Sistema de Seguridad y Registro por Medio de Acceso Rfid para Modulo de Parqueadero de Bicicletas

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(1)SISTEMA DE SEGURIDAD Y REGISTRO POR MEDIO DE ACCESO RFID PARA MODULO DE PARQUEADERO DE BICICLETAS.. SECURITY SYSTEM AND REGISTER THROUGH RFID ACCES FOR BICYCLE PARKING MODULE.. Juan Felipe Garzón Adame Cristian Daniel Rodríguez Rodríguez Aldemar Fonseca Velásquez. Resumen: En este documento se describe el desarrollo de un sistema de seguridad y registro para un parqueadero de bicicletas por medio de un microcontrolador, el cual permite un correcto funcionamiento de todos los procesos involucrados en el sistema. Se utilizó el microcontrolador PIC 18f4550, este se usó para la recepción de los datos del módulo RC522 utilizado en el sistema de ingreso, y con este se realiza la lectura de las tarjetas RFID que son las que determinan el ingreso o salida de un usuario, igualmente el microcontrolador realiza una visualización en una LCD 16x2 y también tiene tres indicadores para saber el estado en el que se encuentra el parqueadero (ingreso, ocupado y salida), además una comunicación serial RS232 entre el microcontrolador y un módulo WI-FI NODEMCU ESP-8266 el cual se configuro como servidor para subir datos a la plataforma FIREBASE de Google. Se realizó también una aplicación Android desarrollada en ANDROID STUDIO para móviles con sistema operativo Android con una versión superior a 5.1 en la que se visualiza los datos de registro del usuario en tiempo real y podrá ser monitoreada por un personal de seguridad. El sistema de seguridad por medio del solenoide es vulnerable y se debería implementar un sistema más compacto, además del espacio utilizado para cada bicicleta también debe estar sometido a más . Estudiante Tecnología en Electrónica. Universidad Distrital Francisco José de Caldas – Facultad Tecnológica. Email: [email protected]  Estudiante Tecnología en Electrónica. Universidad Distrital Francisco José de Caldas – Facultad Tecnológica. Email: [email protected]  Ingeniero Electrónico, Especialista Teleinformática, Magister Ingeniería Biomédica. Universidad Distrital Francisco José de Caldas – Facultad Tecnológica. E-mail: [email protected].

(2) pruebas para así tener un modelo más sencillo y para espacios más reducidos. La base de datos cumple las funciones propuestas, pero su interfaz podría pensar en mejorarse.. Palabras Clave: Sistema de seguridad, RIFD, Conexiones inalambricas, Android.. Abstract: This document describes the development of a safety and registration system for a bicycle parking area by means of a microcontroller, which allows a correct operation of all the processes involved in the system. The microcontroller PIC 18f4550 was used, this was used to receive the data of the RC522 module used in the system of entry, and with this is made the reading of the RFID cards that are the ones that determine the entry or exit of a user, also the microcontroller makes a display on a 16x2 LCD and also has three indicators to know the state in which the parking lot is (input, busy and output), plus a serial communication RS232 between the microcontroller and a module WI-FI NODEMCU ESP -8266 which was configured as a server to upload data to Google's FIREBASE platform. An Android application was also developed in ANDROID STUDIO for mobile phones with Android operating system with a version superior to 5.1 in which the user registry data is visualized in real time and can be monitored by security staff. The safety system by means of the solenoid is vulnerable and a more compact system should be implemented, in addition to the space used for each bicycle it should also be subjected to more tests in order to have a simpler model and for smaller spaces. The database fulfils the proposed functions, but its interface could think about improving itself. Keywords: Security system, RIFD, wireless networks, Android.. 1. Introducción El uso de medios alternativos de transporte como la bicicleta está creciendo en Bogotá, pero a medida que va aumentando se observa que la ciudad no está preparada para este tipo de transporte ya que no hay lugares óptimos para estacionar y además son lugares poco seguros para los usuarios de bicicletas. Por tal motivo se diseñara e implementar un prototipo de aparcamiento para bicicletas automatizado, para brindar tanto al usuario como al administrador un servicio de seguridad y registros del estacionamiento..

(3) Se diseñó un dispositivo con acceso por medio de tarjetas RFID esto para contener el registro de cada persona tanto como de entrada y salida, la interacción entre el usuario y la maquina se da mediante una LCD 16x2, leds indicadores, y una aplicación Android de monitoreo a distancia vía WI-FI a través de la plataforma FIREBASE de Google Services. En el sector de parqueaderos para carros se ha visto la implementación de la tecnología, es bastante visto en centros comerciales utilizar tecnología con tarjetas de chip, que lo que hacen es al ingreso dar una tarjeta y por el tiempo transcurrido durante su estadía, cobran de acuerdo a una tarifa. En el caso de las bicicletas solo en algunas partes del mundo ya se tienen en cuenta, estos parqueaderos también se manejan por tarjeta pero la automatización es más avanzada, en el caso de Bigloo un sistema de parqueadero de bicicletas en España, se recibe la bicicleta y por medio de un brazo robótico, se organizan las bicicletas de forma automática, para el caso de Bogotá esto aún no se tiene en cuenta, ya que al ir de un lugar a otro los bici parqueaderos encontrados son de Transmilenio, que no se encuentran en todas las estaciones pero que por ejemplo en el portal de las Américas, su registro es por medio de código de barras que va pegado en cada bicicleta, pero su sistema de seguridad sigue siendo de manera manual y no ofrece un método organizado [1],[2],[3],[4],[5],[6] . 2. Metodología 2.1. Construcción de parqueadero Para realizar la construcción del parqueadero para una bicicleta es necesario tener en cuenta varios factores como la medida de la bicicleta. Una bicicleta para una persona puede llegar a medir de largo desde 1,00m hasta 2,10m en una medida estandarizada, de alto pueden ir desde 0,60m hasta 1,20m y de ancho de 0,60m hasta 0,80m esto dependiendo del largo del manillar y los pedales. También se tiene que tener en cuenta el peso de la bicicleta una bicicleta puede llegar a pesar desde 5kg hasta 22kg esto sin salirse de proporciones. Estos valores de medida y peso están sujetos al ciclista, ya que al ser más corpulento o tener una estatura mayor, el peso y sus dimensiones ascienden [7][8]..

(4) 2.2. Diagrama de bloques del parqueadero.. LCD E INDICADORES. SELENOIDE. PIC 18F4550. ESP 8266. LECTOR MFRC522 RELOJ DS1307. FIREBASE. APLICACIÓN ANDROID. Figura 1. Diagrama de bloques parqueadero para bicicleta. Autoría propia. 2.3. Diseño del parqueadero El parqueadero es un espacio para una bicicleta como se muestra en la figura 2, para esto se realizó un módulo en acero el cual en algunas partes está hecho con perfiles de acero y en otras partes es hueco..

(5) Figura 2. Medidas parqueadero para bicicleta. Autoría propia.. Se diseñó además una caja de acrílico para poner los circuitos impresos realizados, está ubicada en la parte de ingreso al parqueadero, en esta caja se da la lectura de las tarjetas para el ingreso o salida..

(6) Figura 3.Ubicación elementos. Autoría propia.. Por ultimo en la figura 3 se puede observar el solenoide que va en la parte superior, para asegurar la llanta delantera de la bicicleta.. 2.4. Lector de tarjetas RFID MFRC522 Se utilizó un lector de tarjetas RFID RC522 que está en la figura 4, el cual está al interior de la caja de circuito como se observa en la figura 3. El módulo utiliza 3.3V como voltaje de alimentación y se controla a través del protocolo SPI, por lo que es compatible con casi cualquier microcontrolador. El RC522 utiliza un sistema avanzado de modulación y demodulación para todo tipo de dispositivos pasivos de 13.56Mhz. Su temperatura de operación es de -20 a 80ºC y para que opere de manera correcta tiene un rango de humedad que esta entre: 5%-95%, además maneja una velocidad de SPI 10Mbit/s [9]..

(7) Figura 4.Módulo MFRC522 [10].. 2.5 Etapa de potencia Se diseñaron circuitos para la conmutación de las señales entregas por el PIC 18F4550 ya que este entrega 5VDC pero se necesitan al menos 12VDC para la activación de relés, así mismo se garantiza la protección del microcontrolador contra corrientes parasitas los cuales entregaran el pulso a los actuadores; a continuación en la figura 5 se observa el circuito utilizado para la activación del solenoide.. Figura 5.Circuito de potencia. Autoría propia..

(8) 2.6.. 5V. Alimentación del sistema. PIC 18f4550 y LCD. 5V. Alimentación 110 voltios. Cargador 12v. ESP 8266. Reguladores MFRC522 3.3v. Solenoide. Actuador 12V. Figura 6.Alimentación de sistema. Autoría propia.. En la figura 6 se observa la distribución de energía. Se utilizó una toma eléctrica (110v) a la cual se le conecta un cargador de 12V y este 3 reguladores dos de 5V y uno de 3.3v cada uno explicado en la imagen 6.. Para la parte de potencia. simplemente se envió los 12V al actuador sin regulador. 2.7.. Transmisión de datos. RS232 serial. PIC 18f4550. Wi-Fi. ESP 8266. FIREBASE. Protocolo SDI. MRFC522 Figura 7.Transmisión de datos. Autoría propia.. El microcontrolador recibe lo datos del lector RFID por medio de protocolo SPI y en este se realiza la auto asignación de cada usuario, se envían los datos de cada usuario mediante RS232 serial al módulo ESP 8266 el cual hace la recepción y los sube a la plataforma Firebase, con este último se generan llaves en la base de datos, en donde se.

(9) puede ver la información de cada usuario, esta es la descripción de la figura 7 que muestra todo el esquema de transmisión de datos.. 2.8.. Aplicación Android. Se realizo una aplicación Android para Smartphone que funciona con un sistema operativo 4.2 o superior en donde se generó en primera instancia una vista previa del acceso de la aplicación, donde se solicita el ingreso de un correo y contraseña registrado como se observa en la figura 8, posteriormente al ingresar a la aplicación se obtiene una nueva vista en donde se ve en la figura 9, vemos diferentes interacciones, dependiendo el rol en el que entremos. Se tiene la vista de los registros personales o de usuario figura 10, que mostrara, un serial, código o número correspondiente a cada persona, con fecha, hora y nombre. También hay una parte de noticias para notificar cualquier información a los usuarios figura 11, una vista de administrador figura 12, donde solo es posible ingresar con una clave que solo en mismo administrador conoce al igual que el botón de seguridad, donde se tendrá en el administrador una visualización de la sesión en Firebase correspondiente a la aplicación, donde tendrá todo el control interno de esta información, y en la vista de seguridad es el registro de todas las personas en general, que también por medio de una clave se accederá a esta vista ya que no es para todos..

(10) Figura 8.Ingreso aplicación. Autoría propia.. Figura 9.Menú de selección. Autoría Propia..

(11) Figura 10.Registro personal de cada usuario. Autoría propia.. Figura 11.Noticias e información importante. Autoría propia..

(12) Figura 12.Vista administrador base de datos. Autoría Propia.. 3. Pruebas y resultados En las pruebas realizadas se dejó el sistema operando y no se muestra ningún tipo de percance, el lector puede realizar la lectura de una sola tarjeta y al intentar con dos tarjetas genera un error y no se accede al sistema, también en el caso de ingresar con otra tarjeta no registrada se mostrara un error en la LCD. El lector RC522 tiene poco alcance su alcance esta entre 20mm hasta 400mm, solo a estas distancias logra la lectura eficiente de la tarjeta o tag que se presente. El módulo ESP8266 funciona con 5v pero su inicio se demora entre 5 a 10 segundos ya que tiene que conectarse a una red Wi-Fi estable, desde el momento en que esté conectada ya se podrán enviar los datos a la base de datos. Las pruebas correspondientes a la aplicación Android fueron las de crear tablas y extraer la información desde la base de datos de firebase, para ser visualizada en tablas, con los datos requeridos. Tener un ingreso a la aplicación de forma segura, donde solo el administrador controla quien está inscrito y por ente quien puede ingresar, tener una parte de noticias donde se actualice cada vez que sea necesario y una forma sencilla de manejar toda la interfaz de usuario..

(13) Se logro tener seguridad al momento de dar ingreso a la aplicación, se logró extraer datos de Firebase y levarlos a la aplicación, se realizaron varios filtros para buscar datos de una persona en específico y se logró tener una actualización en tiempo real de las entradas y salidas de cada usuario, visualizadas en la base de datos. En la figura 13 se puede observar los registros de una persona en la cual se ven el código asignado en este caso es 29, la fecha y hora, en la parte izquierda están los datos de entrada y en la parte derecha los datos de salida, también se puede ver el nombre de la persona.. Figura 13.Tabla base de datos. Autoría propia.. Se realizaron pruebas a la estructura donde se rectificó que cualquier rueda de bicicleta ingresara sin tener algún problema, al igual que soporte el peso de cualquiera de estas y que el techo de la estructura también protegiera toda la bicicleta, igual que la parte del gancho y del seguro, se diseñó y se hizo una opción o propuesta de seguro para esta estructura, donde se podría utilizar algún otro diseño si se quiere instalar, el cual evita que la bicicleta sea extraída ilegalmente, teniendo así confianza en la funcionalidad del sistema.. 4. Conclusiones •. El sistema instalado en la estructura funciona bien con la aplicación Android, ya que hay una actualización inmediata de cualquier información, sea datos de usuario o noticias, haciendo de esta manera que la aplicación sea confiable y en el tiempo real visualizar datos o registros.. •. Se debe tener en cuenta el espacio a utilizar y como sería su producción en masa.. •. Con la implementación del Lector RFID RC522 se puede ver la rápida velocidad de lectura, puede que su alcance no sea el mejor pero si su velocidad de transmisión de datos..

(14) •. El solenoide necesariamente utiliza un sistema de potencia ya que la señal del pic 18f4550 al ser alimentado por 5v su salida oscila entre 3.5v y 4.8v por tal razón no es suficiente para la activación del solenoide.. •. La estructura soporta cualquier tipo de bicicleta, aunque por cuestiones de diseño y materiales utilizados tiende a tener movimientos, es segura y logra lo que se quiere.. •. La estructura se construyó y se tienen dos partes, que son la mitad superior e inferior, para ser menos difícil el traslado de ella, sabiendo que su altura es de aproximadamente 2.30m.. 5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1]. C. Pardo, A. Caviedes, and P. Calderón, “Estacionamientos para bicicletas: Guía de elección, servicio, integración y reducción de emisiones,” p. 62, 2013.. [2]. D. Teodorović and P. Lučić, “Intelligent parking systems,” Eur. J. Oper. Res., vol. 175, no. 3, pp. 1666–1681, 2006.. [3]. E. L. Olivares, “Estacionamiento Automatizado con Tecnología RFID,” Concienc. Tecnológica, no. 42, pp. 71–73, 2011.. [4]. “Bigloo.” [Online]. Available: http://www.bigloo.info/es/producto/. [Accessed: 12-Oct2016].. [5]. “Biceberg.” [Online]. Available: http://www.biceberg.es/m_producto.htm.. [6]. J. E. Olaya Chacon and N. A. Pintor Velandia, “Parqueadero de bicicletas automatizado,” 2013.. [7]. S. C. Van der Spek and N. Scheltema, “The importance of bicycle parking management,” Res. Transp. Bus. Manag., vol. 15, pp. 39–49, 2014.. [8]. BAHAMÓN GONZALEZ EDGAR ANDRÉS, “PLAN DE NEGOCIOS PARA IMPLEMENTAR UN SISTEMA DE CICLO PARQUEADEROS PARA LOS USARIO DE TRANSMILENIO.,” 2010.. [9]. N. X. P. Semiconductors, “MFRC522 Standard performance MIFARE and NTAG.

(15) frontend,” no. April, 2016. [10]. T. Rfid et al., “Arduino Module RFID Model : RC522.”. 6. Anexos. Imagen 1. Bicicleta en su posición de parqueo..

(16) Imagen 2. Sistema de seguridad.. Imagen 3. Ingreso y salida del sistema..

(17) Imagen 4. Parqueadero para bicicleta..

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