Xây dựng cảm biến đo mức độ hiện diện bằng ESP32 giá 5 USD và cơ sở dữ liệu serverless

Phát triển giải pháp phần mềm để thu thập dữ liệu phát hiện hiện diện trong khuôn viên trường đại học

• Trải nghiệm sử dụng cảm biến phát hiện hiện diện của Bluefox trong năm đầu đại học để cải thiện vận hành nhà ăn
• Trường đại học đổi nhà vận hành nhà ăn sang Aramark, khiến dữ liệu phát hiện hiện diện không còn được cung cấp

Ý tưởng theo dõi các chỉ số phát hiện hiện diện bằng beacon Bluetooth

• Cân nhắc độ chính xác khi dùng số lượng beacon BLE làm số người
• Cân nhắc độ chính xác khi dùng thời gian khả dụng của beacon BLE làm thời gian lưu lại
• Xem xét tác động của việc ngẫu nhiên hóa địa chỉ MAC từ nhiều nhà sản xuất đối với việc thu thập dữ liệu
• Suy nghĩ về cách gửi kết quả tới máy chủ trung tâm cũng như phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu

Phát triển thiết bị nhỏ gọn để triển khai dài hạn

• Thử nghiệm ban đầu với Raspberry Pi Zero W và các vấn đề gặp phải
• Xử lý Bluetooth trên Linux phức tạp và các vấn đề kết nối Wi-Fi

Giải pháp thay thế rẻ và hiệu quả với ESP32

• Chọn ESP32 nhờ có Wi-Fi và Bluetooth, tiêu thụ điện năng thấp, giá rẻ và kích thước nhỏ
• Viết lại mã thu thập dữ liệu bằng C++ và thu thập dữ liệu thông qua Cloudflare Functions cùng cơ sở dữ liệu D1

Triển khai thiết bị thu thập dữ liệu và vượt qua trở ngại

• Triển khai hash set để giải quyết vấn đề bộ nhớ và lỗi treo của thiết bị ESP32
• Chọn thiết bị XIAO ESP32C3/S3 để vận hành ổn định trong thời gian dài

Thu thập dữ liệu cuối cùng và dự báo chuỗi thời gian

• Thu thập dữ liệu trong một ngày để xác nhận xu hướng di chuyển của con người theo thay đổi giờ học
• Sử dụng NeuralProphet cho dự báo chuỗi thời gian

Các cân nhắc bổ sung và công việc trong tương lai

• Tìm cách cải thiện độ chính xác khi dùng số lượng beacon BLE làm quy mô dân số
• Xem xét khả năng mở rộng sang các trường hợp sử dụng của hội đồng đại học hoặc nghiên cứu học thuật trong tương lai

Ý kiến của GN⁺

Điểm quan trọng nhất của bài viết này là chia sẻ kinh nghiệm phát triển một giải pháp phần mềm để thu thập và phân tích dữ liệu phát hiện hiện diện trong khuôn viên trường đại học bằng cách tận dụng thiết bị ESP32 giá rẻ và cơ sở dữ liệu serverless. Bài viết này có thể thú vị với những người quan tâm đến kỹ thuật phần mềm, đặc biệt cung cấp thông tin hữu ích cho các kỹ sư phần mềm mới bắt đầu quan tâm đến hệ thống nhúng và phân tích dữ liệu.

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• • Chia sẻ kinh nghiệm xây dựng doanh nghiệp
  • Với tư cách là người từng xây dựng một doanh nghiệp dựa trên công nghệ BLE beacon (occuspace.io), người này đưa ra câu trả lời cho các câu hỏi đã được nêu
  • Độ chính xác của việc đo mức độ hiện diện thông qua số lượng BLE beacon cho thấy tương quan rất cao, nhưng hệ số tương quan khác nhau tùy theo địa điểm
  • Độ chính xác của việc đo thời gian lưu lại thông qua thời gian khả dụng của BLE beacon được cho là không chính xác, vì địa chỉ BT MAC thay đổi mỗi 8-20 phút tùy nhà sản xuất
  • Đây được nhắc đến là một ý tưởng hay để cải thiện độ chính xác bằng cách đặt ngưỡng RSSI tối thiểu nhằm chỉ tính các thiết bị thực sự ở gần
• • Kinh nghiệm về hệ thống CNTT của trường đại học
  • Trước đây, tại trường đại học, việc đưa địa chỉ MAC vào whitelist là một quy trình phiền phức phải qua nhiều bang và nhiều biểu mẫu, nhưng có lời nhắc đầy hy vọng rằng hiện nay tình hình có lẽ đã được cải thiện
• • Chia sẻ kết quả thử nghiệm phần cứng
  • Sau khi thử nhiều phần cứng khác nhau (Seeed Studio XIAO ESP32S3/C3, WaveShare ESP32S3 Zero, v.v.), chỉ có XIAO ESP32C3/S3 hoạt động ổn định trong hơn một tháng
  • Đối với ESP32, người này khuyến nghị thêm tụ điện dung lượng lớn vào đường nguồn để giúp cải thiện độ ổn định cho phần cứng nhạy cảm với nguồn cấp
• • Tầm quan trọng của việc giữ nhiệt huyết
  • Một bình luận hài hước rằng trong tình huống "nerd snipe", điều quan trọng là không được đánh mất nhiệt huyết
• • Chia sẻ kinh nghiệm dự án cá nhân
  • Chia sẻ kinh nghiệm chế tạo đồng hồ báo thức bằng ESP32, bao gồm ma trận LED, buzzer và cảm biến PIR
  • Cũng phát hiện thêm rằng thông qua ghi log RSSI, có thể biết được bản thân có đang ở trên giường hay không và có trở mình vào ban đêm hay không
• • Câu hỏi về việc "sản phẩm hóa" dự án ESP32
  • Câu hỏi về cách làm cho một dự án ESP32 trông giống một sản phẩm thực thụ, đồng thời nhắc đến xu hướng là một kỹ sư phần mềm thích các thành phẩm hoàn chỉnh
• • Các điểm cần cân nhắc khi thực hiện dự án trong trường đại học
  • Khi thực hiện một dự án theo dõi con người trong trường đại học, đây là cơ hội để xin lời khuyên về quy trình nghiên cứu trên đối tượng con người, và nên hỏi giáo sư
  • Có nhắc đến các chính sách về quyền riêng tư và bảo mật của bộ phận CNTT trong trường đại học
• • Đề xuất giải pháp quản lý bộ nhớ dữ liệu
  • Để giải quyết vấn đề phải giữ dữ liệu trong bộ nhớ, có đề xuất sử dụng thuật toán ước lượng cardinality, có thể ước tính số lượng ID beacon duy nhất trong khi chỉ dùng không gian hằng số
• • Chia sẻ kinh nghiệm với dự án tương tự
  • Chia sẻ trải nghiệm cá nhân rằng đã từng thực hiện một dự án tương tự vài năm trước
• • Mẹo viết bài blog
  • Lời khuyên rằng việc đưa tài liệu tham khảo vào bài blog sẽ hữu ích trong việc giúp độc giả hiểu rõ hơn