Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Internet of Things và lịch sử hình thành (IOT) IoT (Internet of Things) hay còn gọi là Internet kết nối vạn vật, đã tạo ra một trong những làn sóng đột phá nhất mà chúng ta từng thấy trong công nghệ thông tin và các ngành kinh doanh cũng như đời sống hằng ngày. IoT cho phép chúng ta kết nối, thu thập và chia sẽ dữ liệu với các thiết bị có gắn IoT thông qua mạng lưới Internet. Nguồn gốc của IoT là các sản phẩm thông minh được kết nối và sự phát triển vượt bậc của mạng internet. Tổng quan về sự đa dạng của IoT Việc sử dụng IoT trong công nghiệp được ưu tiên hàng đầu trước xu hướng IoT cho người dùng.
Vào cuối những năm 1990 và đầu những năm 2000, 3 một làn sóng các ứng dụng công nghiệp đã xuất hiện sau sự ra đời của truyền thông M2M (Machine to Machine), với các công ty như Siemens, GM, Hughes Electronics và các công ty khác đang phát triển các giao thức độc quyền để kết nối các thiết bị công nghiệp. IoT đã chậm khi tiếp cận thế giới sản phẩm tiêu dùng. Đầu những năm 2000, các công ty liên tục thực hiện (phần lớn là không thành công) để kết nối các sản phẩm như máy giặt, đèn và các vật dụng gia đình khác vào Internet. IoT tiêu dùng tiếp tục được châm ngòi vào năm 2011 - 2012, khi một số sản phẩm thành công như bộ điều nhiệt từ xa Nest và bóng đèn thông minh Philips Hue được giới thiệu.
Năm 2014, IoT đã trở thành xu hướng chủ đạo khi Google mua Nest với giá 3,2 tỷ USD, Tại buổi Triển lãm hàng Điện tử tiêu dùng IoT, Apple đã giới thiệu chiếc đồng hồ thông minh đầu tiên của mình. IoT tiêu dùng có thể thấy rõ nhất khi áp dụng các thiết bị đeo tay đang phát triển nhanh chóng (đồng hồ thông minh cụ thể) và các thiết bị loa thông minh của Google như Amazon Echo, Google Home và Apple HomePod, một nhóm hàng tăng trưởng gần 48% mỗi năm ở Mỹ.1 Các thành phần chính của hệ thống IOT - Phần cứng: Mỗi thiết bị sẽ bao gồm một hoặc nhiều cảm biến có chức năng phát hiện các thông số cũng như trạng thái thay đổi từ đó gửi thông tin đến Platform. - IoT Platform: Đây là một phần mềm được lưu trữ trực tuyến còn được gọi là điện toán đám mây, các thiết bị được kết nối với nhau thông qua nó. Nền tảng này thu thập dữ liệu từ thiết bị, toàn bộ dữ liệu được phân tích, xử lý, phát hiện nếu có lỗi phát sinh trong quá trình hệ thống vận hành.
- Kết nối: Để giao tiếp được trong IoT, kết nối internet giữa các thiết bị với nhau là điều bắt buộc. Wifi là một trong những phương thức kết nối Internet phố biến hiện nay. - Giao tiếp với người dùng: Đây là phần mà người dùng giao tiếp với hệ 4 thống, thường là các ứng dụng với giao diện dễ thao tác và điều khiển 1.2 Các công nghệ được sủ dụng phổ biến trong IoT - RFID (Radio Frequency Identification) tags and EPC (Electronic Product Code): Mã tần số vô tuyến và mã sản phẩm điện tử. - Bluetooth được dùng để truyền tải thông tin trong phạm vi ngắn, thường được sử dụng trong các thiết bị đeo, mang theo được (đồng hồ đeo tay, loa nghe nhạc mini, …).
- Z-Wave là công nghệ RF comm công suất thấp và chủ yếu được sử dụng trong nhà tự động, kiểm soát đèn. - WI-FI là phương thức thông dụng nhất trong IoT, khi dùng mạng LAN, nó giúp chuyển gói, tệp tin (files), dữ liệu (data) và tin nhắn liền mạch.3 Các đặc tính riêng và yêu cầu của hệ thống IOT Có sự kết hợp giữa các phần cứng, cảm biến, kết nối, cổng với ứng dụng phần mềm trong cùng một hệ thống. Trình xử lý sự kiện phức tạp. Phân tích luồng thời gian thực.
Hỗ trợ cho số liệu, tốc độ, tính đa dạng và chuẩn xác. Tầm nhìn hệ thống quy mô dữ liệu lớn.4 Một số ứng dụng IOT trong thực tế - Smart Home (Nhà thông minh): Bất cứ khi nào chúng ta nghĩ về các hệ thống IoT, ứng dụng quan trọng, hiệu quả và nổi bật nhất được nhắc đến chính là Smart Home, ứng dụng IoT xếp hạng cao nhất trên tất cả các kênh truyền thông. Số người tìm kiếm nhà thông minh tăng mỗi tháng với khoảng 60.000 người và con số đó chưa hề có dấu hiệu dừng lại. Hình ảnh minh hoạ Smart Home sử dụng hệ thông IoT - Smart car: (Xe hơi thông minh): Công nghệ xe được kết nối là một mạng lưới rộng lớn gồm nhiều cảm biến, ăng-ten, phần mềm nhúng và công nghệ hỗ trợ.
Nó có trách nhiệm đưa ra quyết định với sự nhất quán, chính xác và tốc độ, kiểm soát tay lái và phanh cho các phương tiện tự động hoặc tự động đang được thử nghiệm thành công trên đường cao tốc của chúng ta hiện tại. Ảnh minh họa Smart car 6 - Hệ thống quản lý từ xa: Hiện nay, các công ty đã áp dụng IoT vào quản lý nhân sự, sản xuất, xuất nhập khẩu sản phẩm của mình. Nhờ có IoT mà họ có thể biết được nhân viên làm việc đúng giờ hay năng suất có tốt không cũng như kiểm soát được hàng tồn kho dựa trên cơ sở dữ liệu của IoT. Ảnh minh họa quản lý từ xa của IoT 1.2 Công nghệ mạng WI-FI WI-FI hay còn gọi là mạng không dây, hiện đã và đang chiếm vai trò rất quan trọng trong cuộc sống, công việc cũng như giải trí thường ngày của chúng ta.
Hiểu theo cách thông thường thì WI-FI là mạng kết nối Internet không dây, là từ viết tắt của Wireless Fidelity, sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu. Loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng điện thoại, truyền hình và radio. Trên hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay như máy tính, laptop, điện thoại, máy tính bảng. Đều có thể kết nối WI-FI.
Kết nối Wifi dựa trên các loại chuẩn kết nối IEEE 802.11 và chủ yếu hiện nay Wifi hoạt động trên băng tần 54 Mbps và có tín hiệu mạnh nhất trong khoảng cách 30M (Trên lý thuyết). Các thiết bị thông minh được kết nối WI-FI 1.1 Cách hoạt động phổ biến của WI-FI hiện nay Để có được sóng WI-FI thì chúng ta cần phải có bộ phát WI-FI chính là các thiết bị như modem, router chuyên dụng. Đầu vào, tín hiệu Internet nguồn (được cung cấp bởi các đơn vị ISP như FPT, Viettel, VNPT, CMC,. Như hiện nay).
Thiết bị modem, router sẽ lấy tín hiệu Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuyển thành tín hiệu vô tuyến và gửi đến các thiết bị sử dụng như điện thoại smartphone, máy tính bảng, laptop. Mô hình kết nối WI-FI 8 1.2 Chuẩn kết nối WI-FI phổ biến hiện nay Tín hiệu Wifi hoạt động gửi và nhận dữ liệu ở tần số 2.5GHz đến 5GHz, cao hơn khá nhiều so với tần số của điện thoại di động, radio. do vậy tín hiệu Wifi có thể chứa nhiều dữ liệu nhưng lại bị hạn chế ở phạm vi truyền và khoảng cách truyền. Còn các loại sóng khác tuy tần số thấp nhưng lại có thể truyền đi ở khoảng cách rất xa.3 Bảo mật trong WI-FI WI-FI cũng có một số tính năng bảo mật.
Để truy cập mạng, người dùng phải có mật khẩu WPA hoặc WPA2 (số 2 đại diện cho thế hệ thứ hai của WPA). Đây chính là nơi mà bạn nhập mật khẩu để kết nối mạng Wifi. Ngoài ra còn có một tính năng bảo mật khác gọi là Advanced Encryption Standard (còn gọi là AES) được phát triển bởi chính phủ Hoa Kỳ để đảm bảo cho dữ liệu được an toàn vì nó truyền từ một thiết bị khác. 9 Chương 2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Các giải pháp hiện nay Hiện nay, ngoài thị trường cũng như thực tiễn đã có những giải pháp để quản lý người ra vào có thể kể như: 2.1 Quản lý bằng thẻ RFID Mô hình này sử dụng công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cung cấp cho nhân sự hay cá nhân nào đó 1 thẻ RF, thẻ này có thể quét vào hệ thống của công ty hay cơ quan đó để mở cửa hoặc chấm công.
Trên thẻ có thông tin của người sở hữu, khi quét hệ thống sẽ lưu thời gian ra vào. Quản lý ra vào bằng RFID 2.2 Quản lý bằng vân tay Cũng tương tự như công nghệ RFID, hệ thống thay vì dùng thẻ RF thì sử dụng sinh trắc học vân tay thay thế. Cách này khắc phục tình trạng quên thẻ. Quản lý ra vào bằng vân tay 2.3 Quản lý nhận diện khuôn mặt Cách quản lý này sử dụng nhận diện khuôn mặt để quản lý, tương tự như vân tay hay RFID nhưng cách quản lý này có độ bảo mật cao hơn.
Quản lý ra vào bằng nhận diện khuôn mặt 11 2.2 Kết luận của các giải pháp hiện nay Các cách quản lý trên phần nào giải quyết được vấn đề của người sử dụng nhưng về bản chất của các cách quản lý đã nêu là gián tiếp cấp quyền cho người sử dụng. Sẽ có những kẻ hở mà kẻ xấu có thể lợi dụng để quả mặt, đột nhập vào. Ví dụ như: Thẻ RF có thể bị ăn cắp rồi sử dụng, vân tay có thể bị làm giả. Nhận diện khuôn mặt hiện nay vẫn chưa tân tiến nên vẫn có thể qua mặt.
Ngoài ra, các hệ thống đó không có chức năng thông báo cho người quản lý khi có người xâm nhập trái phép. Khi mất điện hay mất kết nối mạng thì không thể sử dụng. 12 Chương 3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 3.1 Khắc phục khuyết điểm Từ các khuyết điểm của các cách quản lý đã có trên thị trường, em xin đưa ra các phương pháp giải quyết như sau: 3.1 Hệ thống cấp quyền trực tiếp Khi có yêu cầu muốn vào nơi được quản lý, người sử dụng phải khai báo cho người quản lý bằng cách xin yêu cầu ở cửa thông qua bấm chuông, hệ thống sẽ chụp ảnh bằng camera của hệ thống gửi về cho người quản lý thông qua smart phone. Nếu đúng là người được phép vào người quản lý sẽ mở cửa từ xa cho người sử dụng.2 Hệ thống có thể sử dụng khi mất kết nối hoặc mất nguồn Hệ thống có thể đóng mở khi mất điện thông qua nguồn dự phòng, bằng nguồn pin 12V dự kiến sử dụng được khoảng từ 1 đến 2 ngày.
Khi mất điện và mất kết nối Internet, trên ứng dụng sẽ có thông báo mất kết nôi với thiết bị nhưng vẫn có thể đóng mở bình thường thông qua đăng nhập thẳng vào WI-FI mà hệ thống phát ra để điều khiển.3 Hệ thống có thể cảnh báo có người xâm nhập trái phép ngoài giờ Khi bật chức năng cảnh báo có người đột nhập.