Journal of Mining and Earth Sciences Vol. 61, Issue 1 (2020) 41 - 51 41 Design information orientation supporting system for user Sinh Tien Vu 1, Quyen Thi Vu 1,*, Duc Van Dang 1, Huan Ngoc Le 1, Minh Ngoc Pham1 , Huong Thi Truong 2 1 Institute of Information Technology, Vietnam Academy of Science and Technology, Vietnam 2 Falcuty of Mathematics, Thai Nguyen University of Education, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Received 15th Nov 2019 Revised 6th Jan. 2020 Accepted 28th Feb. 2020 The Bluetooth Low Energy (BLE) technology provides an effective means for indoor location and navigations by using Beacons - BLE devices that can transmit and receive signals over short distances. Device’s information and goods’ information that is linked to a Beacon can be archived by a mobile application, which is basically a Bluetooth - enabled application. In this paper, we present the design and development of an user - driven information IoT system based on the BLE technology. An experimental product, ESMarket, is a system that uses our self - development Beacon - ESBeacon for smart supermarkets with the ESBeacons are placed in a small supermarket shelves and a Bluetooth - enabled smartphone is used to install the digital supermarket application to communicate with these ESBeacons. The results show that when a smartphone appears within the ESBeacon range, it will display information related to the shelves on the screen. Copyright © 2020 Hanoi University of Mining and Geology. All rights reserved. Keywords: Internet Of Things (IoT), Beacon, Bluetooth Low, Energy, Smart Supermarket. _____________________ *Corresponding author E-mail: vtsinh.ictu@gmail.com DOI: 10.46326/JMES.2020.61(1).05 42 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 61, Kỳ 1 (2020) 41 - 51 Thiết kế hệ thống IoT hỗ trợ định hướng thông tin cho ngườ i dùng Vũ Tiên Sinh 1, Vũ Thị Quyên 1,*, Đặng Văn Đức 1, Lê Ngọc Huân 1, Phạm Ngọc Minh1, Trương Thị Hương 2 1 Viện Công nghệ Thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Việt Nam 2 Khoa Toán, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Quá trình: NhaƸኇn bài 15/11/2019 Sửa xong 06/01/2020 Cha�p nhận đăng 28/02/2020 Giao thức vô tuyến năng lượng thấp BLE (Bluetooth Low Energy) cung cấp một phương tiện hiệu quả để định vị và điều hướng trong nhà bằng cách sử dụng Beacons - các thiết bị BLE có thể phát và nhận tín hiệu trong một khoảng cách ngắn. Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày việc xây dựng và phát triển hệ thống IoT hỗ trợ định hướng thông tin người dùng trên nền tảng công nghệ BLE. Sản phẩm thử nghiệm là ESMarket: một hệ thống với sự hỗ trợ của các ESBeacon cho siêu thị thông minh với các ESBeacon được đặt tại các kệ hàng trong siêu thị nhỏ và điện thoại thông minh hỗ trợ Bluetooth sử dụng để cài đặt ứng dụng siêu thị số để giao tiếp với các beacon. Kết quả cho thấy khi điện thoại thông minh xuất hiện trong phạm vi của ESBeacon, nó sẽ hiển thị thông tin liên quan đến kệ hàng trên màn hình điện thoại. © 2020 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. Từ khóa: Internet Of Things (IoT), Beacon, Bluetooth Low, Energy, Smart Supermarket. 1. Mở đầu Hệ thống IoT hỗ trợ định hướng thông tin cho người dùng là một hệ thống trong mô hình tiếp thị và quảng cáo kết nối. Hệ thống này nhằm đưa ra một giải pháp nhằm thay đổi cách tiếp cận củ a doanh nghiệp với khách hàng của mình cũng như trong các công tác phân tích thói quen tiêu dùng, tối ưu hoá sự tương tác, … Hệ thố ng này cho phép doanh nghiệp thay đổi hoàn toàn góc nhìn đối vớ i khách hàng và phát triển những thông điệ p riêng với các thiết bị đem lại lợi ích lớn nhất cho họ. Trong khi đó, về phía người dùng, việ c thanh toán dễ dàng, tiếp cận thông tin nhanh chóng, … cũng là tiền đề cho mức tăng lợi nhuận không nhỏ. Có nhiều công nghệ có thể được sử dụ ng trong các hệ thống IoT như RFID, EPC, NFC, Bluetooth, Z - Ware, hay Wifi. Trong đó, BLE (Bluetooth Low Energy) đang trở nên phổ biến như mộ t cách giao tiếp không dây thuận tiện do yêu cầu năng lượ ng thấp và đặc tính không tốn kém so vớ i Bluetooth cổ điể n (Bluetooth Classic) (Mohamad Omar Al Kalaa, et al, 2016) (Monika Adarsh, 2018). Điề u này khiến cho BLE trở nên đặc biệ t, các doanh nghiệp có thể sử dụng chỉ bốn quả pin để cấ p nguồn cho các thiết bị Bluetooth trong vài tháng hoặc nhiều năm. Trong khi Bluetooth cổ điển phù _____________________ *Tác giả liên hệ E - mail: vtsinh.ictu@gmail.com DOI: 10.46326/JMES.2020.61(1).05 Vũ Tiên Sinh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 43 hợp cho các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệ u liên tục, ví dụ như tai nghe hay chuyển tệp tin giữ a các thiết bị, BLE lại phù hợp với các ứng dụng cho việ c truyền dữ liệu định kỳ, do đó làm giảm giảm đáng kể tiêu hao pin (Monika Adarsh, 2018). Với lợi thế đó, nhóm tác giả đã ứng dụng công nghệ BLE để thiết kế chế tạo thành công thiết bị ESBeacon cho một hệ thống IoT định hướng thông tin cho ngườ i dùng. 2. Cơ sở công nghệ Beacon 2.1. Công nghệ Beacon là gì? Beacon (điểm hiệu) là công nghệ đang đượ c nhiều công ty ở mọi lĩnh vực trên thế giới triển khai như là những điểm thu sóng Bluetooth để báo cho điện thoại thông minh chính xác địa điểm củ a chúng ở đâu, qua đó một ứng dụng có thể hành xử tương ứng với vị trí cụ thể đó. Beacon sử dụng công nghệ BLE (Bluetooth Low Energy), còn được gọ i là Bluetooth Smart. BLE sử dụng giao thức khác Classic Bluetooth và không tương thích ngược. Đây là một công nghệ có sẵn trên iPad và iPhone từ đời 2010 (và Mac từ đời 2012), và trong các thiết bị Android cao cấp từ đời 2013. Chúng không cần có bộ đọ c chuyên dụng, chỉ cần chiếc điện thoại thông minh là đủ. Đó là lý do tại sao Beacon rất tiềm năng, sẽ sớm trở thành công cụ xác định vị trí trong mơ mà RFID từng ao ước có được. Một đặc điểm nổi trộ i chính của Beacon so với GPS đó là: Beacon không gửi dữ liệu vị trí địa lý nhưng gửi dữ liệu nhận diện thiế t bị. Công việc còn lại là nhiệm vụ củ a các thành phần còn lại của hệ thống được xây dựng sẽ làm gì khi nhận diện được có một Beacon gần đó. Đặc điểm: - Tiết kiệm năng lượ ng, cho phép Beacon truyền thông tin liên tục lên đến 2 - 3 năm chỉ vớ i một viên pin nhỏ. - Khoảng cách truyền BLE cũng lên đến 100 m như Classic Bluetooth. - BLE sử dụng cùng băng tần 2.4 GHz Sơ đồ khối thiết bị định danh ESBeacon đượ c thể hiện trong Hình 1. Chức năng: - Chíp nRF52832 của hãng Nodrdic đượ c tích hợp trong Module Bluetooth E73 - 2G4M04S. - Khối nguồn: Với chức năng cung cấp nguồ n cho mạch. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi thiết kế mạch thử nghiệm với 2 lựa chọn: nguồ n pin và nguồn điện, tùy vào ứng dụng của hệ thống. - Nút ấn điều khiển chỉ giữ chức năng bật tắ t nguồn hoạt động. - Đèn tín hiệu với chức năng thông báo tình trạng hoạt động của mạch. - Anten: Để tăng khả năng truyền xa cho mạch. 2.2. Giao thức truyền dữ liệu Beacon Giao thức truyền dữ liệu và kết nối với phầ n mềm trên điện thoại (Hình 2, 3). Mỗi ESBeacon có các thông số cơ bản, đó là, chuẩn định dạng iBeacon có ba giá trị là UUID, Hình 1. Sơ đồ khối của thiết bị định danh ESBeacon sử dụng công nghệ Bluetooth. Hình 2. Packet Data Unit (PDU) của iBeacon. Hình 3. Packet Data Unit (PDU) của EddyStone. 44 Vũ Tiên Sinh và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 Major ID và Minor ID, chuẩn định dạ ng EddyStone bao gồm Namespace, Instance đối vớ i EddyStone UID. Các giá trị này được xác định bởi ứng dụng di động để kết xuất dữ liệu đầu ra tương ứng vớ i từng ESBeacon. 2.3. Phương pháp tính khoảng cách của BLE Các mô hình BLE sử dụng chỉ số cường độ tín hiệ u thu RSSI (Received Signal Strength Indicator) trong tính toán khoảng cách hay vị trí như tham số cơ bản. Việc tính khoảng cách được dự a trên các mô hình tham số. Nhóm tác giả thử nghiệ m hai mô hình tham số đó là: log shadowing và mô hình củ a bộ thư viện Android Beacon Library. Một tham số tham chiếu RSSIre sử dụng trong mô hình tính toán được định nghĩa, là giá trị trung bình của RSSI khi khoảng cách từ thiết bị BLE đế n thiết bị đo là 1 m. - Mô hình log shadowing (LogR) sử dụ ng công thức tính khoảng cách sau (Rappaport, 1996)
Journal of Mining and Earth Sciences Vol 61, Issue (2020) 41 - 51 41 Design information orientation supporting system for user Sinh Tien Vu 1, Quyen Thi Vu 1,*, Duc Van Dang 1, Huan Ngoc Le 1, Minh Ngoc Pham1, Huong Thi Truong Institute of Information Technology, Vietnam Academy of Science and Technology, Vietnam Falcuty of Mathematics, Thai Nguyen University of Education, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: The Bluetooth Low Energy (BLE) technology provides an effective means Received 15th Nov 2019 for indoor location and navigations by using Beacons - BLE devices that Revised 6th Jan 2020 can transmit and receive signals over short distances Device’s Accepted 28th Feb 2020 information and goods’ information that is linked to a Beacon can be archived by a mobile application, which is basically a Bluetooth - enabled Keywords: application In this paper, we present the design and development of an Internet Of Things (IoT), user - driven information IoT system based on the BLE technology An Beacon, Bluetooth Low, experimental product, ESMarket, is a system that uses our self - Energy, development Beacon - ESBeacon for smart supermarkets with the Smart Supermarket ESBeacons are placed in a small supermarket shelves and a Bluetooth - enabled smartphone is used to install the digital supermarket application to communicate with these ESBeacons The results show that when a smartphone appears within the ESBeacon range, it will display information related to the shelves on the screen Copyright © 2020 Hanoi University of Mining and Geology All rights reserved _ *Corresponding author E-mail: vtsinh.ictu@gmail.com DOI: 10.46326/JMES.2020.61(1).05 42 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 61, Kỳ (2020) 41 - 51 Thiết kế hệ thống IoT hỗ trợ định hướng thông tin cho người dùng Vũ Tiên Sinh 1, Vũ Thị Quyên 1,*, Đặng Văn Đức 1, Lê Ngọc Huân 1, Phạm Ngọc Minh1, Trương Thị Hương Viện Công nghệ Thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Việt Nam Khoa Tốn, Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Giao thức vô tuyến lượng thấp BLE (Bluetooth Low Energy) cung cấp Nhan 15/11/2019 phương tiện hiệu để định vị điều hướng nhà cách sử Sửa xong 06/01/2020 dụng Beacons - thiết bị BLE phát nhận tín hiệu Cha� p nhận đăng 28/02/2020 khoảng cách ngắn Trong báo này, nhóm tác giả trình bày việc xây dựng phát triển hệ thống IoT hỗ trợ định hướng thông tin người dùng Từ khóa: tảng cơng nghệ BLE Sản phẩm thử nghiệm ESMarket: hệ thống với Internet Of Things (IoT), hỗ trợ ESBeacon cho siêu thị thông minh với ESBeacon Beacon, Bluetooth Low, đặt kệ hàng siêu thị nhỏ điện thoại thông minh hỗ trợ Energy, Bluetooth sử dụng để cài đặt ứng dụng siêu thị số để giao tiếp với beacon Smart Supermarket Kết cho thấy điện thoại thông minh xuất phạm vi ESBeacon, hiển thị thơng tin liên quan đến kệ hàng hình điện thoại © 2020 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu với thiết bị đem lại lợi ích lớn cho họ Trong đó, phía người dùng, việc toán Hệ thống IoT hỗ trợ định hướng thông tin cho dễ dàng, tiếp cận thông tin nhanh chóng, … người dùng hệ thống mơ hình tiếp thị tiền đề cho mức tăng lợi nhuận không nhỏ quảng cáo kết nối Hệ thống nhằm đưa giải pháp nhằm thay đổi cách tiếp cận Có nhiều cơng nghệ sử dụng doanh nghiệp với khách hàng hệ thống IoT RFID, EPC, NFC, Bluetooth, Z công tác phân tích thói quen tiêu dùng, - Ware, hay Wifi Trong đó, BLE (Bluetooth Low tối ưu hố tương tác, … Hệ thống cho phép Energy) trở nên phổ biến cách giao doanh nghiệp thay đổi hồn tồn góc nhìn tiếp khơng dây thuận tiện yêu cầu lượng khách hàng phát triển thông điệp riêng thấp đặc tính khơng tốn so với Bluetooth cổ điển (Bluetooth Classic) (Mohamad Omar Al _ Kalaa, et al, 2016) (Monika Adarsh, 2018) Điều *Tác giả liên hệ khiến cho BLE trở nên đặc biệt, doanh E - mail: vtsinh.ictu@gmail.com nghiệp sử dụng bốn pin để cấp DOI: 10.46326/JMES.2020.61(1).05 nguồn cho thiết bị Bluetooth vài tháng nhiều năm Trong Bluetooth cổ điển phù Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 43 hợp cho ứng dụng yêu cầu truyền liệu liên pin nguồn điện, tùy vào ứng dụng hệ thống tục, ví dụ tai nghe hay chuyển tệp tin - Nút ấn điều khiển giữ chức bật tắt thiết bị, BLE lại phù hợp với ứng dụng cho việc truyền liệu định kỳ, làm giảm giảm đáng nguồn hoạt động kể tiêu hao pin (Monika Adarsh, 2018) Với lợi - Đèn tín hiệu với chức thơng báo tình đó, nhóm tác giả ứng dụng công nghệ BLE để thiết kế chế tạo thành công thiết bị ESBeacon cho trạng hoạt động mạch hệ thống IoT định hướng thông tin cho người - Anten: Để tăng khả truyền xa cho mạch dùng 2.2 Giao thức truyền liệu Beacon Cơ sở công nghệ Beacon Giao thức truyền liệu kết nối với phần 2.1 Công nghệ Beacon gì? mềm điện thoại (Hình 2, 3) Mỗi ESBeacon có thơng số bản, là, Beacon (điểm hiệu) công nghệ nhiều công ty lĩnh vực giới triển chuẩn định dạng iBeacon có ba giá trị UUID, khai điểm thu sóng Bluetooth để báo cho điện thoại thơng minh xác địa điểm Hình Sơ đồ khối thiết bị định danh ESBeacon chúng đâu, qua ứng dụng hành xử sử dụng cơng nghệ Bluetooth tương ứng với vị trí cụ thể Hình Packet Data Unit (PDU) iBeacon Beacon sử dụng công nghệ BLE (Bluetooth Low Energy), gọi Bluetooth Smart Hình Packet Data Unit (PDU) EddyStone BLE sử dụng giao thức khác Classic Bluetooth khơng tương thích ngược Đây cơng nghệ có sẵn iPad iPhone từ đời 2010 (và Mac từ đời 2012), thiết bị Android cao cấp từ đời 2013 Chúng khơng cần có đọc chuyên dụng, cần điện thoại thông minh đủ Đó lý Beacon tiềm năng, sớm trở thành công cụ xác định vị trí mơ mà RFID ao ước có Một đặc điểm trội Beacon so với GPS là: Beacon khơng gửi liệu vị trí địa lý gửi liệu nhận diện thiết bị Cơng việc cịn lại nhiệm vụ thành phần lại hệ thống xây dựng làm nhận diện có Beacon gần Đặc điểm: - Tiết kiệm lượng, cho phép Beacon truyền thông tin liên tục lên đến - năm với viên pin nhỏ - Khoảng cách truyền BLE lên đến 100 m Classic Bluetooth - BLE sử dụng băng tần 2.4 GHz Sơ đồ khối thiết bị định danh ESBeacon thể Hình Chức năng: - Chíp nRF52832 hãng Nodrdic tích hợp Module Bluetooth E73 - 2G4M04S - Khối nguồn: Với chức cung cấp nguồn cho mạch Trong khuôn khổ báo này, thiết kế mạch thử nghiệm với lựa chọn: nguồn 44 Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 Major ID Minor ID, chuẩn định dạng EddyStone cách sử dụng phương pháp hồi quy lũy thừa bao gồm Namespace, Instance EddyStone (power regression) tập liệu đầu vào UID Các giá trị xác định ứng dụng di thu thập từ trước Các bước thực sau: động để kết xuất liệu đầu tương ứng với ESBeacon Sử dụng điện thoại iPhone để đo RSSI khoảng cách m làm giá trị tham chiếu 2.3 Phương pháp tính khoảng cách BLE Lập bảng đo RSSI thiết bị cài đặt thử Các mô hình BLE sử dụng số cường độ tín nghiệm 20 điểm có khoảng cách khác nhau: hiệu thu RSSI (Received Signal Strength Indicator) 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, tính tốn khoảng cách hay vị trí tham số 25, 30, 40 Việc tính khoảng cách dựa mơ hình tham số Nhóm tác giả thử nghiệm hai mô Lập bảng tham số đầu vào cho phép tính hồi hình tham số là: log shadowing mơ hình quy y = A*xB , biến độc lập giá trị 20 điểm đo thư viện Android Beacon Library mét, biến phụ thuộc tỉ lệ RSSI đo thiết bị thử nghiệm thiết bị tham chiếu Một tham số tham chiếu RSSIre sử dụng mơ hình tính tốn định nghĩa, giá trị trung Sử dụng công cụ để chạy hàm hồi quy thu bình RSSI khoảng cách từ thiết bị BLE đến kết A B thiết bị đo m Tính khoảng cách dự đốn sử dụng A, B - Mơ hình log shadowing (LogR) sử dụng công thu vào công thức: thức tính khoảng cách sau (Rappaport, 1996) y = A*xB (3) 𝑑 = 10 −10𝑛 𝑅𝑆𝑆𝐼−𝑅𝑆𝑆𝐼𝑟𝑒 (1) Tính C cách lấy khoảng cách đo thực tế Trong đó: n PLE (path loss exponent), n = trừ khoảng cách đự đoán thực tính tốn khoảng khơng gian trống Tính lại khoảng cách dự đoán cách sử dụng C bước vào cơng thức ban đầu - Mơ hình Android Beacon Library (https:// altbeacon.github.io/android - beacon - library/ Phân tích thiết kế hệ thống distance - calculations.html) sử dụng công thức: 3.1 Xây dựng mơ hình hệ thống IoT định hướng 𝑑 = 𝐴 (𝑅𝑆𝑆𝐼)𝐵 + 𝐶 (2) thông tin cho người dùng 𝑅𝑆𝑆𝐼 Một ứng dụng siêu thị số tạo để hiển Trong đó: A, B, C số tính thị thông tin chương trình giảm giá, khuyến mại, thông tin sản phẩm kệ hàng Hình kiến trúc hệ thống giải pháp đề xuất TABLE iPhone 1m RSSI -62.68 Step 1: Caclulate Ratio Step 2: Dữ liệu hồi quyStep 3: Chạy thuật tốn hồSi qteupy 4đ.ểTcínóhAkcvàthBeo A & B Step Tính C Step Tính k/c theo A, B & C TABLE TABLE TABLE TABLE TABLE TABLE Thu thập liệu Các tham số Sử dụng trang http://www.xcrun.gorthgứ/rtc/pdo=wAr*.a(rs/tp)^đBể tính Sai số k/c 1m Công thức d=A*(r/t)^B + C Distance (m) RSSI Ratio (RSSI/Iphone 1m RSSPIh)ụ thuộcĐộc lập A 4.295 RSSI Ratio K/c thựcK/c tính tốn Calculation of C RSSI Ratio Actual DiPstraendciceted Distance 0.25 -41 0.654116146 0.6541 0.25 B 6.17 -41 0.6541161 0.25 0.313 C 0.0598 -41 0.6541 0.25 0.373 0.5 -43 0.68602425 0.686 0.5 -43 0.6860243 0.5 0.42 -43 0.686 0.5 0.48 -49 0.781748564 0.7817 -49 0.7817486 0.9402 -49 0.7817 -65 1.037013401 1.037 -65 1.0370134 5.3752 -65 1.037 5.435 -58 0.925335035 0.9253 -58 0.925335 2.6611 -58 0.9253 2.721 -57 0.909380983 0.9094 -57 0.909381 2.3904 -57 0.9094 2.45 -67 1.068921506 1.0689 -67 1.0689215 6.4804 -67 1.0689 6.54 -67 1.068921506 1.0689 -67 1.0689215 6.4804 -67 1.0689 6.54 -77 1.228462029 1.2285 -77 1.228462 15.289 -77 1.2285 15.35 -70 1.116783663 1.1168 -70 1.1167837 8.4914 -70 1.1168 8.551 -69 1.100829611 1.1008 -69 1.1008296 7.77 -69 1.1008 7.83 10 -75 1.196553925 1.1966 10 -75 1.1965539 10 12.997 -75 1.1966 10 13.06 12 -72 1.148691768 1.1487 12 -72 1.1486918 12 10.103 -72 1.1487 12 10.16 14 -72 1.148691768 1.1487 14 -72 1.1486918 14 10.103 -72 1.1487 14 10.16 16 -78 1.244416082 1.2444 16 -78 1.2444161 16 16.556 -78 1.2444 16 16.62 18 -83 1.324186343 1.3242 18 -83 1.3241863 18 24.291 -83 1.3242 18 24.35 20 -81 1.292278239 1.2923 20 -81 1.2922782 20 20.897 -81 1.2923 20 20.96 25 -81 1.292278239 1.2923 25 -81 1.2922782 25 20.897 -81 1.2923 25 20.96 30 -75 1.196553925 1.1966 30 -75 1.1965539 30 12.997 -75 1.1966 30 13.06 40 -83 1.324186343 1.3242 40 -83 1.3241863 40 24.291 -83 1.3242 40 24.35 Hình Chuẩn bị liệu bước tính tốn Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 45 Hình Kiến trúc hệ thống Hệ thống sản phẩm bao gồm + Đối với mạch thử nghiệm phiên thành phần chính: này, nguồn pin cung cấp điện cho Module Bluetooth E73 - 2G4M04S cung cấp - Thiết bị định danh ESBeacon có hình dạng điện cho đèn báo tín hiệu mạch hoạt động nhỏ gọn sử dụng công nghệ BLE kết nối với điện (năng lượng cung cấp cho đèn không đáng kể) thoại thông minh, máy tính bảng Ta có: - Phần mềm server máy chủ đám mây lưu - Nguồn Pin CR2477 (3V, 1000 mAh) trữ liệu hành vi, đánh giá nhu cầu người sử - Module E73 - 2G4M04 với công suất truyền dụng, tiếp nhận trả lời truy vấn thông tin định lớn 2,5mW = 0.0025 W hướng tới người dùng Vậy dòng truyền module là: 0.0025/3 = 0.0008 A; thời gian hoạt động pin cung cấp cho - Phần mềm client điện thoại thông minh, mạch là: 1/0.0008 = 1250 máy tính bảng phát giao tiếp với thiết bị Đây thời gian mà mạch truyền liệu định danh ESBeacon liên tục (kết nối truyền liệu liên tục với app điện thoại) Giả sử mạch làm việc liên tục 3.2 Thiết kế phần cứng thiết bị ESBeacon 8h/ngày mạch làm việc được: 1250/8 = 156 ngày ~ tháng Đối với ESBeacon có vấn đề quan trọng cần Trong đó, dịng điện tiêu thụ ngủ đề cập: mạch là: 2*10 - mA Thì trạng thái ngủ liên tục mạch hoạt động thời - Khoảng cách truyền mạch: thực tế gian là: 2.10−4 1000 = 000 000 thử nghiệm, mạch truyền xa 40 m (khơng Có thể nói rằng, lượng điện tiêu thụ vật cản) khơng có anten Khoảng cách truyền mạch ngủ không đáng kể lên tới ~100 m, với điều kiện thử nghiệm Do đó, với ứng dụng khác mạch thống khơng bị nhiễu, có anten Do anten thời gian hoạt động mạch mà pin sử dụng tùy vào yêu cầu sử dụng cung cấp khác Thời gian từ tháng tới ứng dụng đơn vị hợp tác năm (Siêu thị làm việc liên tục tháng, với ứng dụng viện bảo tàng lâu hơn, …) - Năng lượng pin cung cấp cho mạch hoạt động: + Trong trình chạy thử nghiệm tháng chế độ chạy điện, nguồn lúc thiết bị ESBeacon chạy ổn định, không xảy đủ cung cấp cho mạch hoạt động chế độ ổn định (Hình 6) Tuy nhiên nguồn pin, vấn đề đặt thời gian hoạt động pin cung cấp cho mạch hoạt động bao lâu? Mạch có chạy ổn định khơng? 46 Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 vấn đề kết nối với App điện thoại người 3.4 Thiết kế phần mềm client thiết bị di dùng động 3.3 Thiết kế phần mềm máy chủ Phần mềm Client điện thoại thông minh, máy tính bảng phát giao tiếp với thiết bị Ứng dụng máy chủ cài đặt đám định danh ESBeacon, từ đưa liệu định mây sử dụng để quản lý ESBeacon Nó hướng người dùng tương ứng Chức cho phép chủ siêu thị hay chủ gian hàng phầm mềm biểu diễn sơ đồ chức truy cập để quản lý ESBeacon nội (Hình 8, 9) dung gửi tới hình điện thoại người sử dụng tương ứng với ESBeacon Tích hợp thử nghiệm (Hình 7) Hình Sơ đồ mạch nguyên lý thiết bị ESBeacon Hệ thống phần mềm server máy chủ đám mây Quản lý Quản lý Tiếp nhận Quản lý nội Quản lý sở người xác thực truy vấn dung thông liệu hỗ trợ dùng ESBeacon tin gắn với định hướng phản hổi thông tin cho kết người dùng ESBeacon Hình Sơ đồ chức ứng dụng phía máy chủ Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 47 4.1 Tích hợp chế tạo thiết bị ESBeacon vực đơng người tín hiệu beacon bị giao thoa hấp thụ Qua trình nghiên cứu thử nghiệm phịng thí nghiệm, nhóm tác giả đưa sản Các ESBeacon gắn kệ hàng cách phẩm ESBeacon (Hình 10, Bảng 1) đến mét siêu thị Sử dụng ESMarket, người mua sắm tìm thấy 4.2 Phần mềm ứng dụng ESMarket kệ hàng cách dễ dàng, kèm theo thông tin liên quan đến kệ hàng hiển thị Siêu thị Traumerei, số 49 Quang Trung, Hà hình điện thoại thơng minh họ Đông, Hà Nội chọn để thử nghiệm ESMarket Hệ thống đề xuất thử nghiệm nhân siêu thị với số lượng mặt hàng kệ viên siêu thị đội ngũ phát triển hệ thống hàng vừa đủ để thử nghiệm Nó chọn Một ESBeacon đặt cửa vào siêu thị, để kiểm tra hoạt động ESMarket khu hai ESBeacon đặt kệ hàng bao gồm thông tin Bảng Hệ thống phần mềm client thiết bị di động Đăng ký Hướng Cấu hình Hiển thị sơ Quét Hiển thị Hiển thị người sử dẫn sử thông đồ siêu thị hiển thị liệu tương thông báo dụng số danh sách dụng ứng với dạng ESBeacon Notification ESBeacon Hình Sơ đồ chức phần mềm client thiết bị di động Hình Biểu đồ usecase tổng quát phần mềm client 48 Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 Bảng ESBeacon thông tin liên quan Beacon Text Image Video Link Xin chào Ảnh sơ đồ Link video Link tới Cửa quý khách đến với siêu thị giới thiệu website vào siêu thị siêu thị siêu Traumerei Ảnh chương thị Sức khỏe Gian hàng Hình 10 Sản phẩm hồn thiện làm sức khỏe trình Link video giới thiệu Link chi khuyến sản tiết Bảng So sánh với “Thiết bị iBeacon Estimote” đẹp làm đẹp mại phẩm sản phẩm bán thị trường Việt Nam gian hàng dành cho trang Rượu Gian hàng rượu sức khỏe sức khỏe web sắc đẹp làm đẹp siêu thị Ảnh MCU iBeacon Estimote ESBeacon chương Link video Link chi nRF52832 giới thiệu tiết Chuẩn kết NODRDIC nRF52832 NODRDIC trình sản sản phẩm nối khuyến phẩm trang Bluetooth® 4.2 LE Hỗ trợ chuẩn BLE mại gian hàng web Radio standard 4.2 BLE 5.0 gian hàng rượu rượu siêu thị Dải tần số 2.4 GHz transceiver 2.4 GHz transceiver 2400 MHz to Khi người sử dụng ngang qua siêu thị Độ nhạy 2483.5 MHz 2379 ~ 2496MHz bắt đầu qua cửa vào siêu thị, thông Pin - 96 dBm báo xuất điện thoại thông minh CR2477 (USA) - 96 dBm người sử dụng kèm theo sơ đồ kệ hàng Khoảng CR2477 (indonesia) siêu thị, giúp cho người sử dụng định cách truyền 100m vị kệ hàng cách nhanh chóng Khi người 100m Hình 11 Màn hình hiển thị thơng tin điện thoại thơng minh người sử dụng Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 49 sử dụng tiếp cận với ESBeacon kệ hàng cụ ứng dụng hiển thị lời chào hình ảnh sơ đồ thể, thơng tin liên quan đến kệ hàng hiển siêu thị; người sử dụng gần ESBeacon “Sức thị điện thoại thông minh người sử dụng khỏe & làm đẹp” ứng dụng hiển thị thơng tin Lưu đồ ứng dụng ESMarket hiển thị kệ hàng, thông tin khuyến mại, giảm giá, Hình 12 Đầu tiên, người dùng cần cài đặt video giới thiệu sản phẩm, liên kết tới chi ứng dụng siêu thị số ESMarket Sau đó, ứng dụng tiết sản phẩm Tương tự người sử dụng kiểm tra xem người dùng cài đặt ứng dụng lần gần ESBeacon “Rượu” ứng dụng hiển thị đầu hay khơng để hiển thị hình đăng ký sử thơng tin kệ hàng “Rượu” Sau đó, dụng Tiếp đến, ứng dụng kiểm tra xem người dùng đến ESBeacon khác ứng dụng Bluetooth thiết bị người sử dụng bật hiển thị thông tin kệ hàng liên quan đến hay tắt Nếu bật Bluetooth người sử dụng nhận ESBeacon Nếu người sử dụng rời khỏi siêu thị thơng tin tùy thuộc vào vị trí đứng khơng muốn có thêm thơng tin kệ Nếu người sử dụng gần ESBeacon “Cửa vào” hàng họ tắt Bluetooth Bằng cách này, Hình 12 Lưu đồ ứng dụng ESMarket 50 Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 người dùng có thơng tin cách Với việc thu thập liệu phù hợp thơng nhanh chóng mà khơng cần phải tới gần kệ hàng qua ứng dụng di động, chủ sở hữu ứng dụng tìm kiếm sản phẩm tận dụng mối quan hệ thương hiệu khách hàng nhân học để thu hút nhà tài trợ, cung Giao diện trang chủ ứng dụng phía máy chủ cấp trải nghiệm cho khách hàng tốt cách Hình 13 đưa tới khách hàng thông tin sản phẩm mơ tả sản phẩm, giá cả, chương trình giảm giá, mã * Thu thập liệu phục vụ cho việc định hướng giảm giá thời điểm, đối tượng, qua thơng tin cho người dùng làm tăng doanh số, tỉ lệ mua hàng Có thể nói lợi ích lớn việc sử Kết luận dụng Beacon khả thu thập đồng thời liệu người sử dụng với liệu dựa Bài báo thực xây dựng hệ thống vị trí Việc sử dụng Beacon ứng dụng cho IoT định hướng thông tin cho người dùng sử dụng phép sử dụng công nghệ định vị nhà để chủ công nghệ BLE Thiết bị ESBeacon sử dụng cơng sở hữu ứng dụng theo dõi liệu hành vi nghệ BLE chế tạo thử nghiệm đánh giá người sử dụng cửa hàng hay kiện hiệu hoạt động so với thiết bị Beacon hãng Dữ liệu cá nhân người sử dụng thu thập Estimote bán thị thường Việt thông qua ứng dụng người sử dụng Nam Hệ thống siêu thị thông minh ESMarket sử nhập tay qua hình thức xác thực thơng dụng ESBeacon xây dựng với mục đích thử qua tài khoản dịch vụ xã hội - ví dụ thu nghiệm sử dụng ứng thập liệu lối sống để đưa vào liệu dụng khác văn phòng, sân bay, khách sạn, thư hành vi người dùng để tăng cường hiểu biết viện, bảo tàng,… Để thử nghiệm, ESBeacon tiếp thị Các liệu thu thập bảo gồm tên, đặt siêu thị điện thoại thông minh địa email, ngày sinh, số điện thoại, địa điểm, hỗ trợ Bluetooth sử dụng để cài đặt ứng thành phố, mối quan hệ với sản phẩm, ảnh dụng siêu thị kỹ thuật số để giao tiếp với hưởng mạng xã hội nhân học, tùy ESBeacon Kết cho thấy điện thoại thông thuộc vào mục tiêu ứng dụng Bản thân minh xuất phạm vi ESBeacon, các Beacon thu thập liệu vị trí người thơng tin liên quan kệ hàng hiển thị dùng Bằng cách liệu thu thập qua ứng hình điện thoại dụng tăng theo cấp số nhân Hình 13 Trang chủ ứng dụng máy chủ Vũ Tiên Sinh nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (1), 41 - 51 51 Environments IEEE Wireless Lời cảm ơn Communications and Networking Conference Bài báo hoàn thành với tài trợ đề - Track - Services, Applications, and Business, tài “Nghiên cứu phát triển hệ thống IoT hỗ trợ định hướng thông tin cho người dùng Doha, Quatar https://www.researchgate.net tảng điện tốn đám mây”, Viện Cơng nghệ thơng tin - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt /publication/291817370_Evaluating_Bluetoo Nam, mã số: VAST01.10/18 - 19 th_Low_Energy_in_Realistic_Wireless_Environ Tài liệu tham khảo ments https://altbeacon.github.io/android - beacon - library/distance - calculations.html Monika Adarsh, (2018) BLE beacon technology made simple: A complete guide to Bluetooth Mohamad Omar Al Kalaa, Walid Balid, Naim Bitar, Low Energy Beacons, https://blog.beaconstac Hazem Refai, (2016) Evaluating Bluetooth com/2018/08/ble-made-simple-a-complete- Low Energy in Realistic Wireless guide-to-ble-bluetooth-beacons/ Rappaport, T S., (1996) Wireless Communications: Principles & Practice, Prentice - Hall: Upper Saddle River, N J