Định nghĩa và lịch sử phát triển công nghệ IoT
IoT là một trong những mô hình truyền thông mạnh mẽ và thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu trong thế kỷ XXI Khác với công nghệ Internet hiện tại, IoT dựa trên thực tế và cung cấp dịch vụ trong không gian thực Trước năm 2014, công nghệ này chưa có định nghĩa cụ thể, cho đến khi McKinsey đưa ra một định nghĩa ngắn gọn và được công nhận về IoT.
Internet of Things (IoT) là hệ thống các cảm biến và bộ truyền động được tích hợp vào các đối tượng vật lý, cho phép chúng kết nối với nhau qua mạng có dây và không dây Các thiết bị này thường sử dụng cùng một Giao thức Internet (IP) để đảm bảo khả năng giao tiếp và tương tác hiệu quả.
1.2 Lịch sử phát triển và hình thành hệ thống IoT
Thuật ngữ "Internet of Things" (IoT) đã được giới thiệu từ năm 2005, nhưng khái niệm về các thiết bị kết nối thực tế đã tồn tại từ những năm 1970.
Lúc đó, ý tưởng này thường được gọi là “Internet nhúng” hoặc “máy tính phổ biến” Thuật ngữ “Internet of Things” được Kevin Ashton đặt nền móng vào năm
Vào năm 1999, trong thời gian làm việc tại Procter & Gamble với vai trò tối ưu hóa chuỗi cung ứng, Kevin Ashton đã thu hút sự chú ý của ban quản lý cấp cao về công nghệ mới mang tên “Nhận dạng qua tần số vô tuyến - RFID” Khi đó, Internet đang là xu hướng nổi bật trong ngành công nghệ và với tiềm năng kết nối mọi thứ, Ashton đã đặt tên cho nghiên cứu của mình là “Internet of Things”.
Mặc dù thuật ngữ “Internet of Things” (IoT) không được chú ý rộng rãi trong một thập kỷ sau khi Kevin Ashton giới thiệu, nhưng đến năm 2010, khái niệm này bắt đầu trở nên phổ biến Thông tin rò rỉ cho thấy Google Street View không chỉ tạo ra ảnh 360 độ mà còn lưu trữ dữ liệu khổng lồ về mạng wifi của người dùng, dẫn đến tranh luận trong giới công nghệ về khả năng Google đang xây dựng một chiến lược để lập chỉ mục cả thế giới thực Cùng năm, chính phủ Trung Quốc đã công bố IoT là ưu tiên chiến lược trong “Kế hoạch năm năm” của họ.
Năm 2011, Gartner, công ty tư vấn và nghiên cứu thị trường hàng đầu tại Mỹ, đã giới thiệu khái niệm "chu kỳ cường điệu cho các công nghệ mới nổi" và đưa "Internet of Things" vào danh sách các hiện tượng mới nổi.
In 2012, the theme of LeWeb, Europe's largest Internet conference, was "Internet of Things." During this time, prominent technology magazines like Forbes, Fast Company, and Wired began to adopt the term IoT to describe this emerging phenomenon.
Tháng 10 năm 2013, IDC đã công bố một báo cáo cho biết rằng Internet of Things sẽ là một thị trường trị giá 8,9 nghìn tỷ USD vào năm 2020
Thuật ngữ Internet of Things đã trở nên phổ biến trên thị trường khi vào tháng
1 năm 2014, Google thông báo mua Nest với giá 3,2 tỷ USD Đồng thời, Triển lãm Điện tử Tiêu dùng - CES tại Las Vegas được tổ chức với chủ đề IoT.
Đặc tính của công nghệ IoT
Các tính năng quan trọng nhất của IoT bao gồm kết nối, phân tích, tích hợp, và tham gia tích cực, cùng với nhiều tính năng khác Dưới đây là một số tính năng nổi bật của IoT.
Kết nối là đặc tính quan trọng trong việc thiết lập mối liên kết giữa tất cả các thiết bị IoT và nền tảng IoT, bao gồm máy chủ hoặc đám mây.
Hệ thống thông minh sẽ phân tích dữ liệu thu thập được từ các thiết bị liên quan theo thời gian thực, nhằm xây dựng trí tuệ kinh doanh hiệu quả Khi các chuyên gia tiến hành phân tích sâu sắc các dữ liệu này, hệ thống trở nên mạnh mẽ và có khả năng cung cấp những thông tin giá trị cho doanh nghiệp.
• Tích hợp: IoT tích hợp đa dạng các mô hình, nền tảng truyền thông và thiết bị giúp nâng cao trải nghiệm người dùng
Trí tuệ nhân tạo, kết hợp với công nghệ IoT, đang thu thập và sử dụng dữ liệu để biến mọi thứ trở nên thông minh và tiện lợi hơn, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.
Ví dụ: Các loại robot hút bụi trong nhà được sản xuất ra, tự động lau dọn nhà theo sự điều khiển trên điện thoại đã được kết nối
Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong công nghệ IoT, thực hiện các chức năng như phát hiện, đo lường và báo cáo những thay đổi trong môi trường hoặc tình trạng của người dùng.
• Tương tác tích cực: IoT làm cho công nghệ, sản phẩm hoặc dịch vụ được kết nối trở nên tương tác tích cực giữa nhau
Quản lý điểm cuối là yếu tố then chốt trong việc duy trì hiệu suất của tất cả các hệ thống IoT Nếu không thực hiện tốt công tác này, nguy cơ hệ thống sẽ gặp phải sự cố nghiêm trọng và dẫn đến thất bại hoàn toàn.
Khi robot hút bụi hoàn thành công việc dọn dẹp mà không có bước quản lý kết thúc, nó sẽ tiếp tục hoạt động không ngừng trong suốt cả ngày, dẫn đến việc dọn dẹp liên tục trong ngôi nhà.
Cấu trúc của một hệ thống IoT
Hình 1.1 – Cấu trúc hệ thống IoT Cấu trúc của một hệ thống IoT sẽ bao gồm 4 thành phần chính:
• Hạ tầng mạng (network and cloud)
• Bộ phân tích và xử lý dữ liệu (services - creation and solution layers).
Lợi ích của IoT
Trong bối cảnh hiện tại, công nghệ Internet of Things (IoT) đang ngày càng trở nên quan trọng đối với hoạt động kinh doanh của các doanh nghiệp trong tương lai IoT không chỉ ảnh hưởng đến đời sống hàng ngày của người tiêu dùng mà còn có tác động lớn đến môi trường làm việc chuyên nghiệp Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích và đặc quyền, giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dùng.
Nhìn chung, IOT có vai trò nâng cao hiệu quả công việc và chất lượng cuộc sống Dưới đây là một số lợi ích:
• Lợi ích của IOT đối với con người
Các thiết bị Internet of Things làm cho môi trường sống cũng như chất lượng cuộc sống trở nên dễ dàng, tiện lợi hơn
Môi trường làm việc tại Amazon và Google được trang bị loa thông minh Echo, giúp phát nhạc dễ dàng và hỗ trợ người dùng với bộ hẹn giờ cùng khả năng tiếp nhận thông tin hiệu quả.
Hệ thống thiết bị Internet of Things trong ngôi nhà giúp tự động hóa việc quản lý mọi đồ vật, ngay cả khi bạn không có mặt tại nhà.
Các thiết bị IoT trong hệ thống an ninh giúp kiểm soát và theo dõi ngôi nhà một cách tiện lợi Thiết bị điều hòa thông minh có khả năng sưởi ấm hoặc làm mát căn nhà trước khi chúng ta trở về Hệ thống đèn thông minh được điều khiển tự động, ngay cả khi không có ai ở nhà.
Sự phát triển của Internet of Things (IoT) và các thiết bị thông minh sẽ giúp chúng ta nhận diện rõ ràng hơn về ô nhiễm và tiếng ồn trong môi trường sống Việc áp dụng hệ thống IoT thông minh vào các thành phố và khu đô thị sẽ nâng cao khả năng quản lý không gian, mang lại cuộc sống tốt đẹp hơn cho cư dân.
• Lợi ích của IOT đối với doanh nghiệp
Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa, mọi thứ đang thay đổi nhanh chóng, và Internet of Things (IoT) đóng vai trò quan trọng trong việc này IoT mang lại nhiều cơ hội cho doanh nghiệp, giúp tối ưu hóa hoạt động kinh doanh thông qua việc kết nối các thiết bị và xử lý dữ liệu hiệu quả qua Internet.
• Lợi ích của IOT đối với ngành du lịch
Hiện nay, nhiều công ty du lịch đang áp dụng công nghệ Internet of Things (IoT) vào hoạt động của mình Mục tiêu của họ là tiếp cận khách hàng qua nhiều kênh khác nhau, từ đó mang lại trải nghiệm mới mẻ và sáng tạo cho người tiêu dùng.
IoT có khả năng cách mạng hóa ngành du lịch bằng cách thu thập và tổng hợp nhiều nguồn dữ liệu khác nhau, từ đó tùy chỉnh và nâng cao trải nghiệm của khách hàng.
Trong ngành hàng không, Internet of Things (IoT) đã mang lại nhiều lợi ích đáng kể, giúp khách du lịch dễ dàng khám phá những sở thích của mình Đồng thời, các ngành công nghiệp cũng có khả năng cung cấp dịch vụ cá nhân hóa, đáp ứng nhu cầu riêng biệt của từng khách hàng.
Cả hãng hàng không và khách hàng đều thỏa mãn nhu cầu của mình, từ đó cùng nhau hưởng lợi Sự kết hợp này là kết quả của việc kết nối giữa con người và công nghệ.
• Lợi ích của IOT đối với ngành công nghiệp chế tạo
Ngành công nghiệp sản xuất hiện đang là lĩnh vực lớn thứ hai áp dụng Internet of Things (IoT) và chuyển đổi kỹ thuật số, được gọi là Internet công nghiệp của vạn vật Với sự phát triển của công nghệ thông minh và công nghệ 4.0, IoT trong sản xuất đang ở mức độ cao hơn, nhằm nâng cao hiệu quả và trình độ của chuỗi cung ứng và hoạt động sản xuất.
Hiện nay, các nhà sản xuất trên toàn cầu đang ngày càng tự tin trong việc áp dụng Internet of Things (IoT) vào quyết định kinh doanh Theo một khảo sát do tuần lễ công nghiệp tổ chức, hơn 40% các nhà sản xuất cho rằng đây là thời điểm lý tưởng để đầu tư vào IoT.
Trên thực tế, Internet of Things đang tạo ra một môi trường có thể phù hợp với tất cả các quyết định cho quy trình sản xuất thông minh
• Lợi ích của IOT với lĩnh vực y tế, sức khỏe
Việc áp dụng Internet of Things (IoT) trong chăm sóc sức khỏe mang lại lợi ích to lớn cho ngành công nghiệp y tế Các thiết bị y tế có khả năng thu thập dữ liệu giúp cải thiện dịch vụ bệnh nhân Để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc theo dõi sức khỏe và an toàn cho bệnh nhân, các tổ chức cần cung cấp thông tin theo thời gian thực Dữ liệu này được tạo ra từ các thiết bị đeo, cảm biến và các thiết bị IoT khác.
Một nghiên cứu về cách mạng công nghệ ở Argentina cho thấy rằng khoảng 60% các tổ chức chăm sóc sức khỏe trên toàn cầu đã tích hợp Internet of Things (IoT) vào cơ sở của họ Đáng chú ý, 73% trong số các tổ chức này đã ghi nhận sự tiết kiệm chi phí nhờ vào việc áp dụng công nghệ tiên tiến này.
• Lợi ích của IOT với ngành ô tô
Ngành công nghiệp ô tô đang trải qua sự chuyển mình mạnh mẽ nhờ sự phát triển không ngừng của IoT Các phương tiện không chỉ đơn thuần phục vụ mục đích di chuyển mà còn tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến khác Để tận dụng tối đa lợi thế, các nhà sản xuất và cung cấp ô tô cần xem IoT như một cơ hội chuyển đổi trong tương lai, giúp họ xây dựng những kế hoạch hành động mới.
Sự tăng trưởng
Trong những năm gần đây, Internet of Things (IoT) đã tạo ra những thay đổi đáng kể trong cách thức vận hành của nền kinh tế toàn cầu, ảnh hưởng đến hầu hết các lĩnh vực như giao thông đô thị, thiết bị y tế, ô tô và thiết bị gia dụng Sự phát triển này đã dẫn đến việc tạo ra, phân tích và lưu trữ một lượng terabytes dữ liệu khổng lồ tại các trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới.
Hình 1.2 Sự phát triển của IoT trong ngôi nhà của bạn
Sự phát triển nhanh chóng của IoT được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố trong ngành công nghiệp, bao gồm việc giảm chi phí cho các hệ thống tích hợp, thiết bị cảm biến và ứng dụng Giá thành của các hệ thống và thiết bị này ngày càng thấp nhờ vào sự mở rộng quy mô nền kinh tế và thị trường toàn cầu hóa.
Công nghệ không dây đa tiêu chuẩn đang làm giảm giá thành thiết bị kết nối không dây, trong khi các giao thức Internet mới giúp kết nối hàng tỷ thiết bị vào mạng IoT không chỉ đang tồn tại mà còn phát triển mạnh mẽ, mang đến thách thức và cơ hội cho doanh nghiệp Đặc biệt, IoT có thể trở thành cơ hội vàng cho các đối tác kinh doanh phân phối.
Nhiều doanh nghiệp đang tìm kiếm sự hỗ trợ trong lĩnh vực IoT, mặc dù công nghệ này có sự khác biệt so với các công nghệ truyền thống Tuy nhiên, các nguyên tắc cơ bản về hạ tầng kết nối và dữ liệu vẫn được giữ nguyên Các công ty phân phối cần tiên phong trong việc triển khai IoT, khám phá công nghệ giúp khách hàng vượt qua thách thức và tận dụng lợi ích tiềm năng của IoT Đây không chỉ là nghĩa vụ mà còn là cơ hội cho các công ty phân phối công nghệ.
Rủi ro tiềm ẩn khi sử dụng IoT
Internet of Things (IoT) đang mở ra cơ hội lớn cho mọi ngành, nhưng việc đạt được lợi ích tối đa phụ thuộc vào khả năng của công nghệ và việc xác định cách sử dụng hiệu quả trong các nhiệm vụ cụ thể Điều này cũng giúp phòng ngừa các rủi ro có thể phát sinh trong quá trình triển khai.
6.1 Bảo mật và quyền riêng tư
IoT đang kết nối mọi thứ, nhưng nhiều thiết bị vẫn chưa đủ thông minh để đáp ứng yêu cầu và đối phó với rủi ro bảo mật từ các cuộc tấn công mạng.
Một tin tặc có thể lợi dụng lỗ hổng trong thiết kế phần mềm để truy cập thông tin khách hàng, từ đó đánh cắp dữ liệu với nhiều mục đích xấu.
Hình 1.3 IoT có thể nắm được điểm yếu của bạn
6.2 Dữ liệu và độ phức tạp Để ứng dụng công nghệ IoT, độ phức tạp của dữ liệu khi hàng nghìn cảm biến thu thập dữ liệu Các cảm biến thực hiện điều này mỗi giờ trong một tổ chức và không phải ai cũng có thể có kế hoạch và phân tích lượng dữ liệu khổng lồ này Từ đây có thể phát sinh những rủi ro không được giải quyết kịp thời nếu không có chuyên gia về lĩnh vực đó và những chi phí cần thiết khi ứng dụng IoT
Trong các tổ chức, việc quản lý phần mềm ứng dụng IoT là rất quan trọng, chiếm một phần chi phí đáng kể Điều này giúp họ sẵn sàng ứng phó ngay lập tức với các rủi ro bất ngờ như tin tặc xâm nhập hay sự cố hỏng hóc thiết bị.
6.3 Pháp luật không bảo vệ người dùng một cách triệt để
Người dùng phải cẩn trọng với các rủi ro liên quan đến thiết bị IoT, bao gồm việc sử dụng dữ liệu, lỗ hổng bảo mật và sự cố khi thiết bị không còn được hỗ trợ Do đó, việc kiểm tra và đảm bảo bảo vệ người tiêu dùng là vô cùng quan trọng.
Mặc dù Nhà nước đã ban hành các luật về an ninh mạng, việc sử dụng thiết bị IoT ngày càng phổ biến dẫn đến việc bảo vệ người dùng chưa được thực hiện triệt để.
Vai trò
Cuộc sống hiện đại ngày nay gắn liền với các thiết bị điện tử tương tác, nhờ vào sự phát triển của công nghệ IoT, đã nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường công nghệ toàn cầu Một ứng dụng tiêu biểu của IoT là mô hình ký túc xá thông minh, giúp sinh viên từ các tỉnh thành xa nhà có thể yên tâm học tập Khi sống xa gia đình, sinh viên thường lo lắng về an toàn, hệ thống điện nước và tiện nghi trong môi trường mới Những vấn đề này không chỉ tốn thời gian mà còn ảnh hưởng đến tâm lý và chất lượng học tập của sinh viên.
Hình 2.1 Ứng dụng IoT trong kí túc xá thông minh
Cải thiện ứng dụng IoT trong mô hình kí túc xá thông minh giúp nhà trường truyền dữ liệu hiệu quả, phát hiện lỗi nhanh chóng và sửa chữa kịp thời trước khi xảy ra hậu quả nghiêm trọng Đồng thời, việc này còn góp phần nâng cao chất lượng, phát triển và hoàn thiện hệ thống.
Sinh viên có thể dễ dàng quản lý cuộc sống của mình thông qua giao diện phần mềm, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí Phần mềm này không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn đảm bảo an toàn, giúp sinh viên thoải mái hơn trong việc học tập, làm thêm và tham gia các hoạt động khác.
Lợi ích
2.1 Sử dụng công nghệ không dây tiên tiến:
Hệ thống mạng không dây kết nối các thiết bị điện trong kí túc xá thành một hệ thống điều khiển từ xa, cho phép quản lý toàn bộ kí túc xá ngay cả khi không có mặt tại đó Giải pháp này loại bỏ sự rườm rà của nhiều dây điện, đồng thời nâng cao tính thẩm mỹ cho không gian sống Đặc biệt, hệ thống mạng không dây hoàn toàn an toàn, không gây ảnh hưởng đến cuộc sống và sức khỏe của người sử dụng.
2.2 Kiểm soát dễ dàng thông qua điện thoại:
Sử dụng sóng không dây để kiểm soát và điều khiển hoạt động của các thiết bị điện trong ký túc xá giúp tạo ra một mạng lưới điều khiển từ xa hiệu quả thông qua hệ thống điều khiển của bộ điều khiển trung tâm.
Với giao diện cài sẵn trên điện thoại, bạn có thể điều khiển các thiết bị điện trong ký túc xá từ xa, miễn là điện thoại của bạn kết nối internet.
2.3 Chống trộm hoàn hảo với hệ thống camera an ninh, chuông báo động
Hệ thống camera an ninh, cảm biến cửa, cảm biến chuyển động và chuông báo hoạt động như một người bảo vệ cho sinh viên Bạn không còn lo lắng về trộm cắp khi vắng nhà, mà có thể yên tâm làm việc hoặc học tập, vì vẫn có thể theo dõi mọi hoạt động trong ký túc xá của mình.
Hình 2.2 Điều khiển các thiết bị bằng máy tính bảng hoặc điện thoại
Hệ thống ký túc xá thông minh với tính năng cảnh báo qua điện thoại thông minh giúp bạn quản lý và kiểm soát an ninh tối ưu Bạn sẽ nhận được thông tin kịp thời về mọi sự cố xảy ra trong ký túc xá của mình.
2.4 Tiết kiệm và kiểm soát năng lượng:
Hệ thống khai thác các tính năng của thiết bị điện trong nhà, cho phép điều khiển từ xa, giúp sinh viên tiết kiệm và kiểm soát năng lượng sử dụng trong kí túc xá một cách hiệu quả.
2.5 Đẳng cấp hơn, tạo môi trường sống thoải mái trong sạch
Một khu ký túc xá hiện đại không chỉ giúp trường học nâng cao chất lượng mà còn tạo sự tự tin và khẳng định đẳng cấp so với các cơ sở giáo dục khác.
2.6 Tiết kiệm tiền từ hóa đơn tiền điện
Kí túc xá thông minh cho phép kiểm soát thiết bị điện, đèn và quạt từ xa, giúp người dùng dễ dàng tắt các thiết bị khi quên hoặc khi không cần thiết Những tiện ích này tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và mang lại sự tiện lợi cho cuộc sống hàng ngày.
Cơ hội
Hiện nay, sinh viên Việt Nam có cơ hội tiếp cận công nghệ từ sớm, với việc sử dụng smartphone trở nên dễ dàng Điều này giúp họ dễ dàng tiếp cận các công nghệ tiên tiến, đặc biệt trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ.
Việc áp dụng IoT trong ký túc xá thông minh trên toàn thế giới đã mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tiết kiệm năng lượng, chống trộm, chống cháy và giám sát phòng, từ đó đảm bảo an toàn cho sinh viên Mặc dù việc ứng dụng này vẫn chưa phổ biến ở Việt Nam, chỉ có một số trường quốc tế triển khai, nhưng nó sẽ trở thành xu hướng trong tương lai nhằm tạo ra môi trường sống hiện đại, an toàn và thuận tiện cho sinh viên.
Thách thức
• Chi phí đầu tư lớn
Hệ thống IoT cho ký túc xá đối mặt với vấn đề chi phí cao, bao gồm đầu tư vào cơ sở hạ tầng, kết nối dữ liệu và phí duy trì hệ thống.
Chi phí đầu tư vào cơ sở hạ tầng là yếu tố quan trọng để xây dựng một nền tảng cho phép các thiết bị giao tiếp tự do Doanh nghiệp và nhà trường cần thiết lập một cấu trúc kết nối hiệu quả nhằm tối ưu hóa khả năng tương tác giữa các thiết bị.
21 bền vững Đó là một khoản chi phí lớn khiến cho các doanh nghiệp/ nhà trường còn rụt rè khi áp dụng IoT vào ký túc xá
Chi phí kết nối dữ liệu trong công nghệ IoT là một yếu tố quan trọng nhưng không chắc chắn, do khó khăn trong việc dự đoán số lượng vật tư cần thiết Những vấn đề như lỗi phần mềm, sự cố máy chủ, độ trễ mạng và thách thức về cơ sở hạ tầng có thể làm tăng chi phí này lên gấp 10 lần Vì vậy, việc dự đoán chi phí kết nối dữ liệu là một thách thức lớn và có khả năng tăng nhanh chóng.
Chi phí duy trì hệ thống có thể trở thành gánh nặng lớn do sai sót và khó khăn trong quá trình sử dụng, dẫn đến việc kỹ thuật viên phải thường xuyên có mặt để sửa chữa trực tiếp Điều này không chỉ gây ra sự gián đoạn trong hoạt động mà còn tạo ra một khoản chi phí thường trực rất cao.
• Các lỗ hổng bảo mật (quyền riêng tư, phá hoại, từ chối dịch vụ)
Cuộc tấn công của hacker vào các mục tiêu quan trọng mang đến mối nguy hiểm lớn, với hậu quả từ việc phá hoại và tấn công từ chối dịch vụ có thể nghiêm trọng hơn rất nhiều so với việc xâm phạm quyền riêng tư cá nhân.
• Tính quyết định của mạng
IoT đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như điều khiển, bảo mật, sản xuất, vận chuyển, cơ sở hạ tầng và thiết bị y tế Hiện tại, việc sử dụng đám mây có độ trễ khoảng 200 mili giây, đủ cho hầu hết các ứng dụng, nhưng không đáp ứng được yêu cầu khắt khe của bảo mật và các ứng dụng cần phản hồi nhanh chóng.
Ví dụ như một kích hoạt từ hệ thống giám sát an ninh nhận được sau năm giây có thể là quá muộn
Vấn đề này hiện tại không nghiêm trọng, nhưng sẽ trở thành mối quan tâm chính liên quan đến đám mây khi số lượng thiết bị hoạt động gia tăng Sự gia tăng này sẽ kéo theo nhu cầu băng thông dữ liệu cao hơn và thời gian xác minh giao dịch cũng sẽ tăng lên.
• Nguồn điện nằm ngoài mạng lưới
Mặc dù các công nghệ như Ethernet, WIFI, 3G và Bluetooth đã giải quyết nhiều vấn đề kết nối, nhưng vẫn tồn tại hạn chế về thời lượng pin Hầu hết điện thoại thông minh cần sạc hàng ngày, trong khi nhiều cảm biến phải thay pin thường xuyên hoặc kết nối với lưới điện Việc phát năng lượng không dây từ xa cho các thiết bị hoặc tích hợp nguồn năng lượng có thể duy trì ít nhất một năm vào các cảm biến sẽ tạo ra sự khác biệt lớn.
Bài toán
Hiện nay, nhiều kí túc xá trường học, đặc biệt là kí túc xá Học viện Ngân Hàng, vẫn còn thô sơ và thiếu an toàn cho sinh viên Tình trạng đông người, hệ thống điện nước không đảm bảo và thiết kế hệ thống chữa cháy kém an toàn là những vấn đề nghiêm trọng Hơn nữa, việc ra vào kí túc xá không có sự giám sát chặt chẽ dẫn đến tình trạng mất đồ và quấy rối, ảnh hưởng đến môi trường sống của sinh viên.
Nhóm chúng em đề xuất xây dựng kí túc xá thông minh sử dụng công nghệ IoT với hệ thống báo cháy đảm bảo an toàn cho sinh viên Kí túc xá sẽ có hệ thống kiểm soát ra vào bằng thẻ từ, giúp ngăn chặn người lạ ra vào Ngoài ra, mô hình chăm sóc cây sẽ được triển khai nhằm tạo ra bầu không khí trong lành Những hệ thống này không chỉ nâng cao chất lượng sống mà còn giảm thiểu rủi ro về an toàn cho sinh viên và tài sản.
Mô phỏng mô hình ký túc xá thông minh
Mô hình ký túc xá thông minh sẽ bao gồm:
- Trong nhà lưới sử dụng các thiết bị IoT được kết nối không dây với Home gateway Home gateway được cài đặt mật khẩu là 17022001
- Quản lý các thiết bị IoT thông qua server đặt từ xa với địa chỉ 192.168.2.3/255.255.255.0, user name và password đều là admin
Controlling and monitoring can be achieved through a laptop connected to a home gateway or by utilizing a Central Office Server and Cell Tower for 3G/4G network access, while smartphones can also connect to the 3G/4G network for seamless communication.
Hình 3 1 Các hệ thống kí túc xá
Hình 3 2 Server điều khiển từ xa qua điện thoại
Thiết kế bảng địa chỉ IP cho các thiết bị:
Tên thiết bị Địa chỉ IP Subnet mask DNS server
DNS server 192.168.2.2 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.2.1 IoT server 192.168.2.3 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.2.1 Smartphone 169.254.128.121 255.255.0.0 0.0.0.0 0.0.0.0
Quạt 192.168.25.100 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Tấm năng lượng 192.168.25.118 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Đèn 192.168.25.106 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1
Bộ chuyển đổi năng lượng
Cửa sổ 192.168.25.114 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Cảm biến khói 192.168.25.117 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Phun nước 192.168.25.104 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Báo động 192.168.25.116 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Đầu đọc thẻ 192.168.25.113 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1
Cửa 192.168.25.110 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Máy đo độ ẩm 192.168.25.108 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1 Máy tưới cỏ 192.168.25.109 255.255.255.0 192.168.2.2 192.168.25.1
Bảng 3 1 Địa chỉ IP của các thiết bị
2.2 Chi tiết các hệ thống trong kí túc xá
2.2.1 Hệ thống dò quạt, đèn thông minh
Hệ thống quạt thông minh gồm: Cảm biến nhiệt độ - Pin - Tấm năng lượng mặt trời - Bộ chuyển đổi năng lượng
Hình 3 3 Hệ thống đèn và quạt thông minh
Hệ thống quạt thông minh được thiết lập 2 trạng thái: Bật - Tắt quạt Điều kiện được thiết lập như sau:
Tên Điều kiện Hành động
Bật quạt Cảm biến nhiệt độ Temperature > 20.0 °C Set Quạt Status to High
Tắt quạt Cảm biến nhiệt độ Temperature = 25
- Đồng hồ điện Status >= 25 Watts
Set thiết bị On to true
- Tấm năng lượng mặt trời Status < 25 Wh
- Đồng hồ điện Status < 25 Watts
Set thiết bị On to false
Bảng 3 3 Các điều kiện của hệ thống năng lượng mặt trời
Thiết bị có thể hoạt động bằng năng lượng mặt trời nếu tấm năng lượng hấp thu trên 25Wh, đồng hồ điện đo được trên 25Watts và pin tích trữ trên 25% Những điều kiện này đảm bảo thiết bị đủ nguồn điện cần thiết để vận hành hiệu quả.
2.2.3 Hệ thống cửa ra vào
Hệ thống cửa ra vào gồm:
- Đầu đọc thẻ để nhận biết tính hợp lệ của thẻ
- Thẻ hợp lệ / Thẻ không hợp lệ(đại diện cho những trường hợp không hợp lệ)
Hình 3 5 Hệ thống cửa ra vào
Tên Điều kiện Hành động
Mở cửa Đầu đọc thẻ Status is Valid Set Cửa Lock to Unlock Đóng cửa Match any: Đầu đọc thẻ Status is Invalid Đầu đọc thẻ Status is Waiting
Set Cửa Lock to Lock Set Webcam On to true Thẻ hợp lệ Đầu đọc thẻ Card ID = 1234 Set Đầu đọc thẻ Status to Valid
RFID không hợp lệ Đầu đọc RFID Card ID = 300 Set Đầu đọc RFID Status to
Báo động Match all: Đầu đọc thẻ Status is Invalid Cảm biến chuyển động On is true
Set Báo động On to true Set Webcam On to true
Tắt báo động Đầu đọc thẻ Status is Waiting Set Báo động On to false
Bảng 3 4 Các điều kiện của hệ thống cửa
Khi đầu đọc RFID nhận Card ID = 1234, cửa sẽ được đóng, cho thấy đầu đọc hợp lệ Ngược lại, nếu Card ID khác 1234, đầu đọc sẽ không hợp lệ và cửa cũng sẽ đóng Webcam trong hệ thống luôn hoạt động khi đầu đọc không hợp lệ để ghi lại các trường hợp nghi ngờ Nếu đầu đọc không hợp lệ và hệ thống máy dò chuyển động phát hiện chuyển động, còi báo động sẽ được kích hoạt.
Hệ thống chữa cháy gồm:
- Cảm biến khói là thiết bị tự động nhận biết có khói, giúp ta phát hiện các sự cố cháy nổ kịp thời và nhanh chóng
- Fire Sprinkler - Vòi phun nước
Hình 3 5 Hệ thống chữa cháy
Tên Điều kiện Hành động
Bật báo cháy Cảm biến khói Level >= 0.1 Set Báo động On to true
Set Cửa sổ On to true Set Phun nước Status to true Set Cửa Lock to Unlock
Tắt chữa cháy Cảm biến khói Level < 0.1 Set Báo động On to false
Set Phun nước Status to false
Bảng 3 5 Các điều kiện của hệ thống chữa cháy
Hệ thống vòi phun nước và chuông báo cháy sẽ bật nếu mức cảm biến khói lớn hơn hoặc bằng 0 Ngược lại hệ thống vòi phun sẽ được tắt
Hình 3 6 Hoạt động của hệ thống chữa cháy
2.2.5 Hệ thống tưới nước tự động
Hệ thống tưới nước tự động gồm:
- Màn hình giám sát mực nước kiểm tra độ ẩm đất nhờ việc đo lượng nước tính bằng inch/cm
Tên Điều kiện Hành động
Bật máy bơm Kiểm tra độ ẩm Water Level = 20 Set Máy bơm Status to false
Bảng 3 6 Các điều kiện của hệ thống tưới nước tự động
Hệ thống tưới nước tự động hoạt động bằng cách kích hoạt máy bơm khi độ ẩm đất dưới 10%, đảm bảo cây trồng phát triển khỏe mạnh Máy bơm sẽ tự động tắt khi độ ẩm đất đạt 20% hoặc cao hơn, giúp tiết kiệm nước và duy trì độ ẩm lý tưởng cho cây.
