56Инновационные аспекты развития науки и техники УДК 004.3
Сабуткевич Артем Михайлович Sabutkevich Artem Mikhailovich
Студент Student
Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого
Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University
БЕСКОНТАКТНЫЙ КОНТРОЛЬ ПОСЕЩАЕМОСТИ ПЕРСОНАЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
ESP32
CONTACTLESS STAFF ATTENDANCE CONTROL THROW ESP32 MICROCONTROLLER
Аннотация: в данной работе рассматриваются подходы к реализации и использованию бесконтактного контроля посещаемости персонала с использованием микроконтроллера ESP32.
Abstract: in this article I consider approaches to the implementation and use of contactless personnel attendance control using the ESP32 microcontroller.
Ключевые слова: BLE, ESP32, контроль посещаемости, мобильное приложение.
Keywords: BLE, ESP32, attendance control, mobile application.
Ключевой задачей системы является контроль присутствия объектов в заданном радиусе с использованием беспроводных сетей. В тривиальном сценарии в качестве объектов выступают сотрудники компании, а радиус действия ограничен офисными помещениями. Данное решение позволяет оптимизировать процесс контроля путем минимизации количества действий со стороны сотрудников, а также повысить удобство доступа и обработки соответствующих статистических данных администратором, непосредственно осуществляющим контроль.
XII Международная научно-практическая конференция Система представлена в виде аппаратно-программного комплекса. В качестве аппаратной части используется микроконтроллер с низким энергопотреблением ESP32, который представляет собой систему на кристалле с интегрированными Wi-Fi и BLE модулями [1, с. 8]. В качестве микроконтроллерного ядра используется Tensilica Xtensa LX6. Программное обеспечение для микроконтроллера реализовано посредством языка C.
Программная часть представлена в формате системы, имеющей клиент-серверную архитектуру. Серверная часть реализована с использованием языка C#, в качестве базы данных используется СУБД MySQL. Клиентская часть включает в себя приложения для ОС Android и IOS, реализованные так же при помощи языка C#, платформы NET. и фреймворка для кросс-платформенной разработки Xamarin. Взаимодействие между описанными компонентами системы осуществляется посредством протокола TCP с применением алгоритма шифрования данных AES в модификации с длиной ключа 256 бит.
Рассматриваемый комплекс имеет две конфигурации, зависящие от возможности использования устройства сотрудника.
В том случае, если использование мобильного устройства сотрудника возможно, то на него устанавливается приложение, которое после прохождения процедуры регистрации функционирует в фоновом режиме. Концептуальная архитектура данной модели описана на рис. 1
ESP32 BLE Устройство сотрудника TCP Сервер БД ^— —'
Устройство администратора <- TCP i к
Рис. 1. Концептуальная архитектура аппаратно-программного комплекса с использованием устройства сотрудника
Инновационные аспекты развития науки и техники
В связи с тем, что приложение использует модуль BLE, потребление электроэнергии аккумулятора смартфона сведено к минимуму. Офисное помещение оснащается микроконтроллерами ESP32, являющимися источниками сигнала. Каждый источник имеет радиус покрытия до 100 метров [2], однако эта величина может варьироваться в зависимости от типов перекрытий и других объектов, влияющих на силу сигнала [3, с. 11742]. Питание источников может осуществляться как посредством Micro USB при помощи встроенного порта, так и от электрической сети с использованием дополнительного блока питания. С некоторой параметрической временной частотой устройства сотрудников сканируют связанные источники сигнала и передают на сервер данные, которые однозначно определяют факт их присутствия в офисе.
Если использование устройств сотрудников недопустимо, офисное помещение, как и в описанной ранее модели, оснащается микроконтроллерами ESP32 с измененным программным обеспечением. Концептуальная архитектура данного решения представлена на рис. 2.
Рис. 2. Концептуальная архитектура аппаратно-программного комплекса с использованием устройства сотрудника
Каждый сотрудник, в свою очередь, должен быть дополнительно оснащен уникальной идентификационной меткой - источником сигнала BLE. В рамках данной модели микроконтроллеры сканируют все метки, находящиеся в зоне их действия, и самостоятельно передают
71
XII Международная научно-практическая конференция все данные о присутствующих на сервер. Такой подход требует постоянного подключения всех микроконтроллеров к сети Wi-Fi.
Данное решение могло бы быть оптимизировано путем использования в качестве идентификационной метки устройства сотрудника. Однако, в связи с тем, что уникальным идентификатором пользователя в системе является MAC адрес его метки, данный подход невозможен. Это объясняется тем, что модуль BLE, интегрированный в современные мобильные устройства, обновляет соответствующий себе MAC адрес с некоторым временными интервалом, что исключает возможность его использования в качестве уникального идентификатора.
Администратор, в роли которого может выступать любой сотрудник, занимающий соответствующую должность, при помощи пользовательского интерфейса может просматривать статистические данные, описывающие присутствие каждого сотрудника или их объединений на рабочем месте в разрезе любых временных единиц. Поддерживается экспорт данных в формате Microsoft Word и Excel. Также администратор может совершить внеплановый контроль присутствия. Регистрация сотрудников может осуществляться как администратором, так и ими самостоятельно. Формирование различных объединений, к примеру отделов, осуществляется администратором.
В заключение хотелось быть отметить, что существуют и другие подходы к бесконтактному контролю посещаемости с использованием беспроводных сетей. К примеру, в качестве беспроводной сети может быть использован Wi-Fi. В данной модели на устройства сотрудников устанавливается приложение, которое функционирует в фоновом режиме. На основе доступных сетей Wi-Fi система принимает решение об установлении факта присутствия сотрудника в офисе. Основным преимуществом данного подхода
Инновационные аспекты развития науки и техники является больший радиус покрытия, а также более высокая помехоустойчивость. Однако обновленная политика
конфиденциальности компании Apple запрещает сканирование сетей Wi-Fi сторонними приложениями в фоновом режиме. В связи с этим данный подход не может быть использован на мобильных устройствах под управлением ОС IOS, что делает его недостаточно универсальным.
Библиографический список:
1. Espressif Systems. ESP32 Series Datasheet [Электронный ресурс]. - 2017. - Режим доступа: https://www.espressif.com/ sites/default/files/documentation/esp3 2_datasheet_en.pdf (дата обращения 30.07.2021).
2. Bluetooth Technology Overview [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.bluetooth.com/learn-about-bluetooth/tech-overview/ (дата обращения 29.07.2021).
3. Gomez C., Bosch J., Paradells J. Overview and Evaluation of Bluetooth Low Energy: An Emerging Low-Power Wireless Technology // Sensors. - 2012. - 12. - С. 11734-11753.
