerele tehnice conțin echipamente de telecomunicații, echipamente de alimentare
(generatoare de curent, ups -uri sau lanțuri de acumulatori), echipamente de rețea (switch -uri,

12
routere etc.), echipamente de transport a datelor, toate acestea generând continuu căldură și
necesitâ nd răcire pe tot parcursul anului. De obicei sistemele de climatizare sunt formate din
unități de răcire (clime cu aer condiționat), unități de ventilație a aerului (ventilatoare ce scot
aerul cald afară) și unități de încălzire (radiatoare electrice).
În figura 2.4 se pot observa (de la stânga la dreapta) sisteme de ventilație cu turbină de aer
montată pe acoperiș, fante de ventilație ajustabile, ventilator axial și ventilatoare electrice
montate pe tavan utilizate în cadrul unui site de telecomunicații.

Figura 2.4 Sisteme de ventilație

Ventilația automatizată este o modalitate mai sigură de a ventila atunci când avem nevoie
de rezultate consecvente. Un aparat de aer condiționat răcește o cameră tehnică, deoarece
elimină căldura din aerul din interior și o transferă afară în aer liber. Majoritatea sistemelor de
climatizare cu aer condiționat au cinci componente mecanice: un compresor, un condensator,
o bobină de vaporizator, o suflant ă și un agent frigorific chimic.
În figura 2.5 se poate observa un sistem de aer condiționat (de la stânga la dreapta) care
este format din unitatea externă ODU (outdoor unit), unitatea internă IDU (indoor unit) și
panoul de control al sistemului de automatizare care conține termostatul ambiental utilizate în
cadrul unui site de telecomunicații.

Figura 2.5 Sistem de aer condiționat

Un aparat de încălzire folosit în site -urile de telecomunicații este un radiator electric care
ajută la încălzirea aerului din camera tehnică în sezonul rece, deoarece pro duce căldura prin
trecerea curentului electric prin rezistență aparatului. Este nevoie de sistem de încălzire în
site-urile de telecomunicații doar în zonele unde anotimpul rece este prezent.
În figura 2.6 se poate observa un sistem de încălzire care este format dintr -un radiator
electric care încălzește mediul ambiental dintr -un site de telecomunicații în sezonul rece.

Figura 2.6 Sistem de încălzire

13
La fel ca și sistemele de ventilație și aer condiționat, sistemele de încălzire se leagă la
panoul de comandă și control pentru a putea fi asigurată automatizarea sistemului,
monitorizarea și controlul de la distanță. Prin urmare, este esențial ca mediul ambiental din
camerelor tehnice să fie controlat pentru a maximiza funcționarea echipamentelor, obținer ea
performanțelor optime ale componentelor electronice și pentru a minimiza eventualele
defecțiuni ale echipamentelor.

2.3 Monitorizarea me diului ambiental din site -urile de telecomunicații

Monitorizarea mediului ambiental din camerele tehnice ale si te-urilor se face utilizând
următorii senzori ce pot determina parametrii importanți:
– senzor de temperatură și umiditatea folosit pentru monitorizarea temperaturii și
umidității din camera tehnică;
– senzor detecție fum folosit pentru monitorizarea pre zenței fumului;
– senzor nivel de apă folosit pentru monitorizarea prezenței apei;
– senzor de aer folosit pentru monitorizarea prezenței fluxului de aer;
– senzor de monoxid de carbon folosit pentru monitorizarea prezenței
monoxidului de carbon;
– senzori de hidrogen folosit pentru monitorizarea prezenței hidrogenului;
Se pot folosi senzori pentru monitorizarea condițiilor meteo exterioare camerei tehnice
a site -ului. Utilizarea unei stații meteorologică dedicată este cel mai bun mod de obținere a
datelor legate de condițiile meteo din zona site -urilor, dar ridică costurile cu achiziția
hardware. Condițiile meteo se pot obține și prin accesarea informațiilor disponibile online pe
internet, obținute cu stațiile meteorologice specializate situate în zona din proximitatea site –
ului de telecomunicații.

2.4 Sistemele de securitate și automatizare folosite în site -urile de telecomunicații

Deși în zilele noastre aproape fiecare persoană din lume deține un telefon mobil și
dorește o acoperire bună a telefonului m obil atunci când dorește să facă un apel, să trimită un
mesaj text sau să se conecteze la internet, când vine vorba de locația site -urilor de
telecomunicații nimeni nu vrea ca operatorul să instaleze un pilon în apropierea lo cuinței sau a
locului de muncă. Din cauza importanței comunicațiilor mobile, astăzi există piloni cu antene
și relee de telecomunicații pretutindeni [18]. Deoarece sunt atât de multe și conțin tehnologie
costisitoare, acestea reprezintă infrastructură critică pentru operatorii de teleco municații și
clienții lor. Acest lucru a dus, în consecință, la o securitate sporită a turnurilor de
telecomunicații, atât în formele cibernetice cât și în cele fizice de protecție a securității.

Figura 2.7 Sistem de securitate și automatizare a site -urilor

Sistemul de securitate și automatizare a site -urilor de telecomunicații prezentat mai sus
în figura 2.7 este compus din:

14
– Camere de supraveghere video CCTV (Close -circuit television). Se pot folosi
camere video analogice, camere video cu IP, camere v ideo termice și camere cu protecție
împotriva exploziilor pentru a oferi supraveghere video de la distanță;
– Sistemul de automatizare din camera tehnică a site -ului. Sistemul acționează
echipamentele din clădire fie cu ajutorul controlului de la distanță, fie în urma unor reguli de
funcționare definite anterior;
– Panoul de control al alimentării cu energie electrică. Se poate monitoriza
consumul de energie electrică al site -ului și nivelul bateriilor utilizând echipamentele de
măsurare a curentului electr ic;
– Perimetrul de protecție al site -ului. Se poate monitoriza eficient pentru orice
intruziune în perimetrul site -ului și trimiterea unei alerte instantanee prin sistemul de alertare.
– Controlul accesului în site. Pentru controlul accesului la intrarea în site se pot
instala sisteme de acces cu cititor de carduri de acces sau o tastatura pentru introducerea
codului de acces;
– Grup electrogen sau generator electric de curent. Prin monitorizarea
generatoarelor se menține energia de rezervă care este nece sară în cazul în care alimentarea
electrică de la rețea este întreruptă. Generatoarele sunt automatizate facând parte din gama
generatoarelor industriale concepute sa functioneze imediat ce sunt instalate, necesitând doar
adăugarea lichidului de răcire, co mbustibil și acid sulfuric pentru accumulator;
– Rezervorul de combustibil. Monitorizarea nivelului de combustibil din
rezervoarelor destinate să alimenteze generatoarele de rezervă are o importanță deosebită
deoarece lipsa alimentării cu energie electrică poate duce la nefuncționarea echipamentelor;
– Instalația de iluminat exterioară și de sonorizare. Controlul instalației de
iluminat exterioară și a unei instalații sonore ce poate descuraja intruziunile neautorizate se
poate face prin automatizare hardwa re sau prin controlul de la distanță de către administratorii
de rețea din cadrul NOC -urilor.
Datorită prezenței pretutindeni a telefoniei mobile, este necesar ca și site -urile de
telefonie mobilă să fie omniprezente. Toate aceste site -uri necesită echipa mente de
telecomunicații care pot să creeze o rețea ce va permite telefoanelor mobile și altor dispozitive
conectate să comunice cu echipamentele centrale de telecomunicații, care apoi conectează
apelurile către restul lumii. Deoarece turnurile de telecomu nicații sunt atât de numeroase și
sunt localizate în locații îndepărtate (în special în zonele rurale), există pericolul constant ca
acestea să fie vizate de hoți și vandali. Există site -uri unde alimentarea cu energie electrică nu
este posibilă, deci treb uie să fie alimentate de generatoare, care folosesc benzină sau motorină.
Amenințarea cu furtul combustibilului destinat alimentării generatorului este larg răspândită.
Alte amenințări la adresa securității site -urilor o reprezintă incendiile, alte distru geri
cauzate de intruziunile neautorizate care pot duce la perturbarea transmisiei semnalului sau
chiar la nefuncționarea diferitelor echipamente. Deoarece site -urile sunt ținte atrăgătoare
pentru hoți și vandali, tehnologia este folosită pentru a monitor iza încercările de intruziuni
neautorizate și pentru a genera alerte în timp real declanșate de aceste evenimente.
Există o varietate de motive ca securitatea site -urilor să includă măsuri de securitate
fizică stricte. Există adesea multe cazuri de furtur i de combustibil, de sârmă de cupru, de
baterii și vandalism. Deci, este important să fie protejate site -urile de telecomunicații cu
camere de securitate mobile de la distanță, precum și dispozitivele de securitate de la distanță
și alte măsuri. Pentru mon itorizare se folosește soft -ul inteligent de detectare și alarmare a
intruziunilor.
În figura 2.8 se poate observa un sistem de supraveghere video format din trei camere
de luat vederi dar și instalații de avertizare luminoasă și sonoră menite să descuraja re
eventualele intruziuni neautorizate.

15

Figura 2.8 Sistem de securitate cu camere de luat vederi

Pentru o securitate mai bună a site -urilor de telecomunicații se pot avea în vedere
următoarele metode de siguranță:
– Supraveghere cu ajutorul camerelor d e filmat. Toate turnurile de celule trebuie
monitorizate de la distanță cu ajutorul camerelor de filmat. Este recomandat ca filmarea să fie
făcută în mod continuu iar monitorizarea să se realizeze fie cu un soft inteligent fie cu ajutorul
personalului;
– Automatizarea instalațiilor de descurajare a intruziunilor. Deoarece cele mai
multe site -uri de telecomunicații sunt nesupravegheate, este recomandată utilizarea
automatizării pentru controlul instalației de iluminat exterioară, a instalației de sonorizare și a
altor metode de descurajare a furtului;
– Monitorizarea generatorului și a nivelului de combustibil. Din cauza amplasării
site-urilor în zone unde rețeaua electrică este foarte nesigură sau unde apar întreruperi dese
ale alimentării cu energie elect rică este recomandată existența unui generator de rezervă.
Monitorizarea stării generatorului și a nivelului de combustibil permite asigurarea
comunicațiilor continue în timpul întreruperilor;
– Monitorizarea alimentării de la rețea și a acumulatorilor. Si milar cu situația
generatoarelor de mai sus, infrastructura de telecomunicații este importantă, necesitând o
funcționare neîntreruptă a serviciilor. În cazul unei întreruperi a alimentării de la rețea este
necesară existența unei surse de curent de rezervă . Această sursă de rezervă este de regulă un
lanț de acumulatori. Monitorizarea de la distanță a alimentării de la rețeaua de energie
electrică cât și starea acumulatorilor este recomandată să se facă atât pentru pentru a se
asigura funcționarea continuă a serviciilor;
– Perimetrul de apărare și de control al accesului. Este foarte importantă existența
mai multor niveluri de securitate pentru a monitoriza și proteja bunurile aflate în site. Este
recomandată existența unui sistem perimetral, care să asigure o mai bună securitate împotriva
intruziunilor neautorizate pentru stoparea eventualelor furturi ale echipamentelor de
comunicații, ale instalațiilor cum ar fi generatoarele, acumulatorii și rezervele de combustibil.

2.5 Monitorizarea, alarmarea și automat izarea cu ajutorul centralelor de detecție

Operatorii de telecomunicații au înțeles importanța protejării site -urilor împotriva
incendiilor sau a intruziunilor ilegale. De aceea mulți operatori folosesc sisteme de
monitorizare și alarmare la distanță cu c entrală de detecție. Centralele de detecție a
intruziunilor și a incendiilor actuale oferă posibilitatea de monitorizare cu ajutorul stației
centrale asigurând o notificare promptă și sigură pentru a putea proteja proprietățile deservite.
Multe firme de te lecomunicații folosesc serviciile de monitorizare oferite din partea unor terțe
firme deoarece au personal specializat pentru intervenții în caz de intrări ilegale sau mașini
dotate cu echipamente de stingere a incendiilor.
Un sistem de alarmă anti -efrac ție cu stație centrală de detecție este unul în care
funcționarea dispozitivelor și a circuitelor de protecție este semnalizată automat unei locații
numită punct central de monitorizare, al cărei unic scop este furnizarea de servicii de

16
monitorizare cu sco pul protecției [4]. Activitățile de armare și de dezarmare a sistemului de
alarmă sunt responsabilitatea persoanelor autorizate cu acces în locație, însă aceste sarcini
(deschiderea și închiderea) sunt semnalizate la postul central unde sunt înregistrate ș i notate.
Comunicațiile privind deschiderea și închiderea incintei asigură funcționarea sistemului de
alarmă. La primirea unui semnal de alarmă, operatorul stației centrale determină dacă este
vorba despre o deschidere sau o închidere autorizată sau o alar mă a unei intruziuni
neautorizate. Dacă există o condiție de alarmă, operatorul trimite imediat echipa specializată
de intervenție și anuntă poliția.
Centrala de detecție în sine trebuie să fie construită dintr -un material care oferă
siguranță, unitatea ce ntrală să aibă o structură rezistentă la foc, să conțină echipamentele
specifice de detecție a incendiilor (senzor de fum, senzor infraroșu, senzor de temperatură), să
conțină sisteme de semnalare și de avertizare a incendiilor, să conțină echipamente de
înregistrare, de testare și de alimentare de rezervă .
Centrala de de tecție monitorizeaza toate intrările de la detectorii montaț i în incintă,
sesize ază orice schimbare de la condiț iile normale semnalate de aceștia și pregătește sistemul
pentru a interveni prin activarea ieșirilor (sirena de alarmare, sisteme de avertizare vocală,
transmițătorul telefonic sau mijloacele de stingere automată și limitare a extinderii
incendiului). Centrala poate asigura de asemenea energia electric ă pentru senzorii și releele
folosite în cadrul sistemului. Se folosesc centrale inteligente (adresabile) deoarece au una sau
mai multe bucle la care se conectează o serie de module de monitorizare (detectori), butoane
manuale, module de control și sirene, fiecare cu adresa lui. Cent rala Fire Class 200, prezentată
în figura 2.9, are o buclă la care se pot conecta în mod obișnuit până la 396 de dispozitive
conectate.

Figura 2.9 Centrală de detecție a intruziunilor și a incendiilor

Centralele inteligente au o flexibilitate mult mai mare decat centralele analogice și
sunt adecvate pentru obiective de dimensiuni medii și mari. Sistemele inteligente de detecție
și avertizare adresabile (inteligente) identifică fi ecare senzor cu o anumită adresă . Centrala de
incendiu comunică cu fie care dispozitiv care emite rapoarte despre nivelurile de căldură sau
fum precum și cu modulele de comandă si control prin care sistemul interacționează cu restul
clădirii. Centrala de incendiu și nu detectorul, ia decizia de a activa starea de alarmă în fu ncție
de automatizarea acesteia. Pentru locațiile mai mari, folosind un sistem inteligent de
cartografiere și localizare a tuturor elementelor sistemului, incendiul detectat poate fi localizat
cu exactitate.

2.6 Monitorizarea, alarmarea și controlul de l a distanță al alimentării cu energie
electrică

Sistemele disponibile astăzi pot monitoriza și trimite alarme la distanță privind
alimentarea cu energie electrică a site -urilor de telecomunicații anunțând eventualele
deranjamente survenite. Sistemele pot o bține informații cum ar fi citirea în timp real a
tensiunii de alimentare pentru fiecare fază de alimentare, dar și citirea în timp real a

17
informațiilor primite de la redresoarele de încărcare, citirea stării acumulatorilor și a nivelului
de încărcare al U PS-urilor (alimentarea de backup) [8]. Pe lângă informațiile primite sistemele
pot permite alertarea prin trimiterea de mesaje dacă există situații care necesită atenție.
Infrastructura de telecomunicații este importantă, necesitând o funcționare neîntreru ptă
a serviciilor oferite și în cazul unui deranjament al alimentării de la rețea este necesară
existența unei surse de curent de rezervă care să asigure alimentarea provizorie până la
rezolvarea problemelor. Această sursă de rezervă este de regulă un lanț de acumulatori
(alimentat cu ajutorul unui redresor), o sursă de curent neîntreruptibilă UPS (uninterruptible
power supply) sau un generator de curent (situația generatoarelor va fi dezbătută în
subcapitolul de mai jos). Monitorizarea și alarmarea de la d istanță a alimentării de la rețeaua
de energie electrică cât și monitorizarea stării acumulatoril or este recomandată să se facă
pentru a se asigura funcționarea continuă a serviciilor.
Pentru alimentarea de la rețea se pot folosi relee multifuncționale de monitorizare care
sunt o soluția ieftină pentru controlul continuu și pentru monitorizarea parametrii de sistem
importanți din punct de vedere electric și fizic. Prin intermediul relee lor multifuncționale pot
fi monitorizați următorii parametrii: tensiune a de descărcare și tensiunea minimă,
supracurentul și pragul minim de curent, căderea de fază, succesiunea de faze și asimetri a
fazelor, factorul de putere, puterea activă și nivelul de umplere fazelor.
Lanțul de acu mulatori sau UPS -urile folosite sunt p roiectate să corespundă nevoilor
de alimentare specifice ale site -ului. De regulă pachetul standard al lanțului de acumulatori
conține opt baterii de acumulatori de mare capacitate care vor furniza 300 de ore de
funcționare la 24V sau 48V curent continuu nominal. Se poate monitoriza starea utilizării
acumulatorilor în felul acesta putând evalua durata de funcționare al echipamentelor
alimentate de la acumulatori în cazul unei avarii. Sistemele pot fi monitorizate și comandate
de la distanță, circuitul cu r edresori în felul acesta putând comanda încărcarea sau descărcarea
acumulatorilor putând obține cele mai bune performanțe ale acumulatorilor și o durată de
viață prelungită a acestora.
În figura 2.10 se pot observa (de la stânga la dreapta) un lanț de acum ulatori, UPS -uri
standard și un UPS rackabil utilizate în cadrul unui site de telecomunicații.

Figura 2.10 Acumulatori și modele de UPS -uri standard și rackabil e

Sistemul de gestionare al acumulatorilor din UPS -urile folosite la alimenta rea de
rezervă permite o încărcare inteligentă care garantează faptul că acumulatorii din UPS sunt
încărcați optim și sunt gata pentru utilizare. Fie că este vorba de modelele standard sau cele
rackabile, pot fi accesate prin intermediul browserului, comb inând monitorizarea și alarmarea
în cazul unei situații de deranjament. Detectarea defectării acumulatorilor se face prin
monitorizarea modificărilor de temperatură ale încăperii și ale acumulatorilor în mod
individual pentru a detecta imediat instabilitat ea termică, elementele de baterie în scurtcircuit,
circuitul deschis și bateria defectă. Monitorizare individuală a acumulatorilor se face prin
monitorizarea tensiunii și curentului garantând faptul că aceștia sunt gata pentru utilizare și
înlocuire numai când este necesar. Încărcare individuală a acumulatorilor suplimentară,

18
asigură încărcarea completă a fiecărui acumulator și contribuie la prevenirea îmbătrânirii
premature cauzate de supraîncărcare.
Cu ajutorul sistemelor de astăzi se pot trimite notifică ri de defecțiune, în felul acesta se
pot lua măsuri de asigurare că situațiile importante sunt rezolvate la timp. Sistemele sunt
accesibile folosind un browser, oferind acces rapid de oriunde din rețea, nefiind necesară
instalarea de software iar trimitere a alarmelor se poate face prin puncte de date permițând
gestionarea infrastructurii unei rețele de telecomunicații dintr -un singur punct de operațiuni.
Accesul de la distanță se poate face prin management Telnet sau SSH, existând posibilitatea
înregistrări i datelor evenimentelor într -un jurnal, exportarea jurnalului de date pentru analiză
ulterioară pentru identificarea cu precizie a momentului și succesiunea evenimentelor care au
generat un incident. Monitorizarea alimentării cu energie electrică de la reț ea și a stării
acumulatorilor sau UPS -urilor care asigură alimentarea echipamentelor de telecomunicații
este foarte importantă pentru operatorii de telecomunicații deoarece în acest fel sunt anunțate
posibilele deranjamente ale alimentării cu energie elect rică. Orice fel de deranjament care nu
este tratat cu atenție poate duce la funcționarea rețelei ce înseamnă pagube pentru operatorii
de telecomunicații.

2.7 Monitorizarea, alarmarea și controlul de la distanță a generatoarelor

Sistemele disponibile ast ăzi pot monitoriza și controla de la distanță pornirea sau
oprirea oricărui model de generator de curent. Sistemele pot obține informații cum ar fi citirea
în timp real a nivelului de combustibil disponibil în rezervor și poate permite alertarea pentru
orice lucru care necesită atenție. Pornirea și oprirea generatoarelor de la distanță se face cu
ajutorul releelor ATS (automatic transfer switches), dar pot fi comandate și manual sau printr –
un program de automatizare prestabilit [9]. Cu ajutorul unei interfa țe web sau a unei aplicații
se acționează comenzile aferente pentru pornirea sau oprirea manuală a generatoarelor sau
pentru setarea unei funcționări prestabilte pentru întreținere.
Funcționarea programată cu scopul rodajului ajută la respectarea recomand ărilor
fabricantului pentru întreținere și ajută la asigurarea faptului că generatorul va porni dacă nu
este disponibilă o sursă de curent alternativ. Exercițiile programate pot fi setate pentru o
anumită zi (săptămânal sau de două ori pe săptămână) pentru a începe la o anumită oră și
pentru o anumită durată (cel puțin 30 de minute).
Timpii de funcționare ai generatoarelor sunt înregistrați și salvați în fișiere ce pot fi
descărcate pentru a urmări statusul generatoarelor. Aceleași date privind timpul de f uncționare
sunt trimise și la un sistem de management al rețelei SNMP (Simple Network Management
Protocol). Dacă un generator nu reușește să pornească, se poate trimite un e -mail sau o alertă
SNMP la NOC pentru ca administratorii de rețea să poată investig a și remedia problema.
Adițional față de pornirea și oprirea generatoarelor, se pot monitoriza date privind
funcționarea motorului (nivelul combustibilului, temperatura uleiului, voltajul bateriei, nivelul
lichidului de răcire, etc.) și datele privind pute rea generatorului (tensiunea și curentul pe toate
fazele, puterea totală Kw, etc.). Aceste date sunt afișate în interfața web și pot fi de asemenea
trimise către NOC. Monitorizarea nivelului de combustibil se face cu ajutorul senzorilor de
nivel care sunt conectați la panoul central. Panoul de comandă central centralizează datele
primite de la senzori, le procesează și acționează în consecință. În funcție de valorile datelor
primite, acționarea releel or comandate de la distanță se face conform dorințelor
administratorilor de rețea.
Datele privind nivelul de combustibil în timp real sunt importante pentru NOC care
trebuie să asigure că rezervoarele de combustibil ale generatorului sunt umplute înainte de
evenimente meteorologice nefavorabile. Se pot trimite alerte SNMP sau prin e -mail când

19
nivelurile de combustibil scad sub pragurile critice. Scăderile neobișnuite sau rapide ale
nivelului de combustibil pot indica o scurgere, un furt de combustibil sau un act de vandalism.
În figura 2.11 de mai jos este prez entat un generator de curent cu panou de comandă
folosit la alimentarea echipamentelor unui site de telecomunicații.

Figura 2.11 Generator de curent cu panou de comandă

Astăzi se folosesc generatoare care permit automatizarea controlului și c are au
încorporat un modem cu conexiune ethernet sau wifi pentru a ușura transferul de date folosit
pentru monitorizarea, alarmarea și controlul de la distanță. Există sisteme care pot fi adaptate
la generatoare ca să permită accesul de la distanță la func țiile de control, inclusiv exercițiile
programate, monitorizarea nivelului combustibilului ajutând administratorii de rețea să se
asigure că generatoarele sunt funcționale. În acest fel, resursele folosite la alimentarea cu
combustibil și la lucrările de î ntreținere a generatoarelor pot fi alocate mai eficient, ducând
automat la reducerea costurilor și la evitarea nefuncționării rețelei.

20
Capitolul III – Proiectarea hardware și programarea sistemului de
monitorizare, alarmare și au tomatizare

Sistemul de monitorizare, alarmare și automatizare pentru site -urile de telecomunicații
are un rol foarte important pentru NOC -uri deoarece se pot monitoriza parametrii de
funcționare al echipamentelor de telecomunicații, se pot monitoriza even tualelor alarmele
deoarece acestea pot prefața un impact negativ asupra rețelelor de telecomunicații și se pot
automatiza instalațiile de climatizare care pot menține funcționarea echipamentelor în
parametrii normali de funcționare [11].
Operatorii de tele comunicații pot fi afectați prin pagube însemnate dacă nu
monitorizează parametrii următori: temperatura ambientală necorespunzătoare a site -urilor,
lipsa alimentării site -urilor cu energie electrică și intruziunile neautorizate prin efracție în site –
uri. Acești parametrii sunt foarte importanți deoarece pot afecta grav funcționarea site -urile de
telecomunicații ducând chiar la nefuncționarea echipamentelor de telecomunicații.
În zilele noastre monitorizarea și alarmarea de la distanță este necesară și dat orită
diversit ății serviciilor oferite de operatorii de telecomunicații, care a dus la dezvoltarea de
rețele de telecomunicații de dimensiuni foarte mari, care sunt dispuse fizic pe o arie foarte
mare de acoperire dar și localizarea site -urile din afara lo calităților care pot fi amplasate în
zone greu accesibile cum ar fi regiuni de câmp, deal sau munte. Administratorii de rețea
(tehnicieni sau ingineri) din cadrul NOC -ului pot astfel monitoriza rețeaua de telecomunicații
și în cazul alarmelor pot excalada pe scară ierarhică eventualele deranjamente în așa fel încât
personalul tehnic autorizat să se deplaseze pe teren în cel mai scurt timp să rezolve
deranjamenele.
Sistemul de monitorizare, alarmare și automatizare proiectat este compus din trei părți
și anu me:
– partea de senzori care colectează informații din site -urile de telecomunicații;
– partea de relee care se ocupă cu automatizarea sistemului proiectat;
– pagina web de monitorizare ce asigură interfața dintre interacțiunea între om și
calculator.
Schema bloc a sistemului de monitorizare, alarmare și automatizare este prezentată în
figura 3.1:

SENZORI
(senzor de nivel apă, senzor de
temperatură și umiditate, senzor de
tensiune, senzori de current, senzor
de închidere ușă, senzor de armare
alarmă) UNITATEA CENTRALĂ
(Placa de dezvoltare Arduino UNO R3)BLOC
DE
RELEEDISPOZITIVE
COMANDATE
(ventilator, radiator,
iluminat) SERVERUL WEB
PAGINA WEB
(Arduino Ethernet Shield W5100)Echipamente de
transport date
(router Wi-Fi)Administrator de
rețea NOC
DISPOZITIVE COMANDATE
(LED RGB și modul buzzer – sistem alarmare) Flux de date

Figura 3.1 Schemă bloc a sistemului de monitorizare, alarmare și automatizare

21
Etapele parcurse pentru construirea sistemului pro iectat sunt:
– proiectarea hardware a sistemului prin alegerea și interconectarea
componentelor hardware;
– proiectarea și realizarea soft -ului necesar funcționării sistemului;
– realizarea sistemului și testarea funcționării în parametrii a fiecărei compo nente
a sistemului.
Etapele parcurse pentru construirea sistemului vor fi prezentate detaliat cu ajutorul
subcapitolelor următoare.

3.1 Selectarea și interconectarea părților hardware

Structura părților electronice ale sistemului de monitorizare, alarm are și automatizare
este alcătuită din următoarele componente:
– placa de dezvoltare Arduino UNO R3 este unitatea centrală a sistemului;
– controlerul de rețea Arduino Ethernet Shield W5100, interfață ethernet pentru
serverul web;
– unitățiile de senzori f ormate din modul senzor de nivel apă, modul senzor de
temperatură și umiditate, două module senzori de curent și un modul senzor de tensiune;
– două unitați relee care comandă cu ajutorul plăcii de dezvoltare următoarele
dispozitive periferice: led pentru iluminat, ventilator și radiator;
– dispozive folosite pentru monitorizarea accesului în site: buton contact
închidere ușă (microswitch cu 2 poziții), buton armare alarmă (întrerupător cu 2 poziții pornit –
oprit), modul led RGB și modul buzzer activ pentru sunetul de alarmă;
– dispozitive folosite la circuitul de alimentare: priză dublă alimentare,
alimentator de la rețea 12V, 2.5A, acumulator Eagle Battery ES 12V, 1.3AH/20HR, modul
coborâre tensiune LM2596 și multipriză alimentare improvizată;
– routerul wireless Bandbridge Atheros reprezintă în machetă echipamentul radio
pentru transmisia de date;
– fire și conectori folosiți pentru transferul de date și alimentare a părților
electronice.

3.2 Placa de dezvoltare Arduino UNO R3

Unitatea centrală a siste mului de monitorizare, alarmare și automatizare este placa de
dezvoltare Arduino UNO R3. Arduino UNO este bazată pe un microcontroler de 16 biți
ATmega328p fiind format din 20 pini care pot fi intrări și ieșiri, din care 6 pini sunt pini
analogici de intra re, 14 pini sunt digitali din care 6 pini pot fi utilizați ca pini de ieșire PWM
(Pulse -width modulation), un oscilator de 16MHz, o programare în circuit (ICSP), un port
conexiune USB, o mufă de alimentare și un buton de resetare. Atmega328 are o memorie
flash de 32 KB (din care 0,5 KB este ocupat de bootloader), o memorie SRAM de 2 KB și o
memorie EEPROM de 1 KB (care poate fi citită și scrisă cu ajutorul bibliotecii EEPROM)
[20]. Arduino UNO este una dintre cele mai populare plăci de dezvoltare folosite î n cadrul
dezvoltării de proiecte electronice, întrucât este ușor de configurat, are un număr destul de
mare de pini și este compatibilă cu un număr foarte mare de shield -uri, care permit adăugarea
diverselor funcționalități.
R3 din numele microcontrolerul ui reprezintă faptul că placa de dezvoltare a ajuns la a
treia revizie, ce are o mulțime de modificări față de predecesoarele sale și anume: numărul de
pini a fost suplimentat, aceștia fiind duplicați ai pinilor anteriori, pinii I2C (A4 și A5) au fost
scoși lângă AREF pe marginea plăcii fiind pinii SDA și SCL, lângă pinul de reset există un
pin IOREF care este un pin de 5V, chip -ul controlerului USB ATmega8U2 care avea o

22
memorie flash de 8 KB a fost înlocuit de Atmega16U2 care are o memorie flash de 16 K B și
butonul de RESET este poziționat lângă portul USB, fiind mai ușor de acționat după o
modificare de program [19].
Mai jos în figura 3.2 este prezentată placa de dezvoltare Arduino UNO.

Figura 3.2 Placa de dezvoltare Arduino UNO

Arduino UNO R3 disp une de următorii pini [22]:
– pinul IOREF – este pinul care furnizează tensiune de alimentare la care funcționează
microcontrolerul. De obicei furnizează tensiune de 5V dar poate sa furnizeze și tensiune de
3.3V;
– pinul RESET – este pinul utilizat în proi ectele unde se dorește adăugarea unui buton
de resetare adițional sau unde cel de pe placă este inaccesibil;
– pinul 3V3 – pinul care furnizează o tensiune de alimentare de 3.3V generată de
regulatorul plăcii;
– pinul 5V – pinul care furnizează o tensiune de alimentare de 5V care poate fi utilizat
ca sursă de alimentare pentru alimentarea microcontrelerului și a altor componente.
Alimentarea poate fi făcută cu ajutorul unui VIN printr -un regulator de pe placă, poate fi
furnizată de un cablu USB sau de la al tă sursă de alimentare cu 5V;
– pinii GND – pinii de nul;
– pinul Vin – pinul care furnizează tensiunea de intrare a plăcii Arduino atunci când se
utilizează un alimentator dedicate (între 5 – 20V);
– pinii A0 – A5 – pinii analogici de intrare care oferă 1 0 biți de rezoluție adică 1024 de
valori diferite;
– pinul A4 sau SDA – pinul de date seriale SDA și pinul A5 sau SCL – pinul pentru
ceasul serial SCL sunt pinii care asigură comunicația magistralei I2C;
– pinul 0 sau RX – pinul digital folosit pentru a p rimi date seriale TTL;
– pinul 1 sau TX – pinul digital folosit pentru a transmite date seriale TTL;
– pinii 2 și 3 – pinii digitali care pot să fie configurați pentru întreruperile externe;
– pinii 3, 5, 6, 9, 10 și 11 – pinii digitali de ieșire PWM;
– pinii 10 (SS – selectarea dispozitivului Slave cu care Master -ul comunică), 11 (MOSI –
linia Master de a transmite date către dispozitive periferice), 12 (MISO – linie pentru
trimiterea datelor către dispozitivul Master), 13 (SCK – semnalul de clock generat de
dispozitivul Master pentru sincronizarea transmisiei de date) – pini digitali care asigură
comunicarea SPI cu ajutorul bibliotecii SPI;

23
– pinul 13 – la pinul digital 13 este conectat un LED care este încorporat în placă, care
atunci când pinul este în starea High, ledul este aprins, iar când este LOW este stins;
– pinul AREF – pinul care furnizează tensiunea de referință pentru intrările analogice;
Pinii pot furniza un curent cu intensitatea de 40mA la tensiunea electrică de
funcționare de 5V și au un r ezistor de ridicare intern de 20 – 50KOhm (deconectat în mod
implicit) care se activează cu modul de funcționare INPUT_PULLUP.
În cadrul proiectului am ales ca alimentarea cu energie electrică a controlerului să se
facă prin portul USB fiindu -i asigurată o alimentare cu tensiune de funcționare 5V curent
continuu oferită de un modul coborâre tensiune LM2596 utilizat în machetă cu rolul coborârii
tensiunii de 12V oferită de acumulator. Am încercat alimentarea cu 12V direct de la
acumulator dar am observat c ă funcționarea microcontrolerului era instabilă. Am utilizat
alimentarea cu 5V care era folosită pentru alimentarea routerului wireless deoarece oferă o
funcționare în parametrii optimi.
Se poate alimenta cu energie electrică și de la sursă externă cum ar fi un alimentator
dedicat care are posibilitatea să asigure un interval de tensiune de 6 -12 V curent continuu.
Dacă se folosește un alimentator direct de la rețeaua de curent este preferabil ca alimentarea să
se facă într -un interval de tensiune de 7 – 9V curent continuu, dacă limita superioară de
tensiune este depășită poate duce la supraîncălzirea regulatorului de tensiune și prin urmare la
funcționarea necorespunzătoare sau chiar defectarea controlerului.
Arduino UNO R3 este ultima actualizare adusă platformei Duemilano ve, care constă
în înlocuirea c ip-ului FTDI FT232RL cu un procesor produs de Atmel Atmega 16U2, care
preia functiile de con vertor USB -serial, pe care le fă cea vechiul c ip FT232. Datorită acestui
procesor auxiliar placa de dezvoltare are propriul bootloader USB, oferind posibilitatea
programatorilor să scrie un alt program pentru acesta.
Arduino UNO are trei cronometre numite timer0, timer1 și timer2 [10]. Fiecare dintre
cronometre are un contor care este incrementat pe fiecare bifă a ce asului cronometrului.
Întreruperile de temporizare permit efectuarea unei sarcini la intervale foarte precise,
indiferent de ce se întâmplă în codul programului. Întreruperile cronometrului CTC Mode
(Clear Timer on Compare Match) sunt declanșate atunci cân d contorul atinge o valoare
specificată, stocată în registrul de comparare a potrivirii. Odată ce un contor de timp ajunge la
această valoare, se va șterge (resetarea la zero) la următoarea bifă a ceasului, iar apoi va
continua să numere până când va ating e din nou valoarea de comparație. Alegerea valorii de
comparare a potrivirii și stabilirea vitezei cu care cronometrul crește numărătorul, putem
controla frecvența întreruperilor cronometrului.
Pentru programarea microcontrolerului am folosit mediul de dez voltare integrat
Arduino IDE (Integrated Development Environment). Arduino IDE fiind principalul program
de editare a textului unde se introduce codul program înainte de a fi încărcat pe placa de
dezvoltare pe care am dorit să o programăm. Utilizând protoc olul STK500, folosim
bootloader -ul preinstalat pentru încărcarea codului program, nefiind necesară utilizarea unui
programator extern. Se poate programa controlerul și fără utilizarea bootloader -ului prin
standardul de programare serială ICSP (In Circuit Programming Serial) [19]. Arduino IDE
folosește limbajul de programare C++. După ce am încărcat secvența de cod, aceasta rămâne
salvată în cadrul memoriei flash chiar și după ce nu mai avem alimentare. În momentul în care
realimentăm placa nu mai este nevo ie să ne reconectăm și să retransmitem codul întrucât el
este deja acolo și este rulat automat.
Placa de dezvoltare Arduino UNO este utilizată de o mare comunitate de utilizatori și
are o plajă extinsă de biblioteci care poate fi folosită pentru o multitud ine de proiecte. Există
kit-uri pentru dezvoltatori începători ce conține breadbord -uri, conectori, fire, led -uri care
ușurează munca dezvoltatorilor. Singurele dezavantaje sunt frecvența destul de scăzută a
microprocesorului și memoria nu foarte cuprinzăt oare de tip flash și EEPROM. Un alt

24
amănunt care nu se pliază foarte bine cu transmiterea datelor la distanță (conceptul IoT) este
acela că placa nu vine cu un adaptor ethernet inclus, dar se poate rezolva prin achiziționarea
separată a unui controler de r ețea compatibil (shield).
Pinii plăcii Arduino UNO pot fi utilizați ca pini de intrare sau d e ieșire utilizând
funcțiile: „ pinMode ()”- definim modul de funcționare al pinilor folosiți ( INPUT sau
OUTPUT), „digitalRead ()”- alocăm pinilor folosiți variabile p entru citire senzori și
„digitalWrite ()”-alocăm pinilor folosiți în modul INPUT o valoare inițială.

3.3 Controlerul de rețea Arduino Ethernet Shield W5100

Controlerul de rețea Arduino Ethernet Shield W5100 a fost aleasă datorită necesității
transmiterii la depărtare a datelor obținute local de către sistemul de monitorizare, alarmare și
automatizare proiectat. Am folosit placa de dezvoltare Arduino UNO și Arduino Ethernet
Shield W5100 pentru a crea un server web care să găzduiască pagină web care va permi te
monitorizarea sistemului proiectat asigurând interfața dintre interacțiunea între om și
calculator.
Arduino Ethernet Shield W5100 este simplu spus un controler de rețea de 10/100 cu
un singur chip integrat conceput pentru diverse aplicații din sistemel e încorporate, fiind
compatibil atât cu placa de dezvoltare Arduino UNO cât și cu modelul Arduino MEGA.
Modelul W5100 a fost conceput pentru a ușura implementarea conectivității pe internet fără
sistem de operare. Este un controler foarte eficient datorită ușurinței de integrare, stabilității în
funcționare, performanței oferite în raport cu costurile sistemului încorporat.
Arduino Ethernet Shield este bazat pe un microcontroler cu chipset Wiznet W5100
fiind format din 20 de pini care pot fi intrări sau ie șiri, 14 pini sunt digitali din care 4 pini
asigură ieșire PWM, 6 pini sunt pini analogici de intrare, un oscilator de cristal de 16 MHz, un
port conector ethernet RJ45, o mufă de alimentare, un conector ICSP și un buton de resetare.
În figura 3.3 este pre zentată placa de rețea Arduino Ethernet Shield W5100 [21].

Figu ra 3.3 Arduino Ethernet Shield W5100

Arduino Ethernet Shield W5100 poate fi folosită fie ca server, fie ca și client și este
capabilă de a suporta până la 4 conexiuni simultan. Controlerul -ul de rețea W5100 permite ca
placa de dezvoltare Arduino UNO să fie conectat la rețeaua de internet. Controlerul W5100
utilizează biblioteca Arduino Ethernet, oferind posibilitate plăcii de rețea de a obține o stivă
de rețea, TCP/IP. Suportă protocoale d e rețea cum ar fi: TCP, UDP, ICMP, IPv4 ARP, IGMP,

25
PPPoE, Ethernet. Slotul de card microSD din componența controlerului W5100 poate fi
utilizat pentru a stoca date pentru a fi utilizate în rețea.
Arduino UNO comunică cu controlerul W5100 prin folosirea pi nilor digitali 11, 12 și
13. Comunicarea se realizează prin magistral SPI, pinul digital 10 fiind utilizat pentru
conexiunea cu controlerul W5100 și pinul digital 4 fiind utilizat pentru conexiunea cu cardul
microSD, având posibilitatea ca numai una din c onexiuni să fie activă la un moment dat.
Datorită faptului că am utilizat toți pinii plăcii Arduino UNO și din nevoia utilizării unui nou
pin am făcut o modificare a pinilor controlerului W5100. Nefolosind cardul microSD în
proiectarea sistemului am decis să îndoi pinul digital 4 al controlerului W5100 ca să nu mai
comunice cu placa Arduino UNO, eliberând în felul acesta un nou pin care va fi disponibil
pentru conectare. Pe pinul digital 4 de pe placa de dezvoltare am conectat direct un modul de
releu util izat pentru controlul sistemului de răcire prin ventilație. Arduino Ethernet Shield
W5100 este prevăzută cu o mufă standard ethernet RJ45, un buton de “RESET”, ce resetează
atât placa de rețea cât și Arduino UNO.
Placa conține următoarele LED -uri cu car acter informativ:
– PWR – ce indică faptul că Arduino Ethernet Shield W5100 și placa de dezvoltare
Arduino UNO sunt alimentate;
– LINK – ce indică prezența unei legături de rețea și clipește când placa are trafic de date
(transmite sau primește date);
– 100M – ce indică prezența unei conexiuni de rețea la viteza de 100 Mb/s (spre
deosebire de 10 Mb/s);
– FULLD – ce indică existența unei conexiuni la rețea complet duplex;
– COLL – ce indică detectarea coliziunilor de rețea atunci când clipește;
– RX – ce indică primirea datelor de către placă atunci când clipește;
– TX – ce indică trimiterea datelor de către placă atunci când clipește.

3.4 Unitățile de senzori și relee util izate în proiectarea hardware a sistemului

În proiectarea hardware a sistemului de monitorizare, alarmare și automatizare am
utilizat atât unități de senzori cât și relee de comandare a echipamentelor. Prin definiție
senzorii sunt dispozitivele care măsoară o mărime pe care apoi o transformă într -un semnal
pe care utilizatorul îl ci tește, fie că măsurarea este calitativă sau cantitativă.
Releele sunt dispozitivele care pot aduce anumite modificări unui circuit cum ar fi
închiderea și deschiderea în funcție de parametrii definiți [12]. Relele pot permite cu ajutorul
unui curent de int ensitate mică controlarea unui curent de intensitate mare.
Unitățile de senzori dedicate utilizate sunt: modul senzor de nivel apă, modul senzor
de temperatură și umiditate, modul senzor de tensiune și două module senzori de curent.
Pentru monitorizarea s tării ușii de acces în site am utilizat un buton contact microswitch cu 2
poziții. Pentru armarea alarmei site -ului am utilizat un buton întrerupător cu 2 poziții (pornit –
oprit), folosit pentru exemplificare în cadrul machetei realizate. În locul unui sim plu
întrerupător cu 2 poziții, pentru armarea alarmei site -ului putem folosi de exemplu un sistem
cu cititor de carduri de acces sau o tastatura pentru controlul accesului în site.
În proiectarea și dezvoltarea sistemului s -a urmărit monitorizarea paramet rilor
următori:
– starea mediului ambiental prin monitorizarea nivelului de apă, a temperaturii și a
umidității din camera tehnică a site -ului;
– starea alimentării cu energie electrică a site -ului prin monitorizarea alimentării de la
rețea cât și alimen tarea de la acumulator;
– accesul fizic în camera tehnică a site -ului (autorizat sau neautorizat) prin
monitorizarea stării ușii (deschisă sau închisă).

26
Obținerea în timp real a acestor date este foarte importantă pentru monitorizarea și
alarmarea admini stratorilor de rețea din cadrul NOC -urilor, în acest fel orice deranjament
poate fi soluționat în cel mai scurt timp posibil și eventualele întreruperi de telecomunicații să
fie evitate. Automatizarea sistemului proiectat constă în faptul că: la deschidere a ușii de acces
în camera tehnică a site -ului pornirea automată a sistemului de iluminat, la accesul neautorizat
în site, pornirea automată a alarmei sonere pentru descurajarea intruziunilor și în funcție de
valoarea temperaturii din camera tehnică a site -ului funcționarea automată a sistemului de
răcire (ventilator) sau a sistemului de încălzire (radiator). Modulele de senzori și relee folosite
pentru realizarea proiectului sunt compatibile cu biblioteticilor Arduino și sunt descrise mai
jos.

3.5 Senzorul de nivel de apă

Pentru monitorizarea unei posibile inundații a camerei tehnice din site în sistemul
proiectat am folosit un modul senzor de nivel de apă. Senzorul ales este unul simplu, de
dimensiuni mici, care are un consum redus de energie, o sensibil itate ridicată și performanțe
bune. Senzorul poate fi folosit atât pentru identificarea nivelului de apă cât și pentru
identificarea căderii picăturilor de apă. În cadrul sistemului proiectat l -am folosit ca senzor de
detectare a nivelului de apă, care va fi de ajutor pentru identificarea posibilelor inundații ale
camerei tehnice a site -ului.
Senzorul funcționează cu tensiunea de lucru 3 – 5V, cu un curentul de lucru mai mic
de 20mA , obținând performanțe bune când este utilizat împreună cu un controler A rduino.
Senzorul are un led Power ce indică faptul că senzorul este alimentat. Temperatura de lucru a
senzorului este între 10 – 30°C iar umiditatea de lucru este între 10 – 90% fără condensare.
Detectarea ridicării sau a căderii nivelului de apă se fa ce instant datorită seriilor de fire
paralele dispuse pe suprafața senzorului care sunt expuse direct volumului de apă. Senzorul
este ușor de instalat și de utilizat, făcând conversia apei în semnal analogic iar valorile
analogice de ieșire putând fi citit e direct de către Arduino.
Conectarea senzorului la Arduino UNO a fost realizată cu ajutorul pinilor existenți pe
carcasa senzorului în felul următor: pinul de alimentare + (plus) l -am conectat la un pin de
alimentare de 5V din multipriza de alimentare, p inul de masă – (minus) l -am conectat la un
pin de masă din multipriza de alimentare și pinul de date S l -am conectat la pinul analogic A0.
Pinul utilizat pe placa Arduino l -am declarat cu variabila globală
„WaterSensorPin=A0” de tip „int” care reprezintă n umere întregi. Apoi am declarat variabila
senzorului de nivel de apă „StatusApă” de tip „String” care reprezintă un șir de caractere. Am
definit modul de funcționare al pinului folosind funcția „pinMode()” de tipul
„INPUT_PULLUP”.
Citirea senzorului se r ealizează cu ajutorul funcției „analogRead()” care poate citi
valori de la 0 la 1024. Partea de monitorizare a sistemului afișează în pagina HTML valoarea
nivelului de apă afișând mesajul „Nivel apă: _ _ _ _”. Partea de alarmare a sistemului,
funcționează adaugând în tabelul cu “Mesaje importante”, o coloană colorată cu portocaliu
dacă valoarea nivelului de apă depășește valoarea de 150 („StatusApă>150”) afișând mesajul:
„Nivel apă ridicat!”. Mai jos se poate vedea senzorul de nive l de apă prezentat în figu ra 3.4 .

Figura 3.4 Senzorul de nivel de apă

27
3.6 Senzor ul de temperatură și umiditate AM2320

Pentru monitorizarea temperaturii și umidității în sistemul proiectat am folosit senzorul
de temperatură și umiditate AM2320. Senzorul AM2320 este un senzor dig ital de dimensiuni
foarte mici, care are o precizie foarte bună, este ușor de utilizat și este foarte eficient din
punct de vedere al costurilor având un preț de achiziție mic. Am ales senzorul AM2320 și
datorită consumului de energie al acestuia extrem de redus și distanței de transmisie a
semnalului care poate ajunge la peste 20 de metri. Senzorul AM2320 este de o calitate
excelentă, oferind un răspuns rapid și o puternică capacitate de combatere a interferențelor.
Performanțele senzorului AM2320 la măsurarea temperaturaturii sunt între -40 – 80°C
având o precizie de 0.5°C la o temperatură de 25°C, iar umiditatea este măsurată în intervalul
0 – 99%RH având o precizie de 3%. Pri ncipiul de funcționare al măsură rii umid ității și a
temperaturii este făcută de un senzor capacitiv de umiditate care masoară umiditatea relativă a
mediului ambiant iar temperatura mediului ambiant este masurată de un termistor.
Senzorul AM2320 arată foarte mult cu senzorii de temperatură și um iditate DHT11 și
DHT22, dar spre deosebire de senzorii clasici DHT, are o interfață I2C și nu este nevoie să
folosim un protocol specific pentru sincronizarea timpului, pentru a comunica cu senzorul
[23]. Senzorul de temperatură și umiditate AM2320 este pr ezentat în figura 3.5 de mai jos.

Figura 3.5 Senzorul de temperatură și umiditate AM2320

Conectarea senzorului AM2320 la Arduino UNO a fost realizată cu ajutorul pinilor
existenți pe carcasa senzorului în felul următor: pinul de alimentare 1 (VCC) l -am conectat la
un pin de alimentare de 5V din multipriza de alimentare, pinul de masă 3 (GND) l -am
conectat la un pin de masă din multipriza de alimentare, pinul de date seriale 2 (SDA) l -am
conectat la pinul analogic A4 care la Arduino UNO este predefinit c a pin SDA și pinul pentru
ceasul serial 4 (SCL) l -am conectat la pinul analogic A5 care la Arduino UNO este predefinit
ca pin SCL. Am declarat biblioteca „AM2320” și variabila senzorului de temperatură și
umiditate „THsensor”. Am declarat variabilele „Stat usTemp” și „StatusUmid” de tip „float”
care au valori ale numerelor reale cu două zecimale. Citirea valorilor senzorului se realizează
în funcția „THsensor.Read()” care alocă variabilelor „THsensor.t” și „THsensor.h” valorile
citite de la senzori.
Partea de monitorizare a sistemului afișează în pagina HTML valoarea temperaturii
afișând mesajul „Temperatură (Celsius): _ _ . _ _” și valoarea umidității relative afișând
mesajul „Umiditate (%RH): _ _ . _ _”. În funcție de valorile de temperatură citite parte a de
automatizare din sistemul proiectat acționează releele care comandă sistemele de climatizare
(ventilator sau radiator) în funcție de pragurile de ventilație și căldură definite cu ajutorul
constantelor „VentMAX”, „VentMIN”, „CăldurăMAX” și „CăldurăMIN ”.Partea de alarmare
a sistemului, funcționează adaugând în tabelul cu “Mesaje importante”, o coloană colorată cu
galben în funcție de valoarea temperaturii. Dacă temperatura este mai mică decât 27°C
(„StatusTemp<27”) afișează mesajul: „Temperatură joasă!” iar dacă temperatura este mai
mare decât 29°C („StatusTemp>29”) afișează mesajul: „Temperatură înaltă!”.
3.7 Senzorii de curent

28

Pentru monitorizarea alimentării site -ului cu energie electrică în sistemul proiectat am
folosit doi senzori de măsurare a in tensității curentului electric. Primul senzor „AmpIn” este
folosit la măsurarea curentului de intrare în acumulator și indică eventualele întreruperi cu
energia electrică furnizată de alimentatorul conectat direct la rețea. Cel de -al doilea senzor
„AmpOut” este folosit pentru măsurarea curentului de ieșire din acumulator și ne permite
monitorizarea stării acumulatorului. Monitorizarea intensității curentului electric este benefică
deoarece putem observa defecțiuni ale sistemului de alimentare. Modificarea i ntensității
curentului și creșterea puterii poate conduce la defectarea sursei de alimentare sau a
acumulatorului.
Senzorii de curent folosiți sunt Hall ACS712, unde tensiunea de alimentare trebuie să
fie între 4,5 – 5,5V, consum de curent este de 10mA i ar curentul maxim măsurat este de 20A.
Senzorul este unul de dimensiuni mici care are un led ce indică faptul că senzorul este
alimentat. Senzorul se montează în serie cu circuitul de alimentare, prinderea firelor făcându –
se cu ajutorul a două contacte cu șurub.
Conectarea senzorilor la Arduino a fost realizată cu ajutorul pinilor existenți pe
carcasele senzorilor în felul următor: pinii de alimentare VCC i -am conectat la pinii de
alimentare de 5V din multipriza de alimentare, pinii de masă GND i -am conect at la pinii de
masă din multipriza de alimentare și pinii de date OUT i -am conectat la pinul analogic A1
pentru citirea curentului de la alimentatorul de la rețea și la pinul analogic A2 pentru citirea
curentului de ieșire din acumulator.
Pinii utilizați pe placa Arduino i -am declarat cu variabilele globale „AmpIn=A1” și
„AmpOut=A2” de tip „int” care reprezintă numere întregi. Apoi am declarat variabilele
„Amp1=0” și „Amp2=0” de tip „float” care reprezintă tipuri de date pentru numerele cu
virgulă. Nume rele cu virgulă sunt adesea folosite pentru a aproxima valorile analogice și care
sunt continue deoarece au o rezoluție mai mare decât numerele întregi. Am definit modul de
funcționare al pinilor folosind funcția „pinMode()” de tipul „INPUT”. Citirea senz orului se
realizează cu ajutorul funcției „analogRead()”. Deoarece este o citire digitală se folosește o
formulă care ține cont de eșantionarea și de eroarea de măsurare a senzorului.
Citirea valorilor obținute de senzori se face de către Arduino care tr imite datele citite
către serverul web pentru a putea fi afișate în pagina HTML. Partea de monitorizare a
sistemului afișează în pagina HTML valorile intensității curentului afișând mesajele „Ain=_
. _ _ _ A (intrare acumulator)” și „Aout=_ . _ _ _ A ( ieșire acumulator)”. Partea de alarmare a
sistemului, funcționează adaugând în tabelul cu “Mesaje importante”, o coloană colorată cu
roșu dacă valoarea curentului de intrare în acumulator scade sub valoarea de 0.2A
(„Amp1<0.2”) afișând mesajul: „Lipsă ener gie electrică de la rețea!”. Senzorul de curent
ACS712 este prezentat mai jos în figura 3.6.

Figura 3.6 Senzorul de curent ACS712

29
3.8 Senzorul de tensiune

Pentru monitorizarea stării acumulatorului din sistemul proiectat pe lângă ampermetrul
am folos it și un senzor de tensiune. Senzorul este folosit pentru măsurarea tensiunii de ieșire
din acumulator și ne permite determinarea stării de încărcare a acumulatorului. Prin
monitorizarea tensiunii de alimentare se pot evita evenimente ce pot genera deranja mente sau
defecțiuni ale echipamentelor de comunicații ce au efect întreruperea serviciilor.
Senzorul de tensiune ales utilizează un divizor de potențial cu scopul reducerii
tensiunii de intrare cu un factor de 5. Cu ajutorul unei game de intrare analogic ă 0 – 5V,
putem măsura o tensiune până la 25V cu precizia de detecție în plaja de 0,02445 – 25V DC.
Senzorul se montează în paralel cu circuitul de alimentare, borna de alimentare
conectându -se la contactul cu șurub VCC iar cea de masă la contactul cu șuru b GND.
Conectarea senzorilor la Arduino a fost realizată cu ajutorul pinilor existenți pe carcasa
senzorului în felul următor: pinul de alimentare + (plus) l -am conectat la un pin de alimentare
de 5V din multipriza de alimentare, pinul de masă – (minus) l -am conectat la un pin de masă
din multipriza de alimentare și pinul de date S l -am conectat la pinul analogic A3.
Pinul utilizat pe placa Arduino l -am declarat cu variabila globală „VoltOut=A3” de tip
„int” care reprezintă număr întreg. Apoi am declarat v ariabila „Volt=0” de tip „float” care
reprezintă tipuri de date pentru numerele cu virgulă. Am definit modul de funcționare al
pinului folosind funcția „pinMode()” de tipul „INPUT”. Citirea senzorului se realizează cu
ajutorul funcției „analogRead()”. Deo arece este o citire digitală se folosește o formulă care
ține cont de eșantionarea și de eroarea de măsurare a senzorului.
Citirea valorilor obținute de senzori se face de către Arduino, care trimite datele citite
către serverul web pentru a putea fi afiș ate în pagina HTML. Partea de monitorizare a
sistemului afișează în pagina HTML valoarile tensiunii afișând mesajul „Vout=_ _ . _ _ _ V
(ieșire acumulator)”. Senzorul de tensiune este prezentat mai jos în figura 3.7.

Figura 3.7 Senzorul de tensiune

3.9 Unit ățile de relee

Pentru acționarea instalațiilor automatizate în sistemul proiectat am folosit două
module de relee cu două canale, din care am folosit trei canale pentru a controla iluminatul,
ventilatorul și radiatorul din cadrul site -ului. Modulel e de relee pot să controleze, cu ajutorul
plăcii de dezvoltare Arduino UNO, instalații sau echipamente ce funcționează cu o tensiune
electrică înaltă.
Sarcina maximă la care releele pot funcționa este de 250V și 10A curent alternativ sau
30V și 10A curent continuu, iar optocuploarele funcționează la tensiunea de operare de 5V cu
un curent de 5mA. Modulele sunt de dimensiuni mici și au două leduri ce indică activarea
fiecărui releu. Conectarea echipamentelor acționate se realizează la bornele cu șurub, fiec are
modul se poate conecta în mod normal închis sau normal deschis. Există o bornă comună care
este notată cu K1 sau K2. Conectarea modulelor le -am făcut în modul normal deschis, atunci
când pinul de control este alimentat borna normal închis este deconect ată fiind făcută legătura
între borna comună și borna normal deschis.

30
În figura 3.8 este prezentată conectarea echipamentelor la terminalele releelor și pinii
de comunicare cu Arduino pentru comandă și control.
GNDLED
iluminat12V
12V Acumulator
12V
VentilatorRadiator
12VGND
GNDGNDVCC
IN1Pin de alimentare 5V
GNDPin de masă Pin conectat la microswitch
IN1Pin de alimentare 5V
GNDPin de masă Pinul digital 4 – releu ventilație IN2 Pinul digital 6 – releu căldurăVCC

Figura 3.8 Modu le relee și modul de conectare

Conectarea releelor la Arduino a fost realizată cu ajutorul pinilor existenți pe carcasele
releelor în felul următor: pinii de alimentare VCC i -am conectat la pini de alimentare de 5V
din multipriza de alimentare, pinii de m asă GND i -am conectat la pini de masă din multipriza
de alimentare, pinul de date IN1 (releu ventilație) l -am conectat la pinul digital 4 și pinul de
date IN2 (releu căldură) l -am conectat la pinul digital 6. Pinul de date IN1 (releu LED
iluminat) l -am con ectat la microswitch -ul ce determină starea ușii (deschisă sau închisă).
Atunci când ușa este deschisă releul primește comandă să alimenteze LED -ul ce asigură
iluminatul în site.
Pinii utilizați pe placa Arduino i -am declarat cu variabilele globale
„ReleuV entilație=4” și „ReleuCăldură=6” de tip „int” care reprezintă număre întregi. Am
definit modul de funcționare al pinilor folosind funcția „pinMode()” de tipul „OUTPUT”.
Apoi am alocat pinilor valoarea 1 cu ajutorul funcției „digitalWrite()” însemnând fapt ul că
atât ventilația cât și căldura sunt oprite.

3.10 Dispozitive folosite pentru monitorizarea accesului în site

Pentru monitorizarea accesului în site în sistemul proiectat am folosit un buton contact
închidere ușă și un buton armare alarmă. Pentru monitorizarea stării ușii de acces am folosit
un microswitch cu două poziții (normal deschis) iar pentru armarea alarmei de descurajare a
intruziunilor am folosit un întrerupător cu două poziții (pornit – oprit) care a fost folosit
pentru exemplificare în cadrul machetei realizate. În locul unui simplu întrerupător cu două
poziții, pentru activarea alarmei site -ului putem folosi de exemplu un sistem cu cititor de
carduri de acces sau o tastatura pentru controlul accesului în site.
Conectarea microswitch -ului la Arduino (conform figurii 3.10) a fost realizată cu
ajutorul a doi pini existenți pe carcasa modulu lui în felul următor: primul pin (firul de culoare
mov) care comunică cu lamela de acționare a fost legat la un pin de alimentare de 5V din
multipriza de alimentare iar al doilea pin a fost conectat la Arduino cu ajutorul pinul digital 2
(firul gri) și la releul ce acționează iluminatul cu ajutorul pinului IN1 (firul roșu). Conectarea
întrerupătorului la Arduino a fost realizat cu ajutorul celor doi pini disponibili în felul
următor: primul pin a fost legat la un pin de alimentare de 5V din multipriza de alimentare iar
al doilea pin a fost conectat la Arduino cu ajutorul pinul digital 3.
În figura 3.9 de mai jos sunt prezentate butonul contact închidere ușă în partea din
stânga și întrerupătorul cu două poziții în partea din dreapta .

31

Figura 3.9 Microswitch și întrerupător cu două poziții

Pentru descurajarea intruziunilor locale am folosit un modul buzzer activ pentru
alarma sonoră și un modul led RBG pentru afișarea statusului alarmei.
Sistemul de monitorizare a accesului în site funcționează în felul următor:
– la accesul neautorizat în site sistemul pornește alarma sonoră pentru descurajarea
intruziunilor neautorizate;
– în funcție de starea al armei se afișează în mod automat cu ajutorul unui modul led
RGB o culoare (roșu, verde și albastru) care indică starea sistemului de alarmă (roșu –
intruziune, albastru – intervenție și verde – normal).
Buzzerul activ l -am ales datorită faptului că aveam nevoie de o alarmă sonoră în caz
de efracție și datorită principiului de funcționare al modului. Spre deosebire de buzzerul pasiv
care are nevoie de un semnal dreptunghiular, modulul activ genereaza un sunet continuu, de
frecventa fixa, dacă este aplicat u n semnal de 5V. Modulul emite sunet la o frecventa
predefinită (2300 ± 300Hz) dacă este alimentat cu tensiunea de alimentare 3.3 – 5V, cu un
curent maxim de 30mA și funcționează în parametrii optimi de tempe ratură cuprinși între -20
– 45°C.
Conectarea mo dului buzzer activ la Arduino a fost realizată cu ajutorul pinilor
existenți pe carcasa modului în felul următor: pinul de alimentare VCC l -am conectat la un pin
de alimentare de 5V din multipriza de alimentare, pinul de masă GND l -am conectat la un pin
de masă din multipriza de alimentare iar pinul de date I/O l -am conectat la pinul digital 5. În
figura 3.10 de mai jos sunt prezentate modulul buzzer activ (în stânga) și ledul RGB (în
dreapta) .

Figura 3.10 Modul buzzer activ și led R GB

Modulul ledului RGB este format dintr -un led tricromatic care cu ajutorul pinilor R,
G, B cu trei intrări de tensiune PWM, poate fi ajustată secțiunea cu trei culori primare (roșu,
verde, albastru) pentru a obține un efect de amestecare color. Modulul funcționează la
tensiune de operare între 3.3 – 5V având rezistența curentă de 50mΩ și un consum maxim de
20mA pentru fiecare culoare. Conectarea ledului RGB la Arduino a fost realizată cu ajutorul
celor patru pini existenți pe carcasa modului în felul u rmător: pinii de date R, G și B i -am
conectat la pinii digitali 7, 8 respectiv 9 și pinul de masă – (minus) l -am conectat la un pin de
masă din multipriza de alimentare.
Pinii utilizați pe placa Arduino i -am declarat cu variabilele globale „DoorPin=2”,
„AlarmPin=3”, „SpeakerPin=5”, „Red=7”, „Green=8” și „Blue=9” tip „int” care reprezintă
numere întregi. Am declarat variabilele „AlarmStatus” și „DoorStatus” de tip „int” care
reprezintă numere întregi. Apoi am declarat variabilele „Intruziune=false” ce face ca alarma
sonoră ce a fost pornită să nu se oprească atunci când ușa este închisă și variabilele
„StatusAlarmă”, „StatusUșă” de tip „string” care reprezintă un șir de caractere.

32
Am definit modul de funcționare ai pinii folosind funcția „pinMode()” de tipu l
„OUTPUT”. Apoi am alocat pinilor o valoare inițială cu ajutorul funcției „digitalWrite()” de
felul următor: „SpeakerPin” a primit valoarea 1, difuzorul fiind oprit iar „Red”, „Green” și
„Blue” au primit valoare 0, culorile roșu, verde și albastru fiind stinse. După am configurat
„Timer1 ” și am declarat procedura „Timer1”.
Citirea stării pinilor „AlarmPin” și „DoorPin” se realizează cu ajutorul funcției
„digitalRead()”. În funcție de starea variabilelor „AlarmStatus” și „DoorStatus” am definit
comandarea ledului RGB și a buzzerului în felul următor:
– dacă alarma este armată și ușa este deschisă cu ajutorul funcției „digitalWrite()” am
definit valoarea ledului „Red” să aibă valoarea 1 (ledul RGB se face de roșu),
„SpeakerPin” să aibă valoarea 0 (pornește a larma sonoră) și „Intruziune=true” (se
definește intruziunea);
– dacă alarma este dezarmată, ușa este deschisă și nu este intruziune cu ajutorul funcției
„digitalWrite()” am definit valoarea ledului „Blue” să aibă valoarea 1 (ledul RGB se
face albastru);
– dacă condiția intruziune nu este îndeplinită cu ajutorul funcției „digitalWrite()” am
definit valoarea ledului „Green” să aibă valoarea 1 (ledul RGB se face verde).
După aflăm starea alarmei („ARMAT” sau „DEZARMAT”) și a ușii („ÎNCHISĂ” sau
„DESCHISĂ”). Citi rea valorilor obținute se face de către Arduino care trimite datele citite
către serverul web pentru a putea fi afișate în pagina HTML. Partea de monitorizare a
sistemului afișează în pagina HTML starea accesului în site afișând mesajele: „Status alarmă: ”
„ARMAT” sau „DEZARMAT” și „Status ușă:” „ÎNCHISĂ” sau „DESCHISĂ”.
Partea de alarmare a sistemului, funcționează adaugând în tabelul cu “Mesaje
importante”, o coloană care afișează mesajul: „Echipă de intervenție în site.” dacă alarma este
dezarmată, uș a este deschisă și nu este intruziune sau o coloană colorată cu roșu care afișează
mesajul: „INTRUZIUNE!” dacă condiția intruziune este indeplinită.
Schema de conectare a tuturor senzorilor și releelor folosite pentru realizarea
sistemului de monitorizare , alarmare și automatizare este prezentată în figura 3.11.
VCC
IN1
GNDIN2VCC
2GND5V
346
6
789
A0
A1
Senzor curent 1Senzor curent 2Senzor nivel apăA2
A3
Senzor tensiuneA4A5Senzor
temperatură
și
umiditateBuzzer
MicroswitchButon
pornit/oprit
alarmăLED RGBMultipriză
alimentareARDUINO
UNOModul releu
2 canale
GNDIN1 Modul releu 2
canale
5
Partea de senzoriPartea folosită pentru
monitorizarea accesului
în sitePartea de relee

Figura 3.11 Schemă de conectare senzori și relee

33
3.11 Dispozitive folosite la circuitul de alimentare

Pentru alimentarea tuturor componentelor electronice din sistem ul proiectat am folosit
următoarele dispozitive: priză dublă alimentare, alimentator de la rețea 12V, 2.5A, acumulator
Eagle Battery ES 12V, 1.3AH/20HR, modul coborâre tensiune LM2596, multipriză
alimentare improvizată, conectori și fire de conectare. Circ uitul de alimentare proiectat este
format din mai multe părți: partea de alimentare de la rețeaua de energie electrică , partea de
alimentare de rezervă și partea de alimentare între componentele electronice.
Schema bloc a circuitului de alimentare a comp onentelor electronice din cadrul
sistemului proiectat este prezentată în figura 3.12.
Senzor de nivel apă, senzor de
temperatură și umiditate, senzor de
tensiune, senzori de current, senzor de
închidere ușă, senzor de armare alarmă
Arduino UNO R3 Relee Ventilator, radiator și
iluminat Acumulator Eagle
Battery ES 12V,
1.3AH/20HR
Arduino Ethernet
Shield W5100ROUTER
WIRELESS 5 V
12 V
LED RGB și modul buzzer
– sistem alarmareCircuit de
coborâre tensiune
LM2596 12 VAlimentator de la
rețea 12V, 2.5 A5 V
220V5 V5 VMultipriză
alimentare5 V
5 V 5 V
12 V

Figura 3.12 Schemă bloc a circuitului de alimentare

În cadrul machetei realizate alimentarea site -ului cu energie electrică de la rețea de
220V a fost făcută cu ajutorul unei prize duble și a unui alimentator de 12V, 2.5A. Transferul
de curent se face datorită unui cablu de alimentare cu ștecher la capăt care poate fi montat la
orice priză. În una dintre cele două prize disponibile în site am conectat un alimentator de
12V, 2.5A care face posibilă alimentarea echipamentelor electronice din macheta sistemului
proiectat.
Partea de alimentare de rezervă este formată dintr -un acumulator Eagle Battery ES
12V, 1.3AH/20HR care poate să alimenteze ech ipamentele electronice pe o perioadă de timp
limitată dacă alimentarea de la rețea nu este posibilă. Autonomia acumulatorului este
determinată de starea de încărcare a acumulatorului și de consumul echipamentelor alimentate
de acesta.
În cadrul machetei su nt alimentate mai multe echipamente electronice care au tensiuni
de funcționare diferite și anume: ventilatorul, radiatorul și iluminatul sunt alimentate cu
tensiunea de 12V iar Arduino UNO și routerul wireless sunt alimentate cu tensiunea de 5V.
Pentru a limentarea cu 5V a unității centrale a sistemului (Arduino UNO) și a
routerului wireless (ce simbolizează echipamentul radio pentru transmisia de date în machetă)
am folosit un modul coborâre tensiune LM2596.
Modulul LM2596 are tensiunea de intrare între 4 – 40V (tensiunea de intrare trebuie să
fie cu 1.5V mai mare decât tensiunea de ieșire, fără impuls), tensiunea de ieșire între 1.25 –
27V este reglabilă în mod continuu, curentul maxim de ieșire fiind de 3A, puterea de iesire
fiind 50W fără răcire și 70W cu răcire, protecția la scurtcircuit fiind de 8A. Temperatura de
lucru a modulului este între -40 – 85°C, la frecventa de functionare de 180 Khz, având o
eficiență maximă de 96% , modulul având protecție la supratemperatură dar nu are protecție la
alimen tarea inversă. Pentru a obține tensiunea necesară reglajul se face în trepte de 0.1V cu
ajutorul butonului de reglaj situat pe potențiometrul albastru și binențeles monitorizând

34
tensiunea de la ieșire cu ajutorul unui multimetru. Conectarea circuitul de al imentare se face
din direcția intrare (cu ajutorul celor două borne IN+ și IN -) iar tensiunea coborâtă se obține
în direcția ieșire (OUT+ și OUT -) conform figurii 3.13 de mai jos.

Figura 3.13 Modul coborâre tensiune LM2596

Partea de alimentare între componentele electronice a fost făcută cu ajutorul unei
multiprize de alimentare improvizată, a unor conectori și fire de conectare. Multipriza de
alimentare suplimentează numărul redus de porturi de alimentare disponibile la Arduino
UNO. Multipriza are do uă rânduri de pini fiecare cu câte 16 porturi, un rând pentru faza de
alimentare de 5V și un rând pentru faza de nul GND.

3.12 Proiectarea și realizarea componentei software a sistemului

Proiectarea și realizarea arhitecturii software necesare funcțion ării sistemului a fost
creată conform structurii prezentate în diagrama de program, codul sursă pentru placa de
dezvoltare Arduino UNO fiind atașat acestei lucrări în Anexa 1. În figura 3.14 este prezentată
diagrama de program pentru sistemul proiectat pen tru monitorizarea, alarmarea și
automatizarea unui site de telecomunicații.
Start
Declarare variabile globale: denumire pini utilizați, adresa MAC, adresa IP,
inițializare server HTTP pe port 80, alte variabile (status senzori)Declarare biblioteci
Declarare constante (praguri temperatură pentru climatizare)
Diagramă Setup
Declanșare procedură Timer1
(la interval de o secundă)
Diagramă intruziuneDeclanșare funcție principală “Loop”
Diagramă citire senzori
Diagramă control relee temperatură
Declarare variabilă locală “client” de tip EthernetClient ce verifică dacă
există client cu date de transmis ( client=server.available() )
client=trueDA NU
currentLineIsBlank=trueDelay 1 secundă
while
client.connectedDA NU
client.stopclient.availableDA NU
linie nouă și
currentLineIsBlank
=trueDA NU
Diagramă răspuns
HTML
break
linie nouă DA NU
currentLineisBlank=truemai există
caractere de citit
currentLineisBlank=falseDA NU

Figura 3.14 Diagramă de program

35
Structura programului este construită din mai multe elemente principale și cuprinde
partea de inițializare unde sunt d eclarate bibliotecile, constantele, variabilele globale care vor
fi apelate în cadrul programului [3]. Bibliotecile declarate sunt “Ethernet.h” și “AM2320.h” ce
sunt folosite pentru placa de rețea și pentru senzorul de temperatură și umiditate. Constantele
“VentMAX”, “VentMIN”, “C ăldurăMAX ” și “CăldurăMIN ” definite în partea de inițializare
sunt praguri de temperatură utilizate pentru partea de automatizare a climatizării. Variabilele
globale, sunt declarate pentru a putea fi apelate în cadrul programului, și conțin denumirile
pinilor utilizați, adresa MAC și adresa IP a plăcii de rețea, inițializarea serverului HTTP pe
portul 80 și alte variabile care se ocupă de starea senzorilor utilizați în proiect. După urmează
procedura de inițializare a programului c u ajutorul funcției “setup()” denumită Diagramă
Setup . Dup ă urmeaz ă declanșarea procedurii „Timer1” care este o buclă fără condiții de oprire
folosită la partea de intruziune în site descrisă de Diagrama intruziune. Programul conține și o
buclă principală “loop” care este o buclă fără condiții de oprire care citește senzorii utilizați în
proiect (Diagrama citire senzori), comandă partea de automatizare ce acționează releele de
încălzire și ventilație (Diagrama control relee temperatură). Apoi verifică condi ția existenței
clienților cu date de transmis iar dacă aceștia nu există așteaptă o secundă și după face un salt
la începutul buclei. Dacă aceștia există și condiția “currentLineIsBlank=true” este adevărată
verifică conectarea clienților la serverul HTML. Dacă găsește client conectat verifică dacă
este disponibil iar dacă nu este îndeplinită condiția execută comanda “client.stop” dup ă care
face un salt la începutul buclei.
Dacă răspunsul este afirmativ atunci verifică condiția dacă este disponibilă o linie nouă
care este goală. Dacă condiția “linie nouă și currentLineIsBlank=true” este adevărată serverul
trimite Diagrama răspuns HTML care se ocupă de afișarea paginii HTML folosită pentru
monitorizare și alarmare și după face break. După este verificată condi ția existenței unei linii
noi, iar dacă aceasta este goală ( “currentLineisBlank=true”) programul face un salt până la
condiția verificării existenței clienților conectați. Dacă mai există caractere de citit condiția
“currentLineisBlank=false” este îndeplin ită și după are loc saltul până la condiția verificării
existenței clienților conectați.

3.13 Diagramă Setup

Diagrama Setup este p rocedura de inițializare a programului și a fost realizată cu
ajutorul funcției “setup()”. De regulă funcția “setup()” est e apelată când se începe o schiță,
fiind utilizată pentru a inițializa variabile, modul de funcționare al pinilor sau pentru a începe
utilizarea bibliotecilor etc. Funcția “setup()” va fi executată o singură dată, după fiecare
pornire sau resetare a plăcii de dezvoltare Arduino. Funcția este executată atunci când placa
de dezvoltate Arduino primește alimentare cu tensiune electrică.

Start
StopDefinire mod de funcționare
al pinilor
(Input, Input_Pullup, Output)Pornire port Ethernet
Pornire Server HTML
Alocăm pinilor Output o
valoare inițială
Configurăm Timer1

Figura 3.15 Diagramă Setup

36
Conform figurii 3.15 cu ajutorul funcției prima dată am pornit por tul ethernet, urmat
de pornirea serverului HTML, urmat de definirea modului de funcționare al pinilor utilizați,
urmat de alocarea pinilor Output o valoare inițială și ultimul pas fiind configurarea lui
„Timer1” .
În cadrul programului software necesar func ționării sistemului proiectat am utilizat un
timer din cele trei timere încorporate de către Arduino Uno. “Timer1” este un cronometru de
16 biți adică poate stoca o valoare maximă a contorului de 65535. Un timer este un
cronometru sau un contor fiind o buc ată de hardware încorporată în controlerul Arduino.
“Timer1” este mai simplu spus un ceas și poate fi folosit pentru măsurarea evenimentelor de
timp. Cronometrul poate fi programat de către niște registre speciale și se pot configura și
trepte pentru crono metru, modul de funcționare și multe alte lucruri.
Odată ce cronometrul atinge valoarea maximă acesta se resetează la zero, procedura
numindu -se overflow. Aceasta înseamnă că la 16MHz, chiar dacă setăm comparatorul de
potrivire a comparării cu valoarea m aximă a contorului, întreruperile vor avea loc la fiecare
65,536 / 16,000,000 , rezultând obținerea întreruperilor la aproximativ 4 ms , fiind foarte util
pentru obținerea întreruperilor de doar o secundă. Utilizarea întreruperilor hardware cu
ajutorul tim erelor Arduino permit efectuarea unei sarcini la intervale foarte precise de timp,
indiferent de ce se întâmplă în restul codului programului.

3.14 Diagramă intruziune

Diagrama intruziune urmează să fie executată la declanșarea procedurii “Timer1” care
este o buclă fără condiții de oprire folosită la partea de intruziune în site. Procedura „Timer1”
se execută la interval de o secundă. Diagrama intruziune pornește cu citirea stărilor
variabilelor „AlarmStatus” și „DoorStatus” și se continuă cu trei părți: partea ce comandă
ledul RGB și buzzerul, partea ce determină starea sistemului de alarmă (dezarmat sau armat)
și partea ce determină starea ușii (deschisă sau închisă).

Citire AlarmStatus
Citire DoorStatus
DA NUStart
StopAlarmStatus=1
DoorStatus=0
LED RGB=Roșu
Buzzer=Pornit
Intruziune=1AlarmStatus=0
DoorStatus=0
Intruziune=0DA NU
LED RGB=AlbastruIntruziune=0DA NU
LED RGB=VerdeDA NUAlarmStatus=1
StatusAlarma=
”ARMAT” StatusAlarma=”DEZARMAT”
Buzzer=Oprit
Intruziune=0
DA NU
DoorStatus=1
StatusUsa=
”INCHISA”
Lumina este stinsă StatusUsa=
”DESCHISA”
Lumina este aprinsă

Figura 3.16 Diagramă intruziune

Conform figurii 3.16 de mai sus după pornirea procedurii se citesc stările variabilelor
„AlarmStatus” și „DoorStatus”. După citirea variabilelor se verifică dacă este îndeplinită
condiția “AlarmStatus=1” și “DoorStatus=0” ( alarma este armată și ușa este deschisă) . Dacă
condiția este adevărată se definește ledul RGB să fie roșu (intruziune), buzzerul să fie pornit

37
(alarma sonoră ce descurajează intruziunile neautorizate) și „Intruziune=1” (se definește
intruziunea). Dacă condiția nu este îndeplinită se verifică dacă este îndeplini tă condiția
“AlarmStatus=0”, “DoorStatus=0” și „Intruziune=0” (alarma este dezarmată, ușa este
deschisă și nu este intruziune). Dacă condiția este îndeplinită se definește ledul RGB să fie
albastru fiind echipă de intervenție în site. Dacă condiția nu este îndeplinită se verifică
condiția „Intruziune=0” iar dacă este îndeplinită se definește ledul RGB să fie verde (normal).
Partea ce determină starea sistemului de alarmă constă în verificarea condiției
“AlarmStatus=1”. Dacă răspunsul este afirmativ “Statu sAlarmă” este „ARMAT” iar dacă
răspunsul este negativ “StatusAlarmă” este „DEZARMAT”, buzzerul este oprit și
„Intruziune=0”. Partea ce determină starea ușii constă în verificarea condiției “DoorStatus=1”.
Dacă răspunsul este afirmativ “StatusUșă” este „ÎN CHISĂ” (iluminatul este stins) iar dacă
răspunsul este negativ “StatusUșă” este „DESCHISĂ” (sistemul de iluminat din site este
aprins).

3.15 Diagramă citire senzori

Citirea senzorilor este definită în cadrul codului programului cu funcția
“CitirePreluc rareInfoSenzori()” și este apelat ă la începutul declanșării funcției principale
“loop() ”. În figura 3.17 de mai jos este prezentată diagrama citire senzori.

Start
StopCitire nivel de apă (StatusApă)
Citire temperatură și umiditate
(StatusUmid și StatusTemp)
Delay 10 ms pentru citire senzoriCitire Ampermetru 1
Calcul Amp1 conform formulei
Citire Ampermetru 2
Calcul Amp2 conform formulei
Citire Voltmetru
Calcul Volt conform formulei

Figura 3.17 Diagramă citire senzori

După pornirea procedurii de citi re senzori se citesc pe rând stările nivelului de apă
(“StatusApă”), starea temperaturii și umidității („StatusTemp” și „StatusUmid”), starea
Ampermetrului 1 (calcul „Amp1” conform formulei, rezultatul obținut fiind în Amperi), starea
Ampermetrului 2 (calc ul „Amp1” conform formulei, rezultatul obținut fiind în Amperi), starea
Voltmetrului (calcul „Volt” conform formulei, rezultatul obținut fiind în Volți) și urmează o
întârziere (delay) de 10 ms necesară pentru citirea senzorilor.

3.16 Diagramă control rel ee temperatură

Partea de automatizare din sistemul proiectat se ocupă cu controlul releelor ce asigură
comanda asupra încălzirii și ventilației. Comanda sistemelor de încălzire și ventilație este
definită împreună cu citirea senzori în cadrul codului pro gramului cu funcția
“CitirePrelucrareInfoSenzori()” și este apelat ă la începutul declanșării funcției principale
“loop() ”. În codul programului în partea de inițializare au fost definite constantele
“VentMAX=28.5”, “VentMIN=28.0”, “C ăldurăMAX=27.9 ” și “CăldurăMIN=27.5 ” fiind
utilizate ca praguri de temperatură pentru partea de automatizare a climatizării.
În figura 3.18 de mai jos este prezentată diagrama control relee temperatură.

38

Start
Stop< CăldurăMINDA NU
Pornire
ReleuCaldură > CăldurăMAXDA NU
Oprire
ReleuCaldură < VentMINDA NU
Oprire
ReleuVentilație > VentMAXDA NU
Pornire
ReleuVentilație

Figura 3.18 Diagramă control relee temperatur ă

După pornirea procedurii de control relee temperatură se verifică condițiile de atingere a
pragurilor de temperatură în funcție de care se comandă releele “ReleuCăldură ” și
“ReleuVentilație ”. D acă valoarea citită a temperaturii este mai mică de 27.5°C
(“<CăldurăMIN ”) se pornește încălzirea iar dacă valoarea este mai mare de 27.9°C
(“>CăldurăMAX ”) se oprește încălzirea, dacă valoarea citită a temperaturii este mai mare de
28.5°C ( “>Vent MAX ”) se pornește ventilația iar dacă valoarea este mai mică de 28°C
(“<Vent MIN ”) se oprește ventilația.

3.17 Diagramă răspuns HTML

Afișarea paginii web care este folosită pentru monitorizare și alarmare în cadrul sistemului
proiectat este descrisă în cadrul diagramei răspuns HTML. Diagrama răspuns HTML conține
afișarea t uturor informațiilor pentru monitorizarea de la distanță și afișarea mesajelor de
alarmare în funcție de valorile primite de la senzori. În subcapitolele precedente au fost
prezentate citirile stării senzorilor și mesajele aferente fiecărui senzor care sun t afișate în
pagina web.
Pagina web a fost creată cu ajutorul limbajului HTML (HyperText Markup Language),
fiind memorată în memoria plăcii Arduino UNO și afișând textul predefinit în funcție de
valorile primite la un interval de reîmprospătare de 5 secund e [5]. HTML este simplu spus un
limbaj de marcare folosit pentru crearea de pagini web sau aplicații web. Cu ajutorul
limbajului pot fi prezentate texte, tabele, paragrafe, culori, fonturi sau imagini într -un format
dorit. Limbajul este dezvoltat pentru c rearea documentelor electronice numite pagini web,
crearea fișierelor HTML fiind simplă, putând fi realizată în cadrul unui editor de text
specializat sau a unui editor obișnuit.
Diagrama face parte din buclă principală “loop” și datele sunt trimise de că tre serverul web
către pagina HTML folosită pentru monitorizare și alarmare dacă condiția “linie nouă și
currentLineIsBlank=true” este adevărată.
După pornirea procedurii de răspuns HTML prima dată se trimite headerul HTML, unde
este setată reîncărcarea a utomate a paginii la 5 secunde, după se trimite titlul paginii definit
“Monitorizare site” unde este setată culoarea fundalului paginii ca fiind albastru deschis. După
se trimite textul “Proiect monitorizare site” și se trimite tabelul folosit pentru mesaj ele de
alarmare (partea de alarmare), unde este setat titlul tabelului “ Mesaje importante:” ambele
fiind aliniate pe mijlocul paginii și scrise cu font îngroșat. Mesajele de alarmă care sunt afișate
în tabel sunt afișate în funcție de anumite condiții.
În figura 3.19 de mai jos este prezentată diagrama răspuns HTML.

39

Figura 3.19 Diagramă răspuns HTML

Prima condiție care este verificată este “AlarmStatus=0”, “DoorStatus=0”, „Intruziune=0”
(ușă deschisă și alarmă dezarmată) iar dacă este îndeplinită este adaugat în tabel o coloană cu
mesajul „Echipă de intervenție în site.” După urmează verificarea condiției „Intruziune=1”
(ușă deschisă și alarmă armată) care atunci când este îndeplinită adaugă în tabel o coloană
colorată cu roșu cu mesajul „INTRUZIUNE!”. După urmează verificarea condiției
„StatusApă >150 ” (valoarea nivelului de apă depășește valoarea de 150) care atunci când este
îndeplinită adaugă în tabel o coloană colorată cu portocaliu cu mesajul „Nivel apă ridicat!”.
După urmează verificarea condiției „Amp1<0.2” (dacă valoarea curentului de intrare în
acumulator scade sub valoarea de 0.2A) care atunci când este îndeplinită adaugă în tabel o
coloană colorată cu roșu cu mesajul „Lipsă energie electrică de la rețea!”. După urmează
verificarea condiției „Am p1<0.2” (dacă valoarea curentului de intrare în acumulator scade sub
valoarea de 0.2A) care atunci când este îndeplinită adaugă în tabel o coloană colorată cu roșu
cu mesajul „Lipsă energie electrică de la rețea!”. După urmează verificarea condiției
„Statu sTemp<27” (dacă valoarea temperaturii este mai mică decât 27°C) care atunci când este
îndeplinită adaugă în tabel o coloană colorată cu galben cu mesajul „Temperatură joasă!”.
Ultima coloană posibilă din tabel este verificarea condiției „StatusTemp>29” (da că valoarea
temperaturii este mai mare decât 29°C) care atunci când este îndeplinită adaugă în tabel o
coloană colorată cu galben cu mesajul „Temperatură înaltă!”. Dacă condițiile de mai sus nu
sunt îndeplinite tabelul conține doar capul de tabel. După ce au fost verificare toate condițiile
pentru partea de alarmare urmează partea de afișare a informațiilor primite de la senzori
(partea de monitorizare).
Afișarea constă în adaugarea în partea din stânga a paginii ( imediat sub tabel) a
următoarelor informa ții:
– Status alarmă: ARMAT sau DEZARMAT ;
– Status ușă: DESCHISĂ sau ÎNCHISĂ ;
– Nivel apă: _ _ _ _ ;
– Temperatură (Celsius):_ _ . _ _ ;
– Praguri căldură (Celsius): 27.50 – 27.90 ;

40
– Praguri ventilație(Celsius): 28.00 – 28.50 ;
– Praguri alarmă de temp. (Celsius): <27 și >29;
– Umiditate (%RH): _ _ . _ _ ;
– Ain=_ . _ _ _ A (intrare acumulator) ;
– Aout=_ . _ _ _ A (ieșire acumulator) ;
– Vout= _ _ . _ _ _ V (ieșire acumulator).
În figura 3.20 de mai jos este prezentată diagrama de secvență a aplicației.

Figura 3.20 Diagram ă de secvență a aplicației

Procedura Timer1 se declanșează automat la un interval de o secundă, independent de
bucla principal de program, este inițializată în procedura de inițializare și comunică cu bucla
principal prin intermediul variabilelor globale. Toate informațiile afișate în pagina web de
monitorizare sunt în timp real iar reîmprospătarea datelor primite se face automat la un
interval de 5 secunde.

41
Capitolul IV – Testarea sistemului de monitorizare, alarmare și
automatizare

Operato rii de telecomunicații monitorizează întreaga rețea cu ajutorul centrelor de
operațiuni de rețea. Administratorii de rețea folosesc sistemele de monitorizare și alarmare
deoarece oferă informații despre starea echipamentelor, starea mediului ambiental din camera
tehnică, starea sistemelor de securitate a site -urilor și a camerelor tehnice folosite. Sistem ul de
monitorizare, alarmare și automatizare proiectat se poate folosi pentru a monitoriza de la
distanță starea echipamentelor, a instalațiilor și o detec ție a funcționării necorespunzătoare cât
mai promptă a echipamentelor dintr -un site de telecomunicații .
În acest capitol este prezentat sistemul de monitorizare, alarmare și automatizare
proiectat și realizat într -o machetă funcțională. Testarea sistemulu i proiectat a fost realizată
prin verificarea funcționării corecte a fiecărei componente a sistemului, verificarea afișării
corecte a datelor preluate de la senzori, verificarea funcționării dispozitivelor comandate în
cadrul proiectului de către placa Ard uino (partea de automatizare), verificarea trimiterii
datelor de către serverul web către clienții conectați, verificarea funcționarii afișării corecte în
cadrul paginii web de monitorizare și alarmare în funcție de scenariile posibile.
Pentru testarea fu ncționării machetei trebuie să alimentăm cu energie electrică macheta
site-ului de telecomunicații. Odată cu alimentarea echipamentelor din cadrul machetei, placa
de dezvoltare Arduino UNO începe să funcționeze conform programului software încărcat,
pinii conectați la modulele de senzori, de relee și la placa ethernet sunt inițializați. Placa de
dezvoltare pornește conexiunea ethernet și serverul web iar după verifică dacă sunt clienți
conectați. Administratorii de rețea se pot conecta la serverul web creat cu ajutorul IP-ului
192.168.1.122. Dacă clienții (administratorii) sunt conectați sunt trimise date pentru
monitorizare și mesaje de alarmare prin interfața ethernet către dispozitivul de comun icație
reprezentat în machetă ca fiind routerul wireless.
În figura 4.1 sunt prezentate macheta sistemului proiectat și realizat (în partea stângă)
și pagina web ce este folosită pentru monitorizare și alarmare (în partea dreaptă).

Figura 4.1 Machetă sistem și pagină web de monitorizare

4.1 Testarea părții sistemului ce asigură monitorizarea accesului în site

Accesul în site -uri și în camerele tehnice ale site -urilor precum și alarmarea
intruziunilor neautorizate este alt parametru important ce necesită atenția operatorilor de
telecomunicații. Datorită furt urilor din site -uri sau a vandaliză rii acestora, care sunt tot mai
întâlnite , accesul neautorizat poate duce la prejudicii însemnate atât direct opera torilor cât și
indirect clienților acestora prin întreruperea comunicațiilo r. Sistemul de monitorizare,

42
alarmare și automatizare a fost proiectat ținându -se seama de acestea și este compus din două
părți. Prima partea este cea de automatizare care asigură descurajarea intruziunilor
neautorizate prin pornirea alarmei sonore cu ajutorul modului buzzer folosit dacă este
intruziune. Automatizarea comandă pornirea iluminatului din site atunci când ușa este
deschisă și în funcție de starea accesului în site afișarea cu ajutorul led -ului RGB unei culor i
predefinite . A doua parte este cea de trimitere a datelor folosit e pentru monitorizare și
mesajele de alarmare către clienții HTML conectați.
În figura 4.2 sunt prezentate cele trei scenarii posibile privind starea accesului în site și
mesajele de monitorizare și alarmare aferente afișate de către sistemul proiectat.

Figura 4 .2 Starea accesului în site și mesajele de monitorizare și alarmare afișate

În primul scenariu ( partea din stângă a figurii ) ledul este de culoare verde și afișează
mesajele de monitorizare care înseamnă că uș a este închisă și alarm a poate fi armat ă sau
dezarmat ă. În al doilea scenariu ( partea din mijloc a figurii ), ledul este de culoare albastr ă,
sistemul de alarmare afișează un mesaj important ce anunță prezența unei echipe de
intervenție în site și sunt afișate mesajele de monitorizare care înseamnă că uș a este deschisă
și starea alarmei este dezarmată. În cel de -al treilea scenariu ( partea din dreapta a figurii ),
ledul este de culoare roșie, sistemul de alarmare afișează un mesaj important pe fundal roșu ce
anunță prezența unei intruziu ni în site și sunt afișate mesajele de monitorizare care înseamnă
că uș a este deschisă și starea alarmei este armată.

4.2 Testarea părții sistemului ce asigură monitorizarea și automatizarea mediului
ambiental

Monitorizarea stării mediului ambiental din camera tehnică a site -ului este făcută prin
monitorizarea nivelului de apă, monitorizarea temperaturii și a umidității. Nivelul de apă este
monitoriza t afișând în pagina HTML valoarea nivelului de apă citită iar sistemul de alarmare
afișează mesajul import ant pe fundal portocaliu dacă valoarea nivelului de apă depășește
valoarea de 150 . Starea nivelului de apă și mesajele de monitorizare și alarmare afișate sunt
prezentate în figura 4.3 de mai jos.

Figura 4 .3 Starea nivelului de apă și mesajele de m onitorizare și alarmare afișate

43
În primul scenariu (partea din stânga a figurii) se poate vedea că sistemul afișează
nivelul de apă având valoarea 19, această valoare reprezentând eroarea de măsurare a
senzorului folosit și nu este cazul alarmării unei po sibile inundații. În cel de -al doilea scenariu
(partea din dreapta) se poate vedea că este cazul unei inundații în site, sistemul afișează
nivelul de apă având valoarea 279 și partea de alarmare afișează mesajul important pe fundal
portocaliu că nivelul de apă este ridicat.
Temperatura și umiditatea sunt alți parametr ii ce trebuie monitoriza ți din cauza
efectelor negative ce le pot avea asupra echipamentelor prezente într -un site de
telecomunicații. Temperatura este monitoriza tă afișând în pagina HTML valoa rea temperaturii
citită iar sistemul de alarmare afișează mesajul important pe fundal galben dacă valoarea
temperaturii este conform pragurilor alarmei de temperatură. Imediat sub temperatură sunt
afișate pragurile de căldură, pragurile de ventilație, prag urile de alarmă de temperatură
utilizate în cadrul sistemului proiectat și umiditatea. Umiditatea este monitorizată afișând în
pagina HTML valoarea relativă citită a umidității. Starea temperaturii, umidității și mesajele
de monitorizare și alarmare afișat e sunt prezentate în figura 4.4 de mai jos.

Figura 4 .4 Starea temperaturii,umidității și mesajele de monitorizare și alarmare afișate

În primul scenariu ( partea din stângă a figurii ) temperatura are valoarea de 25.50 °C,
ceea ce înseamnă că temper atura este mai mică decât 27°C iar sistemul de alarmare afișează
un mesaj important pe fundal galben ce anunță că valoarea temperaturii este joasă și
umiditatea relativă are valoarea de 54.20. În cel de -al doilea scenariu ( partea din dreapta a
figurii ), temperatura are valoarea de 29.10 °C, ceea ce înseamnă că temperatura este mai mare
decât 29°C iar sistemul de alarmare afișează un mesaj important pe fundal galben ce anunță că
valoarea temperaturii este înaltă și umiditatea relativă are valoarea de 99.90.
Contr ol echipamentelor de ventilație și încălzire este automatizat . În funcție de valorile
de temperatură citite partea de automatizare acționează releele care comandă sistemele de
climatizare în funcție de pragurile de ventilație și căldură care au fost definite . Echipamentele
folosite pentru climatizarea automatizată se pot vedea în stare activă în figura de mai jos. În
figura 4.5 sunt prezentate radiatorul și ventilatorul folosite în cadrul machetei.

Figura 4 .5 Echipamentele de încălzire și ven tilație

Sistemul funcționează conform pragurilor de încălzire definite în felul următor:
încălzirea este pornită dacă valoarea citită a temperaturii este mai mică de 27.5 °C iar dacă
valoarea este mai mare de 27.9 °C încălzirea este oprită. Conform praguri lor de ventilație

44
definite sistemul funcționează în felul următor: ventilația este pornită dacă valoarea citită a
temperaturii este mai mare de 28.5 °C iar dacă valoarea este mai mică de 28 °C ventilația este
oprită.

4.3 Testarea părții sistemului ce asigur ă monitorizarea alimentării cu energie
electrică

Monitorizarea alimentării site -ului cu energie electrică în sistemul proiectat este făcută cu
ajutorul a doi senzori de măsurare a intensității curentului electric și un senzor de măsurare a
tensiunii elec trice. Primul senzor de intensitate Ain măs oară curentul de intrare în acumulator
și poate semnaliza eventualele întreruperi cu energia electrică furnizată de la rețea. Cel de -al
doilea senzor A out măs oară curentul de ieșire din acumulator și alături de se nzorul de
tensiune poate permite monitorizarea stării acumulatorului. Senzorul Vout măsoară tensiun ea
de ieșire din acumulator și ne permite determinarea stării de încărcare a acumulatorului. Prin
monitorizarea tensiunii de alimentare se pot evita evenimen te ce pot genera deranjamente sau
defecțiuni ale echipamentelor de comunicații ce au efect întreruperea serviciilor.
Monitorizarea alimentării este făcută afisând în pagina HTML a valorilor intensității
curentului de intrare în acumulator Ain, a intensităț ii curentului de ieșire din acumulator Aout
și a tensiunii de ieșire din acumulator Vout. Sistemul de alarmare afișează mesajul important
pe fundal roșu ce anunță lipsa energiei electrice de la rețea dacă valoarea curentului de intrare
în acumulator scade sub valoarea de 0.2A. Starea alimentării cu energie electrică și mesajele
de monitorizare și alarmare afișate sunt prezentate în figura 4. 6 de mai jos.

Figura 4 .6 Starea alimentării cu energie electrică și mesajele de monitorizare și
alarmare afi șate

În primul scenariu (partea din stânga a figurii) se poate vedea că sistemul afișează Ain
având valoarea de 0.684A, Aout având valoarea de 0.732A, Vout având valoarea de 12.414V
ceea ce înseamnă că acumulatorul este alimentat de la rețea, neafișând un mesaj important de
alarmare și acumulatorul are o stare bună deoarece tensiunea de alimentare are o valoarea mai
mare de 12V. În cel de -al doilea scenariu (partea din dreapta) se poate vedea că sistemul
afișează Ain având valoarea de 0.000A, Aout având va loarea de 0.684A, Vout având valoarea
de 11.706V ceea ce înseamnă că acumulatorul nu mai este alimentat de la rețea, partea de
alarmare afișează mesajul important pe fundal roșu ce anunță lipsa energiei electrice de la
rețea și acumulatorul este în stare d e descărcare deoarece tensiunea de alimentare este sub
valoarea de 12V.
Sistemul de monitorizare, alarmare și automatizare realizat a fost testat și funcționează
în parametri corespunzători deoarece atât fiecare componentă a sistemului cât și întregul
sistem funcțion ează și se comportă conform cerințelor aferente proiectării sistemului.

45
Capitolul V – Concluzii

Scopul principal al ac eastei lucrări a fost dezvoltarea unui sistem de monitorizare,
alarmare și automatizare folosit în site-urile de telecomunic ații. Sistemul proiectat ajută
operatorii de telecomunicații să obțină detalii în timp real privind starea echipamentelor ,
starea mediului ambiental din camera tehnică a site -ului în felul acesta monitorizarea poate fi
făcută de la distanță . Pe lângă parte a de monitorizare, partea de automatizare a sistemului
proiectat oferă posibilitatea automatizării instalațiilor de climatizare și partea de alarmare la
distanță a sistemului se ocupă cu afișarea de mesaje importan te în funcție de anumiți
parame trii predef iniți.
Sistemul de monitorizare, alarmare și automatizare oferă posibilitatea monitorizării de
la distanță ușurând munca administratorilor de rețea din cadrul NOC -urilor și oferind
posibilitatea unei monitoriz ări eficient e a telecomunicațiilor și a unei detecțiii a funcționării
necorespunzătoare cât mai promptă a echipamentelor dintr -un site de telecomunicații .
Cu ajutorul datelor obținute prin monitorizarea în timp real oferită de către sistemul
proiectat operatorii de telecomunicații pot obține costuri s căzute a le cheltuielilor operative
directe , generate datorită deranjamentelor care au efect nefuncționarea corespunzătoare a
echipamentelor sau cheltuielile indirecte prin nefurnizarea serviciilor către clienții abonați la
serviciile operatorului.
Selecț ia componentelor hardware a fost făcută datorită capacităților funcționale și
rentabilității sporite dar au fost luate în vedere și următoarele posibilit ăți: înlocuire a unor
funcții, modificarea sau dezvoltarea ulterioară a sistemului , ușurința și costul s căzut la care se
remediază o defecțiune a unei componente a sistemului.
Programul sistemului proiectat este prezentat în Anexa 1, el fiind proiectat să ofere
informații exacte despre stare a site-urilor de telecomunicații, să automatizeze instalațiile de
menținere a temperaturii ambientale din camera tehnică a site -ului, să descurajeze accesul
neautorizat, să funcționeze independent de intervenția omului , atât în partea de automat izare
cât și partea de afișare și alarmare a sistemului. Responsabilitățile om ului fiind doar ace lea de
monitorizare prin citire a mesajelor care oferă informații despre sta rea mediului ambiental,
starea diverselor echipamente și citirea mesajelor de alarmare în funcție de situațiile aferente
survenite .
Sistemul de monitorizare, ala rmare și automatizare proiectat este un sistem simplu,
format din mai multe module individuale lucru care îi conferă sistemului o implementare
facilă, deoarece este ușor de instalat, de modificat și de reparat. Modelul realizat în această
lucrarea a fost i mplementat cu un preț de cost mic, acesta îndeplinindu -și obiectivul și
datorită versatilității sporite a modelului, deoarece se pot adăuga ușor funcții noi, se pot
înlocui anumite module de senzori în funcție de cerințele clientului sau datorită modulari tății
se facilizează mult mentenanța sistemului. Sistemul poate fi adaptat cerințelor clienților în
funcție de nevoile de monitorizare și automatizare dorite, putându -se monitoriza și alți
parametrii specifici domeniului de telecomunicații.

46
Bibliografie

[1] Stanciu, I. R., Molnar -Matei, F., Sisteme de monitorizare și control în timp real .
Timișoara : Editura Eurostampa , 2013;
[2] Molnar -Matei, F., Sisteme încorporate . Notițe de curs , 2019;
[3] Ciocârlie, H., Universul limbajelor de programare, e diția a II -a rev izuită .
Timișoara : Orizonturi Universitare, 2013;
[4] Stanciu, R, Șorândaru C., Instrumentație virtuală, automatizări și control cu
calculatorul . Timișoara : Editura Eurostampa, 2015;
[5] Ciocârlie H., Universul limbajelor de programare, edi ția a II a rev izuită .
Timișoara : Orizonturi Universitare, 2013;
[6] Naghiu, F., Inginer ia programării. Notițe de curs , 2018;
[7] Lupșa, R. L., Rețele de calculatoare . Casa Cărții de Știința, 2008;
[8] Parasuraman, R., Mouloua, M., Automation and Human Per formance: Theory and
Applications . Lawrence Erlbaum Associates. Inc. , 1996;
[9] Shengwey, W., Intelligent Building and Building Automation . Spon Press, USA,
2010;
[10] Wilcher, D., Learn Electronics with Arduino . Apress, 2012;
[11] Nicolae, I., Monitoriza rea la distanță a proceselor industrial . Electronica de Azi,
2013;
[12] KMC Controls, Understanding Building Automation and Control Systems . White
Paper, 2012.
[13] Ularu, N., Bozeșan, A., Coșariu, C., Herman, L., Albu, M., Baba, M., Slavici , T.,
Ingineria programării și limbaje de programare . Notițe de curs, teme de laborator și proiect,
Timișoara, 2015;
[14] https://www.manufacturing.net/article/2014/08/past -present -history -remote –
monitoring ;
[15] https://en.wikipedia.org/wiki/Network_operations_center ;
[16] https://www.linkedin.com/pulse/evolution -network -operations -amitabh -sharma ;
[17] https://www.manufacturing.net/article/2014/08/past -present -history -remote-
monitoring ;
[18] https://www.intechopen.com/books/telecommunications -networks -current -status-
and-future -trends/access -control -solutions -for-next-generation -networks ;
[19] http://www.arduino.org/ ;
[20] https://www.robofun.ro/arduino/arduino_uno_v 3;
[21] https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShieldV1 ;
[22] https://www.circuito.io/blog/arduino -uno-pinout/ ;
[23] https://surtrtech.com/2018/12/23/measuring -temperature -and-humidity -using –
am2320 -dht12 -i2c-sensor/ .

47
Anexa I Programul sistemului de monitorizare , alarmare și automatizare

#include <Ethernet.h> // bibliotec ă pentru placa ethernet
#include <AM2320.h> // bibliotecă pentru senzorul de temp./umid. AM2320

//pentru activare mod Debug, trebuie șters comentari ul și se activeaza conexiunea serial
//#define DEVMODE 1

// declarare constante
const float VentMAX = 28.5; // prag maxim peste care ventilația pornește
const float VentMIN = 28.0; // prag minim sub care ventilația se oprește
const float CalduraMAX = 27.9; // prag maxim peste care căldura se oprește
const float CalduraMIN = 27.5; // prag minim sub care căldura pornește

// pini utilizați pentru dispozitivele conectate
// pinii digitali 10 – 13 sunt rezervați de placa Ethernet
// pinul digital 4 este rezervat de cititorul de card Micro SD,
// dar am facut bypass, fiind folosit de releul de ventilație
// Pinii A4 si A5 sunt utilizați de senzorul de temperatură și umiditate
int DoorPin=2; // pin digital micr oswitch ușă
int AlarmPin=3; // pin digital buton armare alarmă
int ReleuVentilatie=4; // pin releu răcire
int SpeakerPin=5; // pin digital difuzor buzzer
int ReleuCaldura=6; // pin releu încălzire
int Red = 7; // pin digital LED RGB – roșu
int Green = 8; // pin digital LED RGB – verde
int Blue = 9; // pin digital LED RGB – albastru
int WaterSensorPin=A0; // pin analogic ni vel apă
int AmpIn=A1; // pin ampermetru intrare acumulator
int AmpOut=A2; // pin ampermetru ieșire acumulator
int VoltOut=A3; // pin voltmetru ieșire acumulator

// variabile pentru placa de rețea
byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED}; // adresă MAC a plăcii de rețea
IPAddress ip(192, 168, 1, 122); // adresă IP
EthernetServer server(80); // inițializare server E thernet pe port 80 (HTTP)

// alte variablie
boolean Intruziune=false; // la intruziune, alarma nu se oprește când se închide ușa
int AlarmStatus; // buton armare alarmă; 0=dezarmat; 1=armat
int Doo rStatus; // buton ușă; 0=ușă deschisă; 1=ușă închisă
String StatusAlarma; // ARMAT sau DEZARMAT
String StatusUsa; // Închisă sau Deschisă
String StatusApa; // OK sau Inundație
float Status Temp; // temperatură în Celsius
float StatusUmid; // umiditate
AM2320 THsensor; // definim o variabilă pentru senzorul de temp./umid.
float Amp1=0; // citire Ampermetru intrare acumulator
float Amp2=0; // citire Ampermetru ieșire acumulator
float Volt=0; // citire Voltmetru ieșire accumulator

48

// procedură de inițializare program
void setup() {
#if defined(DEVMODE) // pornim comunicarea se rială și asteptăm deschiderea portului
Serial.begin(9600); // începem comunicarea serială la 9600 bps
while (!Serial) {;} // așteptăm conectarea portului serial (doar la porturi native USB)
#endif
Ethernet.begin(mac, ip); // pornim conexiunea Ethernet
server.begin(); // pornim serverul
#if defined(DEVMODE)
// transmitem pe portul serial IP -ul serverului
Serial.print("server is at ");
Serial.println(Ethernet.localIP());
#endif
// defin im modul de funcționare al pinilor folosiți
pinMode (DoorPin, OUTPUT); // pin microswitch
pinMode (AlarmPin, OUTPUT); // pin buton armare alarmă
pinMode (ReleuVentilatie, OUTPUT); // pin releu răcire
pinMode (SpeakerPin, OUTPUT); // pin difuzor buzzer
pinMode (ReleuCaldura, OUTPUT); // pin releu încălzire
pinMode (Red, OUTPUT); // pin LED RGB – roșu
pinMode (Green , OUTPUT); // pin LED RGB – verde
pinMode (Blue, OUTPUT); // pin LED RGB – albastru
pinMode (WaterSensorPin, INPUT_PULLUP); // pin senzor apă
pinMode (AmpIn, INPUT); // pin ampermetru intrare acumulator
pinMode (AmpOut, INPUT); // pin ampermetru ieșire acumulator
pinMode (VoltOut, INPUT); // pin voltmetru ieșire acumulator
// alocăm pinilor în mo dul de functionare OUTPUT o valoare inițială
digitalWrite(SpeakerPin, 1); // difuzor buzzer – oprit
digitalWrite(ReleuVentilatie,1); // ventilație oprită
digitalWrite(ReleuCaldura,1); // căldură oprită
digitalWrite(Red,0); // LED RGB – culoarea roșu – stins
digitalWrite(Green,0); // LED RGB – culoarea verde – stins
digitalWrite(Blue,0); // LED RGB – culoarea albastru – stins
// configurăm Timer1
noInterrupts(); // dezactivarea tuturor întreruperilor
TCCR1A = 0;
TCCR1B = 0;
TCNT1 = 65535; // preload timer
TCCR1B |= (1 << CS12); // 256 prescaler
TIMSK1 |= (1 << TOIE1); // enable timer overflow interrupt
interrupts(); // permite toate întreruperile
}

// procedură declanșată de TIMER1 folosită la partea de intruziune în site
ISR(TIMER1_OVF_vect){
// variabile pentru citire senzori
AlarmStatus=digitalRead(AlarmPin); // buton ar mare alarmă; 0=dezarmat; 1=armat
DoorStatus=digitalRead(DoorPin); // buton ușă; 0=ușă deschisă; 1=ușă închisă

49
// află m starea site-ului
if ((AlarmStatus)and(not DoorStatus)){ // roș u – intruziune
digitalWrite(Red,1);digitalWrite(Green,0);digitalWrite(Blue,0);
digitalWrite(SpeakerPin,0);Intruziune=true;
}
else if ((not AlarmStatus)and(not DoorStatus)and(not Intruziune)){ // albastru – intervenție
digitalWrite(Red,0 );digitalWrite(Green,0);digitalWrite(Blue,1);
}
else if (not Intruziune) { // verde – normal
digitalWrite(Red,0);digitalWrite(Green,1);digitalWrite(Blue,0);
}
// aflăm starea alarmei
if(AlarmStatus){StatusAlarma = "ARMAT";}
else {StatusAlarma = "DEZARMAT";digitalWrite(SpeakerPin,1);Intruziune=false;}
// aflăm starea ușii
if(DoorStatus){StatusUsa = "INCHISA";}
else {StatusUsa = "DESCHISA";}
}
// procedura de citire senzori si prelucrare date citite
void CitirePrelucrareInfoSenzori()
{
// citim senzor nivel apă
StatusApa=analogRead(WaterSensorPin);
// citim senzorul de temperatură și umiditate
#if defined(DEVMODE)
switch(THsensor.Read()) {
case 2: Serial.println("Temp. sensor: CRC failed");break;
case 1: Serial.println("Temp. sensor offline");break;
case 0: StatusUmid=THsensor.h;StatusTemp=THsensor.t;break;
}
#else
switch(THse nsor.Read()) {
case 2: break;
case 1: break;
case 0: StatusUmid=THsensor.h;StatusTemp=THsensor.t;break;
}
#endif
// citim senzorii de tensiune și curent
Amp1=abs((analogRead(AmpIn)/1024.0)*50 -25); // rezultat în Amperi
Amp2=abs((an alogRead(AmpOut)/1024.0)*50 -25); // rezultat în Amperi
Volt=abs((analogRead(VoltOut)/4.092)/10); // rezultat în Volți
delay(10);
// comandăm încălzirea și ventilația
if(StatusTemp<=CalduraMIN){digitalWrite(ReleuCaldura,0);} // porn im căldura
if(StatusTemp>=CalduraMAX){digitalWrite(ReleuCaldura,1);} // oprim căldura
if(StatusTemp>=VentMAX){digitalWrite(ReleuVentilatie,0);} // pornim ventilația
if(StatusTemp<=VentMIN){digitalWrite(ReleuVentilatie,1);} // oprim ventilația
}

50
// procedura ce se executa în buclă infinită
// aici se gaseste codul HTML și partea de server HTML
void loop() {
CitirePrelucrareInfoSenzori();
// aici începe partea de HTML
EthernetClient client = server.available(); // așteptăm clienții HTML
if (client) { // daca am găsit un client…
#if defined(DEVMODE)
Serial.println("client nou");
#endif
// o cerere http se termină cu un rând gol
boolean currentLineIsBl ank = true;
while (client.connected()) { // atâta timp cât clientul e conectat…
if (client.available()) { // și clientul există…
char c = client.read();
#if defined(DEVMODE)
Serial.write(c);
#endif
// dacă am ajuns la sfârșitul liniei (am primit un caracter pe o linie nouă)
// și linia este necompletată,
// solicitarea HTTP s -a încheiat, pentru a putea trimite un răspuns
if (c == ' \n' && currentLineIsB lank) {
// trimite un răspuns standard header http
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content -Type: text/html");
client .println("Connection: close"); //conexiunea va fi înch isă după finalizare răspuns
client.println("Refresh: 5"); // refresh automat al paginii la fiecare 5 secunde
client.println();
client.println("<!DOCTYPE HTML>");
client.println("<html><head><title>Monitorizare Site</title></head> <body style = ""
background -color:powderblue;"">");
client.println("<h1 style=""text -align:center;"">Proiect monitorizare site</h1>");
client.println("<table border = ""2"" align=""center"">");
client.println("<tr><th>M esaje importante:</th></tr>");
if ((not AlarmStatus)and(not DoorStatus)and(not Intruziune)) {client. Println("<tr><td>
Echipa de interventie in site.</td></tr>");}
if (Intruziune){client.println("<tr bgcolor=""#FF0000""><td>INTRUZIUNE!</td ></tr>
");}
if (StatusApa.toInt()>150){client.println("<tr bgcolor=""#FA8072""><td>Nivel apa
ridicat!</td></tr>");}
if (Amp1<.2){client.println("<tr bgcolor=""#FF0000""><td>Lipsa energie electrica de
la retea!</td></tr>");}
if (StatusTemp<27){client.println("<tr bgcolor=""#FFFFE0""><td>Temperatura
joasa!</td></tr>");}
if (StatusTemp>29){client.println("<tr bgcolor=""#FFFFE0""><td>Temperatura
inalta!</td></tr>");}
client.println("</table><br />");
client.print("Status alarma: ");client.print(StatusAlarma);client.println("<br />");
client.print("Status usa: ");client.print(StatusUsa);client.println("<br />");
client.print("Nivel apa: ");client.print(StatusApa);client.printl n("<br />");

51
client.print("Temperatura (Celsius): ");client.print(StatusTemp);client.println("<br />");
client.print("Praguri caldura (Celsius): ");client.print(CalduraMIN);client.print(" –
");client.print(CalduraMAX);client.println("<b r />");
client.print("Praguri ventilatie (Celsius): ");client.print(VentMIN);client.print(" –
");client.print(VentMAX);client.println("<br />");
client.println("Praguri alarma de temp. (Celsius): <27 si >29<br />");
client.pri nt("Umiditate (%RH): ");client.print(StatusUmid);client.println("<br />");
client.print("Ain=");client.print(Amp1,3);client.println("A (intrare acumulator)<br />");
client.print("Aout=");client.print(Amp2,3);client.println("A (iesi re acumulator)<br />");
client.print("Vout=");client.print(Volt,3);client.println("V (iesire acumulator)");
client.println("</body></html>");
break;
}
if (c == ' \n') {
// începem o nouă linie
currentLineIsBlank = true;
} else if (c != ' \r') {
// am obținut un caracter pe linia curentă
currentLineIsBlank = false;
}
}
}
delay(10); // acordă timp browser -ului să primească dat e
client.stop(); // închidem conexiunea client – server HTML
#if defined(DEVMODE)
Serial.println("client deconectat");
#endif
}
else{
delay(1000);
}
}

52
Anexa II Index figuri

Figura 2.1 Sistem de monitorizare, alarmare și automatizare a site -urilor ………………………….. ………………………….. ……………. 9
Figura 2.2 Site de telecomunicații ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 10
Figura 2.3 Centrul de operațiuni de rețea NOC ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 11
Figura 2.4 Sisteme de ventilație ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 12
Figura 2.5 Sistem d e aer condiționat ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 12
Figura 2.6 Sistem de încălzire ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 12
Figura 2.7 Sistem de securitate și automatizare a site -urilor ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 13
Figura 2.8 Sistem de securitate cu camere de luat vederi ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 15
Figura 2.9 Centrală de detecție a intruziunilor și a incendiilor ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 16
Figura 2.10 Acumulatori și modele de UPS-uri standard și rackabile ………………………….. ………………………….. ………………….. 17
Figura 2.11 Generator de curent cu panou de comandă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 19
Figura 3.1 Schemă bloc a sistemului de monitorizare, alarmare și automatizare ………………………….. ………………………….. …. 20
Figura 3.2 Placa de dezvoltare Arduino UNO ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 22
Figura 3.3 Arduino Ethernet Shield W5100 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 24
Figura 3.4 Senzorul de nivel de apă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 26
Figura 3.5 Senz orul de temperatură și umiditate AM2320 ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 27
Figura 3.6 Senzorul de curent ACS712 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 28
Figura 3.7 Senzorul de tensiune ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 29
Figura 3.8 Module relee și modul de conectare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 30
Figura 3.9 Microswitch și întrerupător cu două poziții ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 31
Figura 3.10 Modul buzzer activ și led RGB ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 31
Figura 3.11 Schemă de conectare senzori și relee ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 32
Figura 3.12 Schemă bloc a circuitului de alimentare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 33
Figura 3.13 Modul coborâre tensiune LM2596 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 34
Figura 3.14 Diagramă de program ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 34
Figura 3.15 Diagramă Setup ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 35
Figura 3.16 Diagramă intruziune ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 36
Figura 3.17 Diagramă citire senzori ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 37
Figura 3.18 Diagramă control relee temperatură ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 38
Figura 3.19 Diagramă răspuns HTML ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 39
Figura 3.20 Diagram ă de secvență a aplicației ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 40
Figura 4.1 Machetă sistem și pagină web de monitorizare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 41
Figura 4.2 Starea accesului în site și mesajele de monitorizare și alarmare afișate ………………………….. ………………………….. 42
Figura 4.3 Starea nivelului de apă și mesajele de monitorizare și alarmare afișate ………………………….. ………………………….. 42
Figura 4.4 Starea temperaturii,umidității și mesajele de monitorizare și alarmare afișate ………………………….. ………………… 43
Figura 4.5 Echipamentele de încălz ire și ventilație ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 43
Figura 4.6 Starea alimentării cu energie electrică și mesajele de monitorizare și alarmare afișate ………………………….. …….. 44