Đề tài NCKH: Thiết kế và Xây dựng Mô hình Thanh toán Phí Xe buýt - HCMUTE

Tổng quan về dự án thiết kế và xây dựng mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE. Giải pháp công nghệ mang lại sự tiện lợi cho sinh viên.

• Tác giả: Nguyen Van Duc
• Người hướng dẫn: M.Nguyen Thanh Nghia
• Trường học: HCMC University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Electrical and Electronics Engineering Technology
• Đề tài: Design And Construction Of Bus Fees Payment Model
• Loại tài liệu: Student's Scientific Research Topic
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Tóm tắt

I. Khám phá mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE đột phá

Trong bối cảnh cách mạng công nghệ 4.0, việc hiện đại hóa các dịch vụ công cộng là một xu thế tất yếu. Đề tài nghiên cứu khoa học “Thiết kế và xây dựng mô hình thanh toán phí xe buýt” của sinh viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM (HCMUTE) là một minh chứng rõ nét cho xu hướng này. Nghiên cứu này đề xuất một giải pháp thanh toán tự động, thay thế phương thức dùng tiền mặt truyền thống, nhằm nâng cao hiệu quả và sự tiện lợi cho người dùng. Mô hình này không chỉ là một sáng kiến công nghệ mà còn là một giải pháp thiết thực cho các vấn đề giao thông đô thị. Hệ thống được xây dựng dựa trên nền tảng Internet of Things (IoT), kết hợp giữa phần cứng và phần mềm để tạo ra một quy trình thanh toán liền mạch và an toàn. Trọng tâm của mô hình là việc ứng dụng công nghệ RFID để nhận dạng và trừ phí tự động, giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi và hạn chế tiếp xúc trực tiếp, đặc biệt quan trọng trong các bối cảnh dịch bệnh. Toàn bộ dữ liệu giao dịch được quản lý thông qua một Web server và cơ sở dữ liệu tập trung, cho phép cả người quản lý và người dùng dễ dàng truy cập và theo dõi thông tin. Với việc tích hợp một ứng dụng Android, người dùng có thể quản lý tài khoản, xem lịch sử di chuyển và nạp tiền một cách chủ động. Mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE hứa hẹn mang lại một trải nghiệm di chuyển công cộng thông minh, hiệu quả và an toàn hơn cho người dân thành phố.

1.1. Mục tiêu cốt lõi của hệ thống thanh toán tự động

Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế và xây dựng một hệ thống thu phí xe buýt tự động, ứng dụng công nghệ IoT để giảm thiểu nhân lực phục vụ và hạn chế lây lan dịch bệnh thông qua thanh toán không tiếp xúc. Cụ thể, hệ thống sử dụng công nghệ RFID để quản lý và thanh toán. Một ứng dụng trên điện thoại thông minh cũng được thiết kế để người dùng kiểm tra tài khoản thanh toán. Đồng thời, một Web server được xây dựng để quản lý toàn bộ cơ sở dữ liệu. Nghiên cứu này hướng đến việc tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh, từ việc nhận dạng thẻ khách hàng, thanh toán phí theo từng loại thẻ, cho đến việc xây dựng giao diện quản lý thông tin người dùng trên Web server và ứng dụng Android. Qua đó, mô hình này không chỉ giải quyết vấn đề thanh toán mà còn tạo ra một hệ sinh thái quản lý thông minh và minh bạch.

1.2. Phạm vi và giới hạn của đề tài nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng một hệ thống phần mềm hoàn chỉnh, có khả năng truyền dữ liệu từ thẻ từ ngay khi nhận được đến khi hiển thị trên thiết bị đầu cuối cho người dùng. Mô hình được thiết kế trong môi trường phòng thí nghiệm với hộp bảo vệ bằng Mica, mô phỏng một trạm thu phí thực tế trên xe buýt. Tuy nhiên, đề tài cũng có một số giới hạn nhất định. Về mặt bảo mật, hệ thống vẫn ở mức cơ bản và chưa được trang bị các lớp bảo vệ nâng cao. Phần mềm quản lý mới chỉ đáp ứng các yêu cầu cơ bản về vận hành và quản trị. Những giới hạn này mở ra các hướng phát triển và hoàn thiện hệ thống trong tương lai, chẳng hạn như tăng cường mã hóa dữ liệu và phát triển thêm các tính năng quản lý chuyên sâu hơn cho mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE.

II. Thách thức của thanh toán xe buýt truyền thống tại TPHCM

Các thành phố lớn như TPHCM đang đối mặt với nhiều vấn đề giao thông, và xe buýt được xem là một giải pháp hữu hiệu để giảm ùn tắc và ô nhiễm. Tuy nhiên, hình thức thanh toán hiện tại vẫn còn nhiều bất cập. Việc sử dụng tiền mặt hoặc vé tháng thủ công không chỉ gây tốn thời gian mà còn tiềm ẩn nhiều rủi ro, đặc biệt là trong bối cảnh dịch bệnh phức tạp. Theo tài liệu nghiên cứu, đại dịch Covid-19 đã tác động nặng nề, khiến doanh thu tuyến xe buýt giảm 45-50%. Nguy cơ lây nhiễm qua việc trao đổi tiền mặt là rất cao. Dù đã có dự án thẻ xe buýt thông minh (UniPass) được thí điểm, nhưng tỷ lệ sử dụng còn thấp. Nguyên nhân chính đến từ thói quen của người dùng và sự phức tạp trong quá trình đăng ký, liên kết với ví điện tử hay tài khoản ngân hàng, đặc biệt là đối với đối tượng khách hàng trung niên. Sự ra đời của tiêu chuẩn thanh toán "KHÔNG TIẾP XÚC" đã mở ra cơ hội mới, đáp ứng cả nhu cầu thanh toán và bảo vệ sức khỏe. Những thách thức này chính là động lực để phát triển mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE, một giải pháp đơn giản, hiệu quả và phù hợp hơn với đa số người dùng.

2.1. Bất cập trong giao dịch bằng tiền mặt và vé tháng

Phương thức thanh toán bằng tiền mặt trên xe buýt đòi hỏi sự tương tác trực tiếp giữa hành khách và nhân viên bán vé, làm tăng thời gian dừng tại mỗi trạm và gây chậm trễ cho toàn bộ hành trình. Việc chuẩn bị tiền lẻ cũng là một phiền toái thường gặp cho cả hai bên. Đối với vé tháng, mặc dù tiện lợi hơn nhưng vẫn yêu cầu quy trình đăng ký và gia hạn thủ công. Hơn nữa, cả hai hình thức này đều thiếu khả năng cung cấp dữ liệu chi tiết về lưu lượng hành khách theo thời gian thực, gây khó khăn cho công tác quản lý và điều phối tuyến. Thanh toán không tiền mặt là giải pháp khắc phục những nhược điểm này, giúp quy trình trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn.

2.2. Rào cản trong việc áp dụng thẻ thông minh hiện có

Dù các dự án thẻ thông minh đã được triển khai, nhưng chưa đạt được hiệu quả như mong đợi. Một phần lớn hành khách là người lao động phổ thông, người lớn tuổi, gặp khó khăn khi phải đăng ký tài khoản email hoặc liên kết với các ví điện tử phức tạp. Thói quen sử dụng tiền mặt đã ăn sâu vào tiềm thức của nhiều người. Theo báo cáo, "việc quét mã QR, đăng ký tài khoản trên điện thoại thông minh, liên kết trả trước qua ví điện tử, tài khoản ngân hàng còn quá xa lạ với đối tượng khách hàng trung niên". Do đó, một hệ thống thanh toán mới cần phải đơn giản hóa tối đa quy trình đăng ký và sử dụng, tập trung vào công nghệ dễ tiếp cận như RFID để dần thay đổi thói quen người dùng.

III. Hướng dẫn thiết kế phần cứng hệ thống thanh toán tự động

Nền tảng phần cứng là xương sống của mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE. Thiết kế phần cứng tập trung vào ba khối chính: Khối đọc thẻ, Khối xử lý trung tâm, và Khối hiển thị. Mỗi khối được lựa chọn linh kiện cẩn thận để đảm bảo hiệu suất, độ ổn định và chi phí tối ưu. Khối đọc thẻ sử dụng mô-đun RFID RC522, hoạt động ở tần số 13.56MHz, có khả năng đọc thẻ nhanh chóng và chính xác ở cự ly gần. Khối xử lý trung tâm là board mạch Arduino ESP8266 Wifi, một lựa chọn mạnh mẽ với vi điều khiển tích hợp khả năng kết nối Wi-Fi. Linh kiện này chịu trách nhiệm nhận dữ liệu từ RC522, xử lý và gửi lên Web server thông qua mạng không dây. Đồng thời, nó cũng điều khiển các thiết bị ngoại vi khác. Khối hiển thị sử dụng màn hình LCD 16x2 kết hợp với module I2C để thông báo trạng thái giao dịch cho người dùng. Sự kết hợp giữa các linh kiện này tạo nên một hệ thống phần cứng nhỏ gọn, hiệu quả và dễ dàng lắp đặt trên xe buýt. Toàn bộ hệ thống được cấp nguồn ổn định thông qua module AMS1117, đảm bảo hoạt động tin cậy trong môi trường di chuyển liên tục.

3.1. Lựa chọn và kết nối mô đun RFID RC522

Khối đọc thẻ là cửa ngõ đầu vào của hệ thống. Mô-đun RFID RC522 được chọn vì giá thành hợp lý, thiết kế nhỏ gọn và hiệu suất ổn định. Module này sử dụng IC MFRC522 của Philips, hỗ trợ đọc và ghi dữ liệu cho các loại thẻ NFC tần số 13.56MHz như mifare1 S50, S70. Khoảng cách đọc tối ưu là từ 0 đến 60mm, hoàn toàn phù hợp cho việc quẹt thẻ trên xe buýt. Việc kết nối RC522 với khối xử lý trung tâm được thực hiện thông qua giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface), một chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ tốc độ cao. Các chân tín hiệu MOSI, MISO, SCK, và SS (CS) được kết nối tương ứng với các chân trên board Arduino ESP8266 Wifi, đảm bảo việc truyền dữ liệu diễn ra nhanh chóng và chính xác.

3.2. Vai trò của vi điều khiển Arduino ESP8266 Wifi

Board mạch Arduino ESP8266 Wifi đóng vai trò là bộ não của hệ thống. Nó không chỉ là một vi điều khiển thông thường mà còn tích hợp sẵn module Wi-Fi, cho phép kết nối Internet một cách dễ dàng. Nhiệm vụ chính của board mạch này là: nhận mã thẻ từ mô-đun RC522 qua giao tiếp SPI, gửi dữ liệu này đến cơ sở dữ liệu trên server để truy vấn thông tin, nhận lại phản hồi và điều khiển màn hình LCD 16x2 hiển thị thông báo (ví dụ: "Giao dịch thành công", "Số dư không đủ"). Ngoài ra, nó còn điều khiển một còi buzzer để phát tín hiệu âm thanh xác nhận khi quẹt thẻ thành công. Việc sử dụng Arduino ESP8266 Wifi giúp hệ thống trở nên gọn nhẹ, tiết kiệm chi phí và đơn giản hóa việc kết nối mạng.

3.3. Thiết kế khối hiển thị và khối nguồn

Để giao tiếp với người dùng, hệ thống sử dụng màn hình LCD 16x2. Màn hình này có khả năng hiển thị hai dòng, mỗi dòng 16 ký tự, đủ để thông báo các thông tin cần thiết. Để tiết kiệm chân cho vi điều khiển, một module I2C được tích hợp. Module này giúp việc điều khiển LCD chỉ cần hai dây tín hiệu (SDA và SCL). Về khối nguồn, hệ thống lấy năng lượng từ ắc quy của xe buýt. Một module ổn áp AMS1117 được sử dụng để chuyển đổi điện áp xuống mức 3.3V, cung cấp nguồn ổn định cho board Arduino ESP8266 Wifi. Các thiết bị ngoại vi khác như RC522 và LCD sẽ được cấp nguồn trực tiếp từ board Arduino. Thiết kế này đảm bảo toàn bộ hệ thống hoạt động ổn định và an toàn.

IV. Phương pháp xây dựng phần mềm và cơ sở dữ liệu quản lý

Phần mềm là linh hồn vận hành toàn bộ mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE, bao gồm hệ thống backend, website quản trị và ứng dụng di động cho người dùng. Trọng tâm của việc phát triển phần mềm là xây dựng một kiến trúc vững chắc, có khả năng xử lý dữ liệu thời gian thực và đảm bảo tính nhất quán thông tin. Cơ sở dữ liệu của hệ thống được xây dựng trên nền tảng Firebase, một dịch vụ Backend-as-a-Service (BaaS) của Google. Firebase cung cấp cơ sở dữ liệu thời gian thực (Realtime Database), cho phép đồng bộ hóa dữ liệu ngay lập tức giữa các thiết bị kết nối. Điều này cực kỳ quan trọng để cập nhật số dư tài khoản của người dùng một cách chính xác sau mỗi giao dịch. Website quản trị được phát triển bằng Microsoft Visual Studio, cung cấp giao diện cho admin để quản lý người dùng, nạp tiền và xem lịch sử giao dịch. Về phía người dùng, một ứng dụng Android được lập trình bằng ngôn ngữ Java trên môi trường Android Studio. Ứng dụng này cho phép người dùng đăng ký, đăng nhập, xem thông tin cá nhân, kiểm tra số dư và theo dõi lịch sử thanh toán của mình một cách tiện lợi.

4.1. Sử dụng Firebase làm cơ sở dữ liệu thời gian thực

Firebase được chọn làm nền tảng cơ sở dữ liệu vì khả năng đồng bộ hóa thời gian thực và dễ dàng tích hợp. Nó hoạt động như một dịch vụ backend, giúp các nhà phát triển tập trung vào giao diện người dùng mà không cần lo lắng quá nhiều về việc xây dựng và quản lý máy chủ. Trong dự án này, Firebase được sử dụng để lưu trữ thông tin người dùng (tên, email, mã thẻ RFID), số dư tài khoản và lịch sử giao dịch. Khi một hành khách quẹt thẻ, Arduino ESP8266 Wifi sẽ gửi yêu cầu đến Firebase. Hệ thống sẽ tự động xác thực, trừ tiền và cập nhật lại số dư. Mọi thay đổi sẽ được phản ánh ngay lập tức trên cả website quản trị và ứng dụng Android của người dùng, đảm bảo tính minh bạch và chính xác của dữ liệu.

4.2. Xây dựng website quản trị cho Admin

Website quản trị là công cụ dành cho người vận hành hệ thống. Được xây dựng trên nền tảng Microsoft Visual Studio, trang web này có các chức năng chính như: quản lý người dùng (thêm, sửa, xóa thông tin), nạp tiền vào tài khoản cho hành khách, và truy vấn lịch sử giao dịch của toàn bộ hệ thống. Giao diện được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, cho phép admin thực hiện các tác vụ một cách nhanh chóng. Việc kết nối giữa website và cơ sở dữ liệu Firebase đảm bảo rằng mọi thao tác của admin đều được cập nhật ngay lập tức và đồng bộ trên toàn hệ thống. Điều này giúp việc quản lý người dùng và dòng tiền trở nên hiệu quả và minh bạch.

4.3. Lập trình ứng dụng Android cho người dùng cuối

Để nâng cao trải nghiệm người dùng, một ứng dụng Android được phát triển bằng ngôn ngữ Java trên Android Studio. Ứng dụng cung cấp một giao diện thân thiện, cho phép hành khách thực hiện các chức năng cần thiết như: đăng ký tài khoản mới, đăng nhập, xem và chỉnh sửa thông tin cá nhân, đổi mật khẩu. Tính năng quan trọng nhất là xem lịch sử thanh toán, nơi hiển thị chi tiết thời gian, tuyến xe và số tiền đã chi trả cho mỗi chuyến đi. Ứng dụng này kết nối trực tiếp với Firebase, giúp người dùng luôn cập nhật được số dư tài khoản và thông tin giao dịch của mình một cách chính xác và nhanh chóng, ngay trên chiếc điện thoại thông minh.

V. Cách mô hình thanh toán xe buýt hoạt động trong thực tế

Quá trình vận hành thực tế của mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE được thiết kế để đơn giản và hiệu quả nhất có thể. Lưu đồ thuật toán của hệ thống bắt đầu khi được cấp nguồn. Board Arduino ESP8266 Wifi sẽ khởi tạo các kết nối cần thiết, bao gồm giao tiếp SPI với mô-đun RFID RC522 và kết nối Wi-Fi tới server. Khi hành khách đưa thẻ RFID vào vùng đọc, module RC522 sẽ nhận diện mã thẻ và gửi đến Arduino. Ngay lập tức, Arduino chuyển tiếp mã thẻ này qua Wi-Fi đến cơ sở dữ liệu Firebase. Tại đây, hệ thống sẽ truy vấn để kiểm tra xem thẻ đã được đăng ký chưa và số dư trong tài khoản có đủ để thực hiện giao dịch hay không. Nếu mọi thông tin hợp lệ, hệ thống sẽ tiến hành trừ tiền và gửi tín hiệu xác nhận giao dịch thành công trở lại Arduino. Arduino sẽ điều khiển màn hình LCD hiển thị thông báo "Giao dịch thành công" và còi buzzer phát ra tiếng bíp. Ngược lại, nếu thẻ chưa đăng ký hoặc số dư không đủ, màn hình LCD sẽ hiển thị cảnh báo tương ứng. Toàn bộ quá trình này chỉ diễn ra trong vài giây, đảm bảo luồng di chuyển của hành khách không bị gián đoạn.

5.1. Quy trình xử lý khi quẹt thẻ thanh toán hợp lệ

Khi một thẻ hợp lệ với đủ số dư được quét, hệ thống thực hiện một chuỗi các bước tự động. Đầu tiên, Arduino ESP8266 Wifi nhận diện mã thẻ từ RC522. Tiếp theo, nó gửi một yêu cầu POST chứa mã thẻ đến cơ sở dữ liệu Firebase. Server sẽ xác thực mã thẻ, kiểm tra số dư và thực hiện phép trừ tiền tương ứng với giá vé. Sau khi cập nhật thành công số dư mới vào cơ sở dữ liệu, server gửi lại một phản hồi xác nhận. Dựa trên phản hồi này, Arduino điều khiển màn hình LCD hiển thị thông tin như tên người dùng và số dư còn lại, đồng thời kích hoạt còi báo hiệu. Lịch sử giao dịch, bao gồm thời gian và tuyến xe, cũng được tự động ghi lại trên Firebase và hiển thị trên ứng dụng Android của người dùng.

5.2. Xử lý các trường hợp thẻ không hợp lệ hoặc thiếu số dư

Hệ thống được lập trình để xử lý các tình huống ngoại lệ một cách thông minh. Trong trường hợp một thẻ chưa được đăng ký trong hệ thống được quét, cơ sở dữ liệu Firebase sẽ không tìm thấy thông tin tương ứng và trả về một thông báo lỗi. Arduino ESP8266 Wifi sẽ nhận tín hiệu này và hiển thị thông báo "Thẻ không hợp lệ" trên màn hình LCD. Tương tự, nếu thẻ đã đăng ký nhưng số dư trong tài khoản thấp hơn giá vé của chuyến đi, server sẽ từ chối giao dịch và gửi cảnh báo về cho Arduino. Màn hình LCD sẽ hiển thị thông báo "Số dư không đủ". Trong cả hai trường hợp, hành khách sẽ được yêu cầu thanh toán bằng tiền mặt, đảm bảo không làm gián đoạn hoạt động của tuyến xe.

VI. Tương lai và tiềm năng của mô hình thanh toán không tiếp xúc

Kết quả của đề tài nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của mô hình thanh toán phí xe buýt HCMUTE. Hệ thống hoạt động ổn định, kết nối dây chắc chắn, giao diện web và ứng dụng thân thiện, ít xảy ra lỗi. Đây là một nền tảng vững chắc cho việc phát triển các hệ thống giao thông công cộng thông minh trong tương lai. Hướng phát triển tiếp theo của mô hình có thể tập trung vào việc nâng cao tính bảo mật bằng cách áp dụng các thuật toán mã hóa mạnh hơn cho việc truyền dữ liệu. Ngoài ra, hệ thống có thể được mở rộng để tích hợp thêm các phương thức thanh toán khác như quét mã QR, liên kết trực tiếp với tài khoản ngân hàng hoặc các ví điện tử phổ biến. Việc thu thập và phân tích dữ liệu lớn (Big Data) từ lịch sử di chuyển của hành khách cũng mở ra tiềm năng tối ưu hóa các tuyến xe buýt, điều chỉnh lịch trình và cải thiện chất lượng dịch vụ. Mô hình này không chỉ giới hạn ở xe buýt mà còn có thể áp dụng rộng rãi cho các loại hình giao thông công cộng khác như tàu điện ngầm, xe buýt nhanh (BRT), góp phần xây dựng một hệ sinh thái giao thông đô thị thông minh và bền vững.

6.1. Đánh giá kết quả và hiệu suất của hệ thống

Sau quá trình xây dựng và kiểm thử, mô hình đã đạt được các kết quả tích cực. Phần cứng kết nối chắc chắn, không bị rơi rớt trong quá trình di chuyển mô phỏng. Nguồn điện cung cấp cho các module hoạt động ổn định ở mức 3.3V. Website quản trị và ứng dụng Android chạy mượt mà, kết nối mạng ổn định và ít lỗi. Giao diện thân thiện và dễ sử dụng cho cả admin và người dùng cuối. Hệ thống đã đáp ứng được các mục tiêu ban đầu: tự động hóa quy trình thanh toán, giảm thiểu tiếp xúc và cung cấp công cụ quản lý tiện lợi. Đây là một minh chứng cho thấy việc ứng dụng công nghệ RFID và IoT vào giao thông công cộng là hoàn toàn khả thi.

6.2. Hướng phát triển và nâng cấp trong tương lai

Để hoàn thiện hệ thống, nhiều hướng phát triển có thể được xem xét. Về bảo mật, có thể tích hợp mã hóa end-to-end để bảo vệ dữ liệu giao dịch. Về tính năng, hệ thống có thể được bổ sung chức năng nạp tiền trực tiếp trên ứng dụng Android thông qua cổng thanh toán trực tuyến, thay vì phải nạp tiền thông qua admin. Một hướng đi khác là phát triển hệ thống thành một nền tảng mở, cho phép tích hợp với các dịch vụ khác của thành phố thông minh như bãi giữ xe, thư viện công cộng... tạo thành một chiếc thẻ đa năng duy nhất. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích dữ liệu đi lại có thể giúp cơ quan quản lý đưa ra các quyết định chính xác hơn về quy hoạch giao thông, góp phần xây dựng một đô thị thông minh và hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FINAL REPORT STUDENT'S SCIENTIFIC RESEARCH TOPIC DESIGN AND CONSTRUCTION OF BUS FEES PAYMENT MODEL S K C 0 0 3 9 5 9 TOPIC NUMBER: SV2022-162 PROJECT LEADER: NGUYEN VAN DUC SKC008075 Ho Chi Minh City, October, 2022 HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING --------------------------------- SCIENTIFIC RESEARCH ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING TECHNOLOGY TOPIC: DESIGN AND CONSTRUCTION OF BUS FEES PAYMENT MODEL Advisor: M.NGUYEN THANH NGHIA Name: NGUYEN VAN DUC Student ID: 18142282 Name: NGUYEN HUY HOANG Student ID: 18142022 Name: LE THANH TAN Student ID: 18142064 Name: NGUYEN HUU LOC Student ID: 18142040 Name: NGUYEN DUC HUY Student ID: 18142025 Ho Chi Minh City – 10/2022 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, July 11th, 2022 SCIENTIFIC RESEARCH REPORT Student's name (Representative): Nguyen Van Duc Code: 18142282 Major: Electrical and Electronics Engineering Technology Major code: 142 Type of traning: Formal University Class: 18142CLCA I. TOPIC: DESIGN AND CONSTRUCTION OF BUS FEES PAYMENT MODEL II. Initial figures: - Nguyen Thi Huyen Trang, “Research on IoT trends and applications to traffic management problems in Hanoi”, Graduation Project, Hanoi University of Technology, 2017. - Ha Duyen Trung, Nguyen Huu Trung, Internet of Things, STINFO magazine, issue 7, 8 million, 2017.

- Nguyen Thanh Hoang, Nguyen Khoa Nam “Design and construction of heart rate bracelet using IoT technology”, Graduation project, University of Technical Education, 2019. - Truong Thi Ngoc Ngoc Phuong (2014), "Android programming textbook", Ho Chi Minh City National University Publishing House. - Nguyen Dinh Phu – Phan Van Hoan – Truong Ngoc Anh (2017), “Textbook of PIC microcontrollers”, Vietnam National University Publishing House, Ho Chi Minh City. - Phan Van Ca – Truong Quang Phuc (2017), “The Basic Textbook and Internet of Things Application”, Ho Chi Minh City National University Publishing House.

- Ha Quang Phuc - Pham Quang Huy (2020), "Programming the controller on Arduino for the connected system of things (IoT)", Thanh Nien Publishing House. Implementation content: - Learn the principle and operation of the RC522 RFID module. - Learn the SPI, I2C communication standards. 2 - Learn POST data transfer method - Design and construction of models including: Identification of customer cards, payment of fees according to each card type.

- Write the code for the Arduino, load the code and run the test. Adjust and finalize the model. - Programming and designing Web server to create user information management interface. - Design Android interface for users to track and manage personal information.

- Performance evaluation - Report writing. - Make a thesis defense report III. ASSIGNMENT DATE: 24/03/2022 IV. TASK COMPLETE DAY: 10/08/2022 V.

FULL NAME OF INSTRUCTION OFFICERS: M.Nguyen Thanh Nghia INSTRUCTION OFFICERS INDUSTRIAL ELECTRONICS – BIOMEDICAL ENGINEERING 3 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, July 11th, 2022 SCIENTIFIC RESEARCH SCHEDULE Student's name (Representative): Nguyen Van Duc CODE: 18142282 Class: 18142CLCA DESIGN AND CONSTRUCTION OF BUS FEES Topic name: PAYMENT MODEL Confirmed by the Week/day Content instructor 1 Week Meet with the teacher to listen to the requirements of the project, select the (24/3 - 31/3) topic. 1 Week Write a detailed outline of the topic. (1/4 - 8/4) 1 Week Conduct block diagram design, (9/4 - 16/4) explain block function. 1 Week Learn RFID technology, Arduino, (17/4 - 24/4) communication standards.

1 Week Learn the principle of transmitting and receiving data between Arduino (25/4 - 2/5) and RFID. 1 Week Calculation of necessary parameters (3/5 – 10/5) and selection of components. 1 Week Programming data transmission (11/5 - 18/5) between Arduino and RFID module. 1 Week Learn about website and android (19/5 -26/5) programming.

4 3 Weeks Programmatically create the interface for the website and transmit and (27/5 - 17/6) receive information with the computer 4 Weeks Programming apps on android. (18/6 - 16/7) 3 Weeks Carrying out model construction (17/7 - 7/8) Finish the model. 2 Week s Install parts into the model, fine-tune (8/8 - 22/8) the optimal program. 1 Week Write a report.

(23/8 – 20/9) 1 Week Meet with your instructor to edit and (21/9 - 28/9) finalize the report. 1 Week Make slides, report to instructor. (29/9 - 10/10) INSTRUCTOR (Sign and write full name) 5 COMMIT I hereby declare that this thesis is my own work based on some previous documents and under the guidance of the Instructor. Project manager Nguyen Van Duc 6 ACKNOWLEDGEMENT First and foremost, I would like to thank my deep gratitude to the teachers in the faculty of high quality training in general as well as the teachers in the field of Electrical and Electronic Engineering in particular.

I am extremely grateful to you for supporting and understanding me during the past time, thank you to all the teachers who have enthusiastically guided, guided and imparted a lot of valuable knowledge to help me learn and accumulate a lot of things. I would like to express my sincere thanks to Mr. Nguyen Thanh Nghia, the teacher who guided me in this graduation project. Without his assistance and dedicated involvement in every step throughout the process, this paper could have never been accomplished.

Thank you for sharing, sincere comments and always creating conditions for me to complete my thesis in the best way. Finally, I would like to thank my family members, who have always supported and encouraged me throughout the course of my thesis. Thank you for your love and support. Sincerely thank! Project manager Nguyen Van Duc 7 Table of Content COMMIT .7 Table of Content.

SCOPE OF RESEARCH .6 LIMITS OF THE TOPIC .1 OVERVIEW OF BUS FARE PAYMENT SYSTEM .1 Learn about bus fare payment systems.2 INTERNET OF THINGS OVERVIEW .1 Internet of Things (IoT) .2 Requirements of an IoT system .3 Applications of IoT .3 RFID RADIO WAVE TECHNOLOGY .2 Pros and cons of RFID technology .4 DATA TRANSMISSION COMMUNICATION STANDARDS .5 OVERVIEW OF WEBSITE, WEB SERVER AND PHP .1 About the Website .2 Introduction to Firebase .3 Introduction to programming Java .7 WIFI NETWORK OVERVIEW. CALCULATION AND DESIGN .2 BLOCK DIAGRAM OF THE SYSTEM .1 Card reading block .2 Central processing block.4 Information management block .6 Full-circuit wiring diagram .1 PROGRAMMING SOFTWARE FOR COMPUTER .1 Programming software for websites .2 Programming software for mobile applications .2 SYSTEM ALTERNATIVE Flowchart .1 Apps for users on Android phones .2 Management page on web server: .3 Website for User:. CONCLUSIONS AND DEVELOPMENT ORIENTATIONS .50 9 List Figures Figure 2.1 Generalized operating model .2 Structure an IoT .4 The principle of operation of RFID systems .5 Several types of RFID tags .7 SPI 4-wire interface .8 SPI data transfer process .9 Basic operating model of a Firebase .10 Basic architecture of an android operating system .1 Block diagram of the system .2 Module RFID RC522.3 Connecting the wire between the RC522 and the Arduino ESP8266 Wifi .4 Integrated Arduino ESP8266 Wifi Board .5 Front of LCD 16x2 .7 Full-circuit wiring diagram .1 Interface of Microsoft Visual Studio .2 Interface of Android studio .3 Flowchart of the system .4 Algorithm flowchart of User management program .5 System when complete .2 Password wrongly filled.3 Password not enough character .4 Sign up screen .6 Activities in bar .7 User information screen .8 Edit information screen .9 Change passsword screen .10 Password reset screen .11 Payment history screen .12 Login page for admin .13 Admin homepage after successful login .14 Online credit card for customers .15 Other account balance entries on Firestore Database when Admin tops up successfully .16 Other account balance entries on Firestore Database after Admin successfully top-up .17 Website homepage for users who are not logged in .18 Website account registration page for User .19 Email and password are stored on Authentication on Firebase Database.20 Website account login page for User .21 User information after successful login .22 User information registration fields.23 User information after updating information .24 User information after updating information is updated to Realtime Database on Firebase .25 Model of the system .27 Insufficient card balance .50 11 ABSTRACTS Modern society tends to develop measures to limit their interaction with one another as much as possible as the pandemic scenario becomes more and more dangerous. We conducted study on a subject that can assist people avoid using money to pay for bus tickets in order to stay current with people's tendencies.

Thus, cashless payment was born. Over the past 2 years, the outbreak of the Covid-19 epidemic has affected and had a heavy impact, making the revenue of the bus route only 45-50% compared to before. Despite taking measures to prevent and control the epidemic, just being careless by passengers can spread the disease. Especially when paying directly on the bus, the possibility of hand-to-hand transmission is very high.

Hence, in this project, I will design and construct an automatic bus fare payment model, to replace the traditional payment method, which is cash exchange. Each user of this popular public transport will be issued with a user card that includes personal information, the user will proceed to scan the card for each bus ride. Depending on the type of card registered, the system will make payment directly through the account in the card and store trip information. In addition, passengers can easily manage and track information about their journey with a mobile application.

PROBLEM The continuous development of the scientific and technological revolution has a strong impact and creates a great source of motivation to promote the process of globalization. The advances of science and technology include inventions, inventions, advanced technical measures, modern technological methods and new management methods in all fields applied to production and business practices that increase labor productivity. Today, in vietnam's major cities, buses are a fairly popular means of public transport. In addition to meeting a large volume of people's transportation, buses are also considered as a type of clean transport that helps limit traffic jams, reduce the number of travels of private vehicles - a big factor causing environmental pollution problems.

In the provinces, bus travel is still operating with cash transactions or monthly tickets. However, this form also brings many inadequacies in charging and is time-consuming, especially in the complicated epidemic situation like last year, health issues are always a top priority. Thesmart e-bus card project was also piloted on 9 bus routes in Ho Chi Minh City in October/2022. According to information from the Ho Chi Minh City Public Transport Management Center, the model of automatic bus fare payment via smart electronic cards has been piloted on 141 buses.

This is the route that passes through universities, has a large number of travels, and at the same time targets the test audience is young people, who have high access and use of e-wallet payments. With the above model, there are 2 methods for users to pay including: Physical card (UniPass) and QR application code on smartphones. In addition, with the permission of the People's Committee, the Department of Transport and the Center for Public Transport Management of Ho Chi Minh City. Although the smart bus card has many utilities, after more than a year of piloting in Ho Chi Minh City, not many passengers use this type of card.

A part of passengers are manual workers who want to use this type of smart card for travel, but they do not have email accounts or e-wallets. However, the main reason is still due to the habit of using traditional forms of payment of users. Scanning QR codes, registering accounts on smart phones, linking prepaid payments via e-wallets, bank accounts is still too strange. for middle-aged customers.

By 2019, under the outbreak of the Covid-19 pandemic and rapid spread only through normal contact activities.