Разработка программно-аппаратного комплекса для удаленного контроля почтовой корреспонденции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В данной выпускной квалификационной работе разработан прототип умного почтового ящика, удаленного сетевого устройства для контроля почтовой корреспонденции.

Проведенный анализ существующих умных почтовых ящиков позволил выявить их преимущества и недостатки и предложить новый метод уведомления адресата о доставке почтовой корреспонденции.

Разработанный программно-аппаратный комплекс позволит адресату знать не только о получении корреспонденции, но и о его источнике, и о его содержании. Это устройство может быть использовано не только дома, но и во многих других местах на различных крупных и малых предприятиях, в том числе и в ВУЗе.

Целью данной разработки является создание архитектуры и программного обеспечения аппаратного комплекса.

Для получения уведомления о доставке планируется использовать смартфон или компьютер с доступом к сети Интернет. Питание устройства осуществляется посредством кабеля Ethernet.

Для достижения поставленной цели

- разработано техническое задание;

- определены функциональные возможности будущего прототипа;

- подобрано оборудование для проектирования модулей;

- разработано программное обеспечение.

При проектировании учтены эффективность, эксплуатационная надежность и простота конфигурации устройства, с соблюдением всех государственных стандартов и норм Российской Федерации.

Для реализации архитектуры умного почтового ящика выбран одноплатный компьютер Raspberry pi2b и роликовый сканер MobileOffice S400. Питание устройства и сеть организованы с помощью витой пары, в которой 8 проводов: по четырем подается сеть, по другим четырем питание с помощью технологии Power over Ethernet. Данное технологическое решение позволяет установить Умный почтовый ящик в местах, удаленных от розеток, например: на улице, в подъезде и т.п.

Принцип работы устройства основан на отправке сообщения адресату на электронный почтовый ящик с вложением в виде сканированной копии письма.

В работе также рассмотрен вариант модификации прототипа. Для контроля затрат на электроэнергию и доступа в сеть предлагается использовать POE инжектор, который позволит контролировать производительность одноплатного компьютера, его температуру, память и нагрузку на центральный процессор.

Разработанный умный почтовый ящик должен будет обеспечивать конфиденциальность и целостность почтовой корреспонденции. Он удовлетворяет требованиям эффективности, эксплуатационной надежности и легкости конфигурации. Использованные технологии являются конкурентоспособными и новыми в своей области. Почтовый ящик отвечает всем требованиям, чтобы войти в систему "умный дом".

Современные цифровые информационные IP-технологии стремительно проникают во все сферы человеческой жизнедеятельности. Разнообразные высокотехнологичные гаджеты, доступные людям с разным уровнем дохода, позволяют сделать жизнь более активной, насыщенной и комфортной. Простые и рутинные операции благодаря цифровым технологиям можно автоматизировать, а привычные предметы сделать "умными". Например, многие каждодневные заботы: закупка продуктов, приготовление пищи, открытие и закрытие гаражных ворот и даже проверка почтового ящика на наличие корреспонденции может происходить без непосредственного участия человека.

На сегодняшний день система "умного дома" получила достаточно широкое распространение. Она представляет собой интеллектуальный комплекс, позволяющий удаленно управлять электроприборами как в помещении, так и на прилегающей территории, и включает в себя множество полезных функций:

- систему отопления;

- систему водоснабжения;

- системы управления бытовыми приборами;

- систему безопасности

и многое другое.

Одной из таких функций мог бы стать "умный почтовый ящик", который позволит владельцу своевременно узнавать не только о поступлении корреспонденции и ее источнике, но и о ее содержании. Данный девайс мог бы быть использован не только дома, но и на различных крупных и малых предприятиях.



1. Обзорно-аналитическая часть

1.1 Постановка задачи

Задача данной выпускной квалификационной работы состоит в программной и аппаратной разработке комплекса, оповещающего адресата о поступлении корреспонденции и ее содержании. В качестве устройства оповещения планируется использовать смартфон, имеющий доступ к сети Интернет.

Программно-аппаратный комплекс должен осуществлять сканирование почтовой корреспонденции. Также должна быть обеспечена возможность отправки отсканированного документа на одноплатный компьютер и email получателя.

Для полноценного контроля почтовой корреспонденции разработанная система не должна подвергаться механическим воздействиям при эксплуатации.

В состав программно-аппаратного комплекса входят:

1. Одноплатный компьютер.

2. Роликовый сканер.

При проектировании необходимо учитывать экономичность, надежность эксплуатации и простоту настройки устройства, соответствие всем нормам и ГОСТ РФ.

1.2 Обзор аналогов разрабатываемого устройства

На сегодняшний день электронные средства коммуникации: телефон, социальные сети, электронная почта - вышли на первый план. Архаичный "физический" способ сообщения в виде писем на бумаге с марками и конвертами отошел на второй план. Однако в отдельных случаях возникает необходимость отправки бумажной корреспонденции. На стыке возможностей традиционного и электронного способа связи возникла идея создания умного почтового ящика.

В настоящее время в мире существует несколько вариантов данного устройства, представленные в табл.1:

Таблица 1. Сравнительные характеристики умных почтовых ящиков

Наименование	Страна-производитель	Панель управления	SMS-опове-щение адреса-та	Сортировка корреспонденции	Сенсорная панель	Антиспам
Smart Mail Box	Корея	+	+	+	-	-
ParcelHome	Бельгия	+	+	-	-	-
Google Smartbox	США	-	+	+	+	+
Mr. Postman	США	-	+	-	+	-

1. Smart Mail Box - корейский концепт цифрового ящика, созданный дизайнерами Yun Young Ho, Lee Hyung Sub и Ahn Young Gun [1] представлен на рис.1.

Рис. 1. Smart Mail Box



Основное его назначение - заменить множество почтовых ящиков многоквартирного дома, высвободив значительную площадь помещения.

Он представляет собой круглый корпус с двумя отверстиями. Почтальон вводит номер квартиры и вкладывает письмо в верхнее отверстие. Письма попадают в сегменты кругового барабана, размещенного внутри почтового ящика. Адресат получает сообщение на смартфон о доставке почты. Для изъятия корреспонденции необходимо ввести пароль и номер квартиры. Барабан Smart Mail Box совместит нужную ячейку с отверстием внизу, и почта попадает в руки хозяина.

2. ParcelHome - бельгийский вариант умного почтового ящика [2] представлен на рис.2.

Рис. 2. ParcelHome

Он предназначен для защиты почтовой корреспонденции путем системы блокировки низкой мощности. Для получения доступа почтальон должен ввести на своем смартфоне код разблокировки или отправить SMS-сообщение. При наличии на смартфоне NFC-соединения, можно просто провести своим устройством перед ящиком. После этого он получает возможность положить письма и закрыть ящик.

Почтовый ящик посылает сигнал на телефон владельца о доставке почты. Доступ адресата осуществляется аналогичным образом. В настоящее время ParcelHome проходит тестирование крупными компаниями перевозчиками: DHL и TNT, осуществляющими доставку заказов интернет-магазинов. Таким образом, его можно использовать не только для доставки почты, но и для доставки покупок.

3. Google Smartbox - существует лишь в форм-факторе, популярном среди жителей США и рассчитанном на установку перед частным домом [3], его модель представлена на рис.3.

Рис. 3. Google Smartbox

Принцип работы устройства также основан на отправке сообщения владельцу о доставке почты. Управление устройством осуществляется не только с помощью смартфона, но и с помощью сенсорной панели. По сути Google Smartbox представляет собой мини-компьютер, оснащенный операционной системой Android со всеми приложениями, которые доступны на этой платформе.

Есть у данной модели и свои отличительные особенности:

- возможность поддержания заданной температуры внутри, что может быть очень удобно, например, в регионах с холодным климатом;

- возможность сортировки писем по тематическим папкам;

- наличие спам-фильтра, который не позволит вбросить многочисленные рекламные листовки и буклеты. Попытка такого вброса вызовет слабый электрический разряд, который наверняка отпугнет назойливого рекламодателя.

4. Mr. Postman - разработка команды из города Атланты (США) под именем Simple Elements [4] представлена на рис.4.

Рис. 4. Mr. Postman

Это дизайн-концепт умного почтового ящика на солнечных батареях, представляющий собой полноценный мини-компьютер Rasberry Pi с Wi-Fi модулем, через который он подключается к интернету. Он имеет сенсоры, которые "чувствуют" посылку или бандероль и с помощью sms-сообщения оповещают адресата о доставке корреспонденции. Открывается и закрывается Mr. Postman дистанционно с помощью смартфона.

1.3 Выбор программных и аппаратных компонентов

1.3.1 Оценка требований

Для решения задачи необходимо следующее оборудование:

одноплатный компьютер;

роликовый сканер;

соединение с Internet.

Требования к функциональным характеристикам аппаратно-программного комплекса:

проектируемое устройство должно корректно (без сбоев) функционировать;

все действия по сканированию и отправке электронной версии почтового сообщения должны осуществляться по нажатию одной кнопки на управляющей панели сканера автоматически;

устройство должно быть ориентировано на потребителей, обладающих стандартными навыками пользователя.

1.3.2 Выбор одноплатного компьютера

На сегодняшний день существует около 50 плат, отличающихся по своим характеристикам и ценам. Рассмотрим сравнительные характеристики 5 из них, которые представлены на рис. 5:

Рис. 5. Сравнительные характеристики одноплатных компьютеров

Одноплатные компьютеры (SBC, англ. single-board computer) представляют собой печатную плату, на которой размещены все необходимые для функционирования модули, такие как микропроцессор, оперативная память, системы ввода-вывода и другие. Они не нуждаются в установке дополнительных периферийных плат, что делает их незаменимыми для использования в компактных устройствах. [5]

Приоритетными критериями в выборе платы для данного проекта становятся:

Габариты

Использование флеш-карты с возможностью установки на неё любой, специально подготовленной, операционной системы.

Цена.

В ходе сравнения представленных моделей и, исходя из требуемых характеристик для проектирования, был выбран одноплатный компьютер Raspberry pi2b, представленный на рис.6 и рис.7, на базе чипа Broadcom BCM2836, оснащенный 4-ядерным процессором Cortex A7 с частотой 900 МГц и оперативной памятью 1 ГБ.

Рис. 6. Raspberry pi2b



Рис. 7. Raspberry pi2b (оборот)

1.3.3 Выбор роликового сканера

Роликовый (рулонный) сканер предназначен для создания электронных копий почтовой корреспонденции и оптического распознавания символов. Принцип работы такого сканера заключается в протягивании документа через устройство с одновременным его сканированием.

При выборе роликового сканера следует обратить внимание на технологию, которую он использует. Их две (представлены на рис.8): CIS (Contact Image Sensors) и CCD (Charge-Coupled Device). Сравнительные характеристики технологий представлены в табл.3.

Рис. 8. Технологии роликового сканера



Таблица 3. Сравнительные характеристики технологий CIS и CCD

CIS	CCD
Точность сканирования
Очень высокая, так как свет после отражения от оригинала сразу попадает на датчик.	Низкая, т.к. свет после отражения от оригинала проходит через линзы, претерпевая искажение.
Чувствительность к внешним воздействиям
Не чувствителен, “эффект склейки” отсутствует.	“Эффект склейки” возникает достаточно часто, т.к. оптическая система очень чувствительна к термическим и механическим воздействиям.
Срок службы источника света
Линейка LED, находясь в режиме ожидания, отключена, поэтому срок службы достаточно высок, около 50000 часов.	Флуоресцентная лампа находится во включенном режиме постоянно, вследствие чего ее ресурс достаточно низкий - примерно 8000 часов.
Время выхода в готовность
Линейка LED не нуждается в дополнительном времени выхода на режим, поэтому готовность сканера к мгновенная.	Флуоресцентная лампа должна нагреться. Для этого требуется около 1 часа, в противном случае возможно искажение цвета.
Глубина резкости
Небольшая, т.к. датчики близко расположены к оригиналу.	Большая, т.к. отраженный свет проходит около метра от объекта до датчиков.
Размер и масса сканера
Небольшие, так как отсутствует оптическая система.	Достаточно большие, т.к. имеется оптическая система.

Исходя из сравнительных характеристик двух технологий, для умного почтового ящика был выбран роликовый сканер с технологией CIS.

Сравнительные характеристики моделей роликового сканера с технологией CIS в заданном ценовом диапазоне 5-7 тыс. руб. представлены на рис.9.

Определяющим в выборе роликового сканера MobileOffice S400 с технологией CIS, представленного на рис.10, среди представленных моделей одного ценового диапазона стала поддержка ОС Linux. Данная модель предназначена для одностороннего цветного или черно-белого сканирования почтовой корреспонденции с разрешением до 600 dpi.



Рис. 9. Сравнительные характеристики моделей роликового сканера

Рис. 10. MobileOffice S400



2. Разработка архитектуры объекта проектирования

2.1 Структурная схема умного почтового ящика

Основой программно-аппаратного комплекса является одноплатный компьютер Raspberry Pi. Программный интерфейс находится непосредственно на Raspberry, который состоит из двух программ-скриптов.

Первый скрипт описывает работу сканера: при нажатии на кнопку scan производится сканирование документа и отправка адресату.

Второй скрипт отвечает за инициализацию первого при перезагрузке одноплатного компьютера.

Для выхода в сеть используется проводное Ethernet подключение. Почтовый клиент, установленный на одноплатном компьютере, отвечает за доставку отсканированной корреспонденции пользователю.

Структурная схема прототипа представлена на рис.11.

Рис. 11. Структурная схема умного почтового ящика



2.2 Монтажная схема прототипа

Схема подключения элементов прототипа устройства представлена на рис.12:

Рис. 12. Монтажная схема прототипа

2.3 Разработка аппаратно-программной инфраструктуры.

Для обслуживания умного почтового ящика адресату необходимо:

1) Наличие устройства с выходом в интернет.

2) Наличие электронного почтового ящика.

Для просмотра полученной отсканированной копии документа адресату необходимо:

наличие Adobe Acrobat Reader, PDF Reader или STDU Viewer.

Для взаимодействия аппаратных компонентов устройства необходимо использование следующих программных средств:

1. Операционная система

2. Программа обслуживания сканера

3. Программа отправки корреспонденции на электронную почту

ОС для одноплатного компьютера Raspberry Pi 2

Официальной операционной системой для Raspberry является вариант Debian -- Raspbian. Однако можно установить и ОС Linux: Debian Wheezy, Ubuntu MATE, Fedora Remix.

ОС Raspbian в своем арсенале имеет только небольшое количество базовых приложений для работы. В то время как дистрибутивы Linux обладают более широкой функциональностью.

Для установки ОС на Raspberry Pi 2 необходимо собрать компьютер, подключив к плате монитор, питание от microUSB, клавиатуру и мышку и SD карту с дистрибутивом ОС.

Для работы прототипа была выбрана ОС Ubuntu MATE [10].

Программный интерфейс SANE

Для поддержки сканера в Ubuntu MATE используется программный интерфейс SANE [12]. С его помощью обеспечивается доступ к драйверам подключенного сканера.

SANE содержит три подпрограммы [13]:

1) saned -- предназначена для обеспечения доступа к сетевому сканеру;

2) scanimage -- небольшая консольная утилита, используемая для стартовой настройки сканера и создания сценариев работы;

3) sane-find-scanner -- программа для настройки и конфигурирования сканера.

Почтовый клиент MUTT

Для ОС Linux могут использоваться различные почтовые клиенты: Thunderbird, Evolution, Claws Mail, Geary, Mutt. Для отправки отсканированной умным почтовым ящиком почтовой корреспонденции будет использован Mutt [14]. Он представляет собой почтовый клиент, имеющий текстовый интерфейс. Выбор Mutt для использования в прототипе обусловлен наличием множества команд и конфигурационных директив, что делает его достаточно гибким в настройке, возможностью создания пользовательских настроек, тела и заголовков сообщений, разнообразных цветовых схем интерфейса.

Кроме того, Mutt поддерживает большинство форматов почтовых ящиков (в том числе mbox и Maildir) и протоколов (POP3, IMAP и т. д.). Также включает поддержку MIME, PGP/GPG и S/MIME-интеграцию. Однако Mutt не может отправлять сообщения самостоятельно. Для этого требуется наличие соединения с SMTP-клиентом.



3. Экспериментальная часть

3.1 Установка и настройка ОС Ubuntu Mate

Ubuntu Mate является операционной системой [11], основанной на Debian GNU/Linux. Установка операционной системы заключается в записи на карту памяти через Win32DiskImager пакета данных, предложенного для скачивания на официальном сайте ubuntu-mate.org. Заключительным действием будет установка карты в Raspbery.

После включения Raspbery Pi с ОС Ubuntu mate необходимо произвести конфигурацию (рис.13):

Рис. 13. Конфигурирование

После заполнения полей произойдет автоматическая настройка необходимых компонентов.

3.2 Тестирование работы сканера с драйвером Sane

Убеждаемся в поддержке интерфейса USB:

Ввод в командной строке команды dmesg при включении сканера выдает строку:



В файле /proc/bus/usb/devices появится запись о подключенном устройстве:

Способность сканера захватывать изображение можно проверить путем ввода в командной строке следующей записи:

3.3 Установка графического интерфейса для работы с драйвером Sane

Рис. 14. Настройка XSane

Для корректной настройки драйвера Sane скачаем графическую оболочку XSane. Для установки потребуется ввести следующую комбинацию в командную строку:

# sudo apt-get install sane sane-utils xsane quiteinsane

Для настройки XSane (рис.14) произведем сканирование какого-нибудь документа и подберем нужные параметры яркости, насыщенности и контраста:

3.4 Описание сканирования документов по нажатию кнопки на сканере

В документации к sane-backends содержится описание флага wait-for-button. Данный флаг взаимодействует с утилитой scanimage, который ожидает нажатия любой кнопки на сканере, после чего начинается сканирование.

Для управления кнопками сканера и флагом необходимо создать скрипт на языке Bash. Создадим в папке usr папку scripts, где будем в дальнейшем хранить наши скрипты.

В данной папке создаем файл scn_bttn через терминал:

sudo touch scn_bttn.sh

Установим право записи и выполнения для данного файла:

sudo chmod u+x scn_bttn.sh

sudo chmod u+w scn_bttn.sh

Открываем файл и пишем скрипт, как указано на рис.15:

Рис. 15. Скрипт



Таким образом, отсканированные документы сохраняются в папку scanning.

Для того чтобы скрипт выполнялся автоматически необходимо прописать путь к скрипту в файле /etc/rc.local (рис.16), предварительно настроив права доступа. Это необходимо для того, чтобы при перезагрузке не возникало проблем с запуском скрипта.

Рис. 16. rc.local

3.5 Автоматическая отправка новых файлов

Для автоматической отправки отсканированных файлов необходимо установить почтовый клиент Mutt с помощью apt-get:

sudo apt-get install openssl mutt

Необходимо настроить IMAP (рис.17) для успешной отправки почты:

Рис. 17. IMAP

После настройки почтового клиента необходимо настроить скрипт для отправки файлов, для этого добавляем в приведенный выше файл строку с описанием команды отправки сообщения Mutt (рис.18):

Рис. 18. Mutt

Таким образом, документ сохраняется в папку scanning и сразу отправляется адресату. В нашем случае используем тестовый почтовый ящик professorhse121@gmail.com.

3.6 Автоматическая очистка папки Scanning

При перезагрузке Raspbery счетчик counter сбрасывается и файлы начинают перезаписываться. Для того, чтобы обойти данную проблему воспользуемся переносом всех отсканированных файлов в …/scanning/old.

Для этого перед увеличением счетчика необходимо описать перемещение файлов (рис.19):

Рис. 19. Movement

Таким образом, все отсканированные файлы хранятся в папке old.



3.7 Создание Log файла

Для контроля за выполнением скрипта необходимо создать log файл, с помощью которого будет возможность выявлять неполадки. В созданный файл scn.log будем производить запись. В описанный выше скрипт добавим команду 2>&1>> для каждого процесса (рис.20).

Рис. 20. log_scn.log

Также добавим логирование запуска данного скрипта в rc.local (рис.21):

Рис. 21. log_rc.local

3.8 Результаты экспериментального тестирования прототипа

Итоговая схема работы прототипа умного почтового ящика представлена на рис. 22:

В результате проведенных испытаний прототипа разрабатываемого программно-аппаратного комплекса "умный почтовый ящик" установлено:

- устройство работает корректно и надежно;

- программная среда обеспечивает устойчивую работу всех аппаратных компонентов комплекса в автоматическом режиме;

- отсканированная почтовая корреспонденция пересылается на указанную электронную почту путем нажатия одной кнопки на управляющей панели сканера;

- для управления устройством достаточно стандартных пользовательских навыков.

Рис. 22. Схема работы программно-аппаратного комплекса



4. Охрана труда

Любая производственная деятельность, в том числе и работа с электронными устройствами, сопряжена с появлением опасных для жизни и здоровья факторов, которые могут привести к травме, снижению работоспособности или ухудшению здоровья. Поэтому необходимо соблюдать систему норм и правил, технических и профилактических мероприятий охраны труда, обеспечивающих безопасность человека.

При изготовлении и использовании разработанного аппаратно-программного комплекса источниками опасного воздействия являются смартфон (или компьютер), являющийся источником радиочастотного и электромагнитного воздействия, а также источники питания, которые могут вызвать поражение электрическим током.

Влияние электромагнитного излучения на здоровье человека.

Источником опасности электронно-вычислительных машин является электростатическое поле, а также электромагнитное поле разного диапазона: низкочастотного, радиочастотного и оптического.

Кроме того, источником электростатического поля являются экран монитора и даже поверхности мышки и клавиатуры, электризующиеся от трения.

Это поле, накапливаясь в частицах пыли, попадает в организм вместе с вдыхаемым воздухом и может вызвать легочные заболевания и аллергическую реакцию организма. Также частицы этой пыли, проникая в поры кожи, могут спровоцировать кожные заболевания.

Еще одним источником электромагнитных полей является электропроводка.

Систематическое воздействие переменных электромагнитных полей, параметры которых превышают предельно допустимые нормы, может стать причиной нарушений нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем человека. Это может проявиться в повышенной утомляемости, головных болях, нарушении сна, нервно-психических заболеваниях, гипертонии, выпадении волос и нарушениях зрения.

Санитарные нормы ограничивают время нахождения человека в зоне влияния излучения, высокая интенсивность которого может привести к перегреву тканей человека, нарушениям зрения и работы органов половой сферы. Даже нахождение человека длительное время в поле электромагнитного излучения малой интенсивности может привести к необратимым последствиям.

Влияние радиочастотных воздействий

В случае использования для получения электронного сообщения от умного почтового ящика мобильного телефона, пользователь может подвергнуться радиочастотному воздействию.

Современные системы мобильной телефонной связи используют частоты от 800 до 1900 МГц. Поля этого диапазона, проникая сквозь ткани, вызывают нагревание путем поглощения энергии. При этом глубина проникновения непосредственно зависит от частоты: чем она ниже, тем глубже проникновение.

Несмотря на то, что международные технические стандарты, согласно которым производятся мобильные телефоны, не позволяют им вызвать значительного нагрева, люди, продолжительное время находящиеся в излучаемом поле, ощущают быструю утомляемость, слабость, нарушения сна.

Кроме того, проводимые исследования неблагоприятного воздействия радиочастот на человека дают основание предполагать, что они способны изменять скорость деления клеток, ферментативную активность и даже воздействуют на гены ДНК.

Для защиты от вредного воздействия электромагнитного и радиочастотного излучения рекомендуется использовать экранирование источника излучения, ограничить время пребывания вблизи его, а также использовать средства индивидуальной защиты.

Электробезопасность

Работа с электроприборами требует соблюдения правил электробезопасности.

Контакт человека с прибором, находящимся под напряжением, может привести к получению электротравм, которые оказывают разрушающее действие на все системы жизнедеятельности человека: кровеносную, дыхательную, сердечную и т.д.

Нельзя забывать и о том, что электротравму можно получить, и не прикасаясь к электроприбору, через электрическую дугу.

Для предотвращения получения электротравмы необходимо соблюдать следующие требования:

- заземлить все электроприборы,

- проложить по всему периметру помещения контур заземления для защиты от статического напряжения.

Использование электросети может привести к поражению электрическим током в случае прикосновения к двум точкам цепи, между которыми есть напряжение.

Противопожарная безопасность

Работа с электросетями может привести к короткому замыканию, которое является самой распространенной причиной возникновения пожаров.

Короткое замыкание может возникнуть вследствие ошибок, допущенных при проектировании сети, использования старой проводки, увлажнения или отсутствия изоляции.

Для предотвращения возникновения пожара необходимо соблюдать противопожарные нормы, соблюдать нормы и правила эксплуатации электрических сетей, режимов работы электрооборудования, технику безопасности.



5. Перспективы развития

Модификацией программно-аппаратного комплекса может быть использование умного РОЕ инжектора.

POE инжектор (injector или midspan) -- устройство, позволяющее передавать на удаленное сетевое устройство питание и данные одновременно.

Существует два варианта организации POE с использованием инжектора: пассивное и стандартное.

Пассивный вариант POE инжектора просто подает напряжение на витые пары. При этом нет никакой защиты, и неправильное обжатие кабеля может привести к поломке не только самого инжектора, но и подключенного к нему сетевого устройства. Однако его преимущество заключается в низкой стоимости.

Инжектор стандартного (умного) PoE - это устройство, работа которого строго регламентируется протоколами, описанными в стандартах. Это дает возможность осуществлять перезапуск PoE, если устройство не отвечает на ping, а также настроить питание устройства по расписанию.[9] Кроме того, появляется защита сетевого устройства от ошибок монтажа.

Технология PoE описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009. Другие существующие варианты этой технологии, которые предшествуют первому стандарту, мало распространены.[6]

Реализация технологии РоЕ для подачи питания устройством PSE (инжектор - питающее устройство) может осуществляться двумя способами:

*с помощью высокочастотных трансформаторов, расположенных на обоих концах линии, на витые пары подается и питание, и данные;

*питание подается на те пары в кабеле, которые не используются.[7]

Стандарт IEEE 802.3at-2003, допускает подачу мощности до 25,5 Вт. Особенность данного стандарта заключается в невозможности передачи питания устройству-потребителю по всем четырём парам Ethernet-кабеля одновременно. Стандарт IEEE 802.3at-2009 (PoE+ или PoE plus), который пока находится в стадии разработки, позволит использовать устройства с мощностью до 30 Вт, в случае передачи данных по двум парам и до 60 Вт, если питание будет осуществляться по всем парам одновременно.

Привлекательность альтернативного способа электропитания по проводникам кабеля Ethernet заключается в том, он не оказывает влияния на качество передаваемых данных, его можно использовать как при организации новых сетей, так и при модернизации существующих.[8]

Характеристики некоторых моделей умных инжекторов представлены в таблице 4:

Таблица 4. Сравнительные характеристики PoE инжекторов.

Для контроля затрат на электроэнергию и наличия сети может быть выбран POE инжектор, PI-154-1M, представленный на рис.23, 1-портовый управляемый 802.3af 10/100Mbps. Управление им происходит по web и telnet.



Рис. 23. POE инжектор, PI-154-1M



Заключение

автоматизированный почтовый драйвер аппаратный

Результатом данной выпускной квалификационной работы стало создание прототипа умного почтового ящика, представляющего собой программно-аппаратный комплекс, оповещающий адресата о поступлении почтовой корреспонденции и ее содержании.

В ходе испытаний была достигнута стабильная работа всех компонентов устройства, почтовая корреспонденция была успешно и качественно отсканирована и отправлена на электронную почту по заданному адресу.

В ходе разработки программно-аппаратного комплекса были сделаны следующие выводы:

одноплатные компьютеры - отличная платформа для управления умными устройствами,

использование Raspberry pi2b целесообразно для создания прототипа, однако при изготовлении промышленных образцов партиями целесообразно (с финансовой точки зрения) собирать и программировать собственные платы с микроконтроллерами;

использование операционной системы Ubuntu Mate семейства Linux позволяет создать оптимальную надежную работу устройства. К преимуществам данной ОС можно отнести устойчивость к вирусным атакам, бесплатность, надежность эксплуатации, возможность разделения пользовательских прав, универсальность и открытость программных кодов;

внедрение разработанного аппаратно-программного комплекса, например, в образовательной организации позволит оптимизировать бумажный документооборот без существенных финансовых и временных затрат системы.



Список использованных источников

1. Андрей Косинский, Smart Mailbox от Юн Йон Хо наведёт порядок в Вашей почте// Fainaidea. №13, 2014.

2. Luc Smets, World premiere launched in belgium: smart letterbox that enables home package deliveries when you are out// Eurocircuits. 19 May 2015.

3. Дмитрий Мякин, Google Smartbox: умный почтовый ящик для бумажных писем от создателей Inbox// 3DNews. 01.04.2015.

4. Михаил Карпов, "Умный" почтовый ящик Mr. Postman// MobileDevice. 30.12.2013.

5. Одноплатный компьютер. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Одноплатный_компьютер

6. Козлов А. Технология Power over Ethernet (PoE) и промышленные информационные сети//Телекоммуникации и связь. №2. 2007. С. 31-33.

7. Лер Амир. Подача электропитания по кабелям сети Ethernet//Сети и системы связи. №13. 2003.

8. Козлов А. Элементная база Pulse Engineering для локальных сетей на базе технологии 5 UTP//CHIP NEWS. №10. Украина. 2004. С. 14-18.

9. Кривченко И. Компонентные модули PoE: сплиттеры и инжекторы компании Befact Technologies// Компоненты и технологии. №4. 2010.

10. Котенок Дмитрий. Ubuntu Linux, базовый курс. Брянск. 2009. URL: www.ubuntubook.ru .

11. Фуско Дж. Linux. Руководство программиста. CПб.: Питер, 2011. 448 c.

12. The BLFS Development Team, Beyond Linux From Scratch/Перевод на русский Николая Ромоданова. URL: http://rus-linux.net/MyLDP/BOOKS/BLFS-ru/44/blfs-ru-44-01.html, Version svn-20110417.

13. Команда разработчиков BLFS. Beyond Linux From Scratch, Версия 6.0./Перевод Каминский С. и Андреев А.URL: http://www.opennet.ru/docs/RUS/blfs6/, 2001-2005.

14. Аленичев Дмитрий А. Настройка клиентской почтовой системы в Linux.URL: http://www.opennet.ru/base/sys/linux_user_mail.txt.html, 2004.

15. Захаров Михаил Е. Настройка Mutt./URL: http://www.linuxrsp.ru/artic/mutt.html, 2015.

Размещено на Allbest.ru