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Come gestire i beacon e le condizioni atmosferiche

Quando si progetta un lavoro coi beacon, sono molti i parametri da prendere in considerazione per ottenere il massimo. Dopo aver analizzato le problematiche relative alla batteria, questa volta ci siamo concentrati su quanto le condizioni atmosferiche possano incidere sulla vita del beacon.

Ne abbiamo parlato insieme ad Alessio Cucini, ingegnere e fondatore della BlueUp, azienda senese produttrice di beacon.

 

1) Prima di progettare un beacon, bisognerebbe tener conto del luogo dove essi vengono installati. Quali sono le condizioni ideali per l’operatività dei beacon, e quali invece le peggiori?

Sicuramente l’ambiente di installazione del beacon, come per un qualsiasi altro dispositivo elettronico, deve essere preso in considerazione dal progettista/produttore del beacon oppure dall’installatore che deve scegliere fra i molti prodotti che può trovare sul mercato. Non sempre questi aspetti sono sufficientemente approfonditi: questo può succedere, ad esempio, quando chi progetta l’infrastruttura beacon è una azienda di sviluppo software che spesso non ha internamente le competenze necessarie per affrontare problematiche più strettamente correlate all’hardware.

Chiaramente, ci sono condizioni ambientali “standard” che non richiedono particolari attenzioni o precauzioni: ad esempio, nel gran parte delle installazioni indoor in ambienti frequentati da persone (ad esempio, musei, centri commerciali, …), dove la temperatura ed altri parametri ambientali sono controllati.

Al contrario, esistono condizioni ambientali “estreme” che richiedono precauzioni particolari: ad esempio nel caso di ambienti con livelli di temperatura molto bassi o alti oppure valori di umidità elevati, nel caso di forti escursioni termiche (ad esempio, beacon installati all’aperto, soggetti alle variazioni ambientali giorno/notte e estate/inverno) o di esposizione a fattori atmosferici (pioggia, neve, irraggiamento solare, …), oppure in presenza di sollecitazioni meccaniche (ad esempio vibrazioni nel caso di beacon installati su mezzi in movimento).

Per rispondere a queste diverse casistiche di installazione, in BlueUp abbiamo sviluppato una serie di beacon con più versioni: dal BlueBeacon Mini, il classico beacon compatto general-purpose, al Maxi, con batterie alcaline standard per applicazioni fisse indoor, fino al modello Forte, che offriamo in due diverse versioni di batteria (al litio primario, entrambe a range di temperatura esteso), ideato per le applicazioni “estreme”: outdoor, industriali, ecc.

2) Quali componenti di un beacon soffrono maggiormente le condizioni climatiche avverse?

Sicuramente la batteria è l’elemento più critico di un beacon, rispetto all’operatività in condizioni non ideali. Le batterie sono caratterizzate in termini di capacità nominale (ovvero la quantità di corrente totale che sono in grado di erogare nell’intervallo di tensione operativo, espressa in Ah o mAh), calcolata alla temperatura ambiente di 25°C. Se le batterie vanno ad operare a temperatura molto più basse, la capacità si riduce, e quindi la durata. Ad esempio una batteria alcalina che opera a -10°C, riduce la propria capacità del 50% (questo significa che la vita operativa sarà la metà di quella nominale attesa). Inoltre, la capacità delle batterie degrada anche quando sono soggette a forti escursioni termiche, tipo quelle che si possono avere in caso di funzionamento all’aperto.

Ancora più forte è l’impatto della temperatura per gli accumulatori di energia come batterie ricaricabili o supercap: in questi casi, approssimativamente, ogni 10 gradi di aumento della temperatura si ha un dimezzamento della vita operativa.

Anche gli elementi attivi del beacon (cristalli, transceiver) possono avere parametri che variano in funzione della temperatura (tipicamente tutti i componenti elettronici hanno un range di temperature operativo). Per le applicazioni a temperature estreme, è necessario che gli elementi attivi siano caratterizzati per operare secondo specifica su tutto il range operativo.

3) Possono le condizioni climatiche incidere sulla qualità del segnale radio di un beacon?

Tenendo conto che il beacon opera tipicamente a breve raggio (qualche metro o poche decine di metri), l’impatto di condizioni climatiche avverse (ad esempio un forte temporale in caso di installazione in esterno) si può assumere trascurabile, e si manifesta con un valore di attenuazione del segnale leggermente superiore. E’ però importante che il beacon sia progettato, anche a livello meccanico, per operare in queste condizioni, adottando ad esempio contenitori con un grado di protezione adeguato.

4) Quali consigli dareste per proteggere i propri beacon a chi li ha già acquistati? E quali dareste, invece, a chiunque debba realizzare un nuovo progetto coi beacon?

Una premessa è d’obbligo: non è sufficiente inserire il beacon in un contenitore IP65 piuttosto che IP67 (IP sta per International Protection e identifica il livello di protezione da polveri e acqua) per poter affermare che sia adatto ad operare in esterno. Ad esempio, se le batterie hanno un intervallo di temperatura limitato, la durata operativa del beacon in esterno, essendo soggetto a forti escursioni termiche, sarà di gran lunga inferiore a quella attesa. Quindi usando un contenitore con livello di protezione adeguato (IP65 o superiore) ci assicuriamo che il dispositivo sia protetto da precipitazioni o altri fattori ambientali, ma non abbiamo nessuna garanzia rispetto alla vita operativa del beacon.

Se state partendo con lo sviluppo di un nuovo progetto che coinvolge beacon installati in esterno o comunque in ambiente “difficile”, gli aspetti da tenere in considerazione nella scelta del modello sono: 1) livello di protezione del contenitore (consigliato IP65 o superiore), 2) tipo e capacità della batteria: la batteria deve avere un range di temperatura operativo ampio e una capacità nominale che garantisca una durata stimata sufficientemente marginata rispetto a quella minima richiesta, e 3) sostituibilità della batteria: nel caso di installazioni in esterno, non essendo predicibile l’andamento della temperatura e delle condizioni ambientali in generale, risulta difficile anche prevedere la durata operativa effettiva della batteria. Risulta quindi fondamentale poterla sostituire quando è quasi scarica, senza necessariamente sostituire l’intero apparato. Per questo è importante poterne monitorare lo stato. I BlueBeacon prodotti da BlueUp, ad esempio, consentono il monitoraggio del livello della batteria sia nella versione iBeacon che Eddystone (quest’ultima specifica supporta a livello nativo il formato TLM, per funzionalità di telemetria) senza necessità di connessione al beacon.

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Beacon B03 della iBlio

Torniamo ad occuparci dell’hardware beacon, e questa volta abbiamo analizzato il nuovo modello B03 della torinese iBlio, con specifiche Eddystone e iBeacon.

Il beacon si presenta di medie dimensioni, di forma quadrata, con due fori sul case per il passaggio delle viti di installazioni. Come già detto, il salto di qualità nel case, rispetto ai primi modelli, è evidente. Il beacon si preannuncia resistente e con una buona impermeabilità che lo rende adatto anche ad un uso esterno, nonostante il modello non abbia particolari accorgimenti. Per quanto riguarda la funzionalità hardware, il modello risulta essere molto completo e con alcune funzionalità aggiuntive particolarmente interessanti. Considerando la parte Eddystone, grazie al frame TLM, si possono controllare: carica della batteria, temperatura interna del dispositivo, contatore advertisement (ovvero il numero di segnali inviati dalla sua accensione) e da quanto tempo esso è acceso; sul resto interessante anche la monodirezionalità dell’antenna, che invia il segnale in una sola ed unica direzione.

La batteria, invece, risulta essere la parte più debole del dispositivo. Il beacon utilizza una coin battery da 3V CR2477N, con una durata prevista di 1 anno. Un’autonomia un po’ bassa considerato le alte autonomie riscontrate per altri modelli, in parte però giustificata dall’alto numero di informazioni inviate. Qualche problema, invece, viene dato dall’alloggiamento della batteria. In fase di rimozione, infatti, estrarre la batteria comporta una pericolosa piegatura della circuteria, e per evitare il rischio di frattura abbiamo dovuto smontare l’intero blocco-circuito.

Lasciamo la parte operativa e concentriamoci sulla configurabilità e programmazione. Per quanta riguarda la configurabilità, nonostante l’assenza di un’app dedicata sviluppata da iBlio, essa risulta eccellente, in quanto il beacon dialoga benissimo con tutte le app esistenti sugli store. Purtroppo non ci risultano rilasciati gli SDK per la programmazione, facendo risultare più complesso questo aspetto.

In conclusione, il modello della iBlio, nonostante alcuni difetti come la batteria, risulta essere un beacon molto funzionale e soprattutto versatile. I molti sensori sensori installati hanno il pregio di rendere il beacon molto tecnico, adatto ai contesti in cui è necessario il costante controllo delle prestazioni. Questa qualità giustifica ampiamente il prezzo superiore rispetto ai beacon della stessa categoria.

Hardware: 9/10

Case e resistenza: 6,5/10 (8,5 per il case, 5 per il blocco batteria)

Configurabilità: 9/10

Programmabilità: n.d.

Qualità/prezzo: 8,5/10

Voto finale: 8/10

Beacon B03

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Eddystone, il nuovo formato Google

Il 16 Luglio 2015 Google ha rilasciato il nuovo formato Eddystone, in grado di ampliare le funzionalità dei beacon, e di conseguenza, anche la loro possibilità di utilizzo.

Che cosa è Eddystone?

Descrivendolo in poche parole, Eddystone è l’unione tra i formati iBeacon e Uribeacon in un solo formato: in pratica, l’evoluzione che ci aveva già anticipato Valter Foresto di iBlio in una nostra intervista ad aprile. Con Eddystone, quindi, si semplifica la programmazione, in quanto essi “dialogano” in un linguaggio comune.

Vediamo come funziona. Premetto subito che per l’utente finale (ovvero, chi riceve le notifiche), le differenze non saranno visibili: Eddystone, infatti, non modifica il modo con cui si ricevono le notifiche. Diverso invece il discorso per chi programma.

Eddystone si compone di tre grandi pacchetti: il E-UID, che ricalca il formato iBeacon; il E-URL, riguardante la parte Uribeacon; e d infine il E-TLM, la cui funzionalità spiegherò più tardi. Devo inoltre aggiungere che Eddystone è open source, al contrario del formato iBeacon; inoltre la prima è nativa sia per Android che iOS. Ciò comporta possibilità di personalizzazione molto più ampie rispetto ai formati iBeacon, utili soprattutto in contesti ambientali particolari, come, ad esempio, quello industriale o di software integrato.

Il pacchetto E-UID include una novità molto importante: la stringa di codice inviata da un beacon formato Eddystone è differente rispetto ad uno formato iBeacon. La stringa E-UID infatti è formato da due elementi: il Namespace, di 10byte, e l’Instance, di 6byte, per un totale di 16byte, mentre l’iBeacon ne ha tre: UUID (16byte), Major (2byte) e Minor (2byte), per 20byte totale. Il Namespace corrisponde, nella funzione, all’UUID, mentre l’Instance svolge la stessa funzione del Major e Minor. Questo comporta un codice più snello, anche se meno articolato rispetto a quello della Apple. Come per il formato iBeacon, per leggere le notifiche E-UID è necessaria un’app che riconosca il codice e attivi i contenuti ad esso associati.

Il pacchetto E-URL si caratterizza, invece, per una voce molto semplice: URL. Questo perché l’E-URL, riprendente il formato Uribeacon lanciato dalla stessa Google, deve compiere una sola azione: trasmettere un sito web ai dispositivi degli utenti. La dimensione della stringa, quindi, è direttamente proporzionale alla lunghezza dell’url desiderato. Per poter leggere un E-URL è necessario uno scanner per il Physical Web (qui una versione iOS e qui Android).

Il pacchetto più interessante è il E-TLM. Essa consente la gestione di un’intera flotta di beacon, per tutti quegli aspetti riguardanti la manutenzione e il loro stato di salute. Sono pacchetti di data inviati in aggiunta al classico segnale beacon, leggibili soltanto dal proprietario del dispositivo, o da chi si occupa della manutenzione. Questi pacchetti di dati includono informazioni riguardo alla stringa (o URL) trasmessa, ma anche altri aspetti quali la temperatura interna del beacon, la condizione della batteria e altri dati ancora, a seconda del sensore presente all’interno del beacon. Un sistema che agevola enormemente il lavoro a chi si occupa di beacon, soprattutto in caso di un gran numero di dispositivi. Inoltre, questo pacchetto permette l’integrazione con la Proximity API e la Nearby API di Google, con la possibilità di accedere ad informazioni riguardanti il beacon specifico contenute all’interno dei Cloud di Mountain View.

In conclusione, Eddystone non è quel sistema rivoluzionario annunciato da molti, ma un formato che racchiude quelle funzioni più volte invocate dagli sviluppatori e dagli esperti marketing. Esso infatti non cambia il rapporto dell’utente finale nei confronti del beacon, ma il modo di lavorare con essi.

Siamo curiosi di vedere la risposta di Apple a questo nuova uscita di Big G.

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Le novità di iBlio

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Il beacon iBlio “Long Range” alimentato a Celle Solari (modello B06)

Durante l’estate è stato ufficializzato il nuovo catalogo della innovativa iBlio, azienda torinese specializzata nella produzione di beacon, con un occhio di riguardo al mondo dell’industria. Il rapporto stretto col mondo industriale, ha permesso ad iBlio di progettare beacon innovativi, con alcune funzioni molto interessanti.

Ricordo inoltre che la iBlio è stata la prima azienda europea a credere nel progetto UriBeacon, oltre ad essere una delle prime al mondo ad aver incluso il nuovo modulo Eddystone di Google: questo perché l’azienda torinese, fin dalla sua nascita, collabora con Mountain View nel suo progetto beacon!

Ma adesso guardiamo con attenzione alle novità presenti nel catalogo!

La prima cosa da notare è il notevole miglioramento estetico dei primi modelli creati da iBlio, i beacon da noi provati a Marzo (leggi qui). Adesso il case si presenta gradevole alla vista e con un attacco migliorato, in quanto sono presenti più fori per diverse tipologie di viti, oltre ad aver migliorato le prestazioni dichiarate della batteria. Migliorie che testimoniano il lavoro costante dell’azienda.

I beacon veramente interessanti, però, sono gli ultimi presentati, ovvero quelli sviluppati durante l’ultima primavera. Il primo di cui trattiamo è il Beacon a Celle Solari, il B05, primo modello in serie al mondo a prevedere l’uso di celle solari per alimentare la batteria. Sono evidenti i vantaggi di questo tipo di soluzione, soprattutto se usati in spazi all’aperto e soleggiati, oppure all’interno di una vasta area dove fare manutenzione dei beacon è difficile e costoso, risparmiando così tempo e denaro per l’ordinaria amministrazione.

L’altro modello dalle potenzialità eccellenti è il cosiddetto “Long Range” (modello B08), capace di emettere segnali fino alla distanza di 450 m, oltre sei volte la potenza di un beacon normale! Certo, la qualità di ricezione del segnale a così ampia distanza dalla sua fonte è tutta da verificare, ma siamo certi che in alcuni contesti, specie in campo industriale, questa incredibile potenza di segnale può avere un grandissima utilità.

Ovviamente esiste anche il modello che unisce le Celle Solari al “Long Range” (il B06), con l’obiettivo di creare un superbeacon, perfetto per ogni situazione.

Tutti i nuovi modelli hanno ottenuto la certificazione IP68, garantendo così una protezione quasi assoluta sia da acqua che da polvere.

Bisogna però segnalare che questi ultimi modelli sono di grandi dimensioni, ed inoltre hanno un costo molto elevato, il che li rende adatti ad un uso nell’ambito professionale ed industriale.

Ormai è chiaro che i beacon stanno mostrando potenzialità inaspettate, e non ci resta altro scoprire ed esplorare tutti i futuri sviluppi nel campo dell’hardware!

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