CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Với sự phát triển của Internet, smartphone và đặc biệt là các thiết bị cảm biến, Internet of Things (IoT) đang trở thành xu hướng mới của thế giới. IoT được định nghĩa là những vật dụng có khả năng kết nối Internet.
Bạn vào nhà, mở khóa cửa, đèn sẽ tự động sáng chỗ bạn đứng, điều hòa sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ, nhạc sẽ tự động bật để chào đón bạn… những điều chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng, đang dần trở thành hiện thực với công nghệ IoT. Việc giám sát được nhiệt độ, độ ẩm môi trường là một vấn đề rất quan trọng trong các ngành công nghiệp cũng như nông nghiệp, và thật là tuyệt vời nếu ở bất kỳ nơi đâu và lúc nào nếu bạn có internet thì bạn đề có thể làm được điều đó. Công nghệ Internet of Things khiến điều này trở lên dễ dàng hơn. Nhiệt độ, độ ẩm là một trong những đại lượng vật lý được quan tâm nhiều do nó có vai trò quyết định trong nhiều tính chất của vật chất.
Một trong những đặc điểm của nhiệt độ là làm thay đổi liên tục các đại lượng chịu sự ảnh hưởng của nó, ví dụ như áp suất, thể tích của một chất khí. Nó cũng là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến chính con người chúng ta và tất cả sự sống trên trái đất. Ngày nay khi nền công nghiệp phát triển mạnh, sản phẩm tạo ra ngày càng phong phú thì nhu cầu lưu trữ hàng hóa trong các nhà kho càng lớn.Việc kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm khi bảo quản, lưu trữ sản phẩm công– nông nghiệp trong các nhà kho là rất quan trọng. Cũng giống như vậy, trong các phòng thí nghiệm trong bệnh viện, trong các nhà kính trồng cây cảnh, khu sản xuất rau sạch…việc đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm cũng là yếu tố quan trọng quyết đến đến chất lượng sản phẩm.
Trên thế giới Thế giới đang chuyển mình mạnh mẽ trước xu thế "Internet of Things" (IoT). Tới năm 2021, dự kiến sẽ có 28 tỉ thiết bị kết nối trong đó có 15 tỉ thiết bị kết nối IoT. Theo báo cáo Ericsson Mobility Report, tới năm 2021, dự kiến sẽ có 28 tỉ thiết bị kết nối trong đó có 15 tỉ thiết bị kết nối IoT bao gồm thiết bị M2M (machine-to-machine) như đồng hồ đo thông minh, cảm biến trên đường, địa điểm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com bán lẻ, các thiết bị điện tử tiêu dùng như ti vi, đầu DVR, thiết bị đeo. 13 tỉ còn lại là điện thoại di động, máy tính xách tay PC, máy tính bảng.
IDC dự kiến năm 2019, toàn cầu sẽ chi 1.300 tỉ đô la Mỹ cho IoT. Tới năm 2020, theo dự đoán của Gartner thì giá trị gia tăng do IoT mang lại sẽ là 1.900 tỉ đô la Mỹ. Và theo McKinsey, tới năm 2025 IoT sẽ đóng góp vào nền kinh tế toàn cầu là 11.000 tỉ đô la Mỹ. Tới năm 2021, dự kiến số thuê bao sẽ lên tới 9,1 tỉ.
Số thuê bao này cao hơn số dân bởi mỗi người có thể sở hữu nhiều thiết bị. Trong các kết nối IoT như vậy, sẽ có bao gồm cả những có đăng ký thuê bao SIM/eSIM được gắn ngay trong thiết bị và cả những thiết bị như điện tử tiêu dùng không cần dùng SIM (Non-SIM). IoT đang diễn ra một cách mạnh mẽ. 50% doanh nghiệp đã bắt đầu triển khai những dự án về IoT.
IoT mang lại một cơ hội doanh thu cho rất nhiều ngành và những giải pháp đó bắt đầu thương mại hóa với tốc độ rất nhanh. Ngành dịch vụ tiện ích, giao thông, tòa nhà thông minh và các ngành bán lẻ là những ngành đi đầu trong việc ứng dụng IoT. Tháng 2 vừa qua IBM giới thiệu một công cụ phát triển mã nguồn mở mới được gọi là Quarks. Công cụ này được cho là sẽ giúp các nhà sản xuất và nhà lập trình phát triển ứng dụng của mình hiệu quả hơn, dựa trên dữ liệu từ các cảm biến của thiết bị Internet of Things (IoT).
Ứng dụng của Quarks: Thực chất, Quarks dựa trên nền tảng các sản phẩm của IBM Streams, một công cụ doanh nghiệp giúp xử lý lượng lớn các dữ liệu trực tiếp. Nhưng Quarks khác biệt ở chỗ, nó được thiết kế từ đầu để cung cấp cho các nhà sản xuất và nhà lập trình một công cụ mã nguồn mở, cho việc xây dựng các ứng dụng dựa trên các thiết bị kết nối. Ý tưởng này là một biện pháp để họ tận dụng lợi thế để xử lý dữ liệu trực tiếp từ các thiết bị IoT theo cách đơn giản và hiệu quả. Ví dụ, bạn có thể theo dõi sức khỏe của một bệnh nhân tiểu đường với các thiết bị đeo trên người, hoặc một nhân viên làm việc tại mỏ than với chiếc mũ bảo hiểm có gắn các cảm biến.
Mỗi tình huống này đều liên quan đến việc giám sát dữ liệu ngay khi cảm biến thu nhận được, sau đó truy cập và truyền dữ liệu đó theo thời gian thực tới người hay thiết bị cần thiết. Ví dụ, khi một cảm biến trên mũ bảo hiểm của người Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thợ mỏ phát tín hiệu cảnh báo điều kiện không an toàn, họ cần được biết ngay lập tức. Sẽ không thể có độ trễ khi thiết bị truyền dữ liệu về cơ sở dữ liệu của doanh nghiệp, để so sánh với các dữ liệu khác. Trong khi các chương trình có thể tạo điều kiện đẩy nhanh tốc độ giao tiếp giữa thiết bị và thiết bị, thiết bị và con người, nhưng tiềm năng của chúng vẫn chưa kết thúc tại đây.
Các phần mềm còn có thể gửi các dữ liệu về doanh nghiệp, để có thể so sánh được với lượng dữ liệu lớn hơn thông qua các thiết bị tương tự theo thời gian. Ví dụ với một thiết bị y khoa, các nhà nghiên cứu có thể xem làm thế nào một nhóm người phản ứng với phác đồ điều trị theo thời gian, hay bác sỹ của các bệnh nhân có thể nhận dữ liệu một cách thường xuyên để theo dõi sức khỏe của các bệnh nhân. Thậm chí, các phần mềm có thể liên kết với nền tảng Watson Health của IBM, để có thể đánh giá tập dữ liệu trong điều kiện y tế. Sau đó, nền tảng này sẽ gửi lại phản hồi cho người bệnh hay bác sỹ để đưa ra phương pháp điều trị thích hợp.
Đại diện Ericsson cho biết, ngay từ đầu năm 2016, hãng này đã giới thiệu giải pháp Connected Water với nhiệm vụ giám sát chất lượng nước dựa trên kết nối 4G/LTE và Internet of Things tại triển lãm CES (Mỹ). Ericsson và nhà mạng AT&T hợp tác triển khai giải pháp giúp tổ chức bảo vệ sông Chattahoochee ở Atlanta kiểm soát nước sông và cảnh báo kịp thời về sự ô nhiễm. Lưu vực sông này được sử dụng để cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho hơn 4.000 người dân. Các thiết bị cảm biến đầu tiên được đặt ở khu vực đầu nguồn con sông tại Proctor Creek.
Dòng chảy của con sông này ảnh hưởng tới hơn 60.000 người dân sinh sống ở các khu công nghiệp, khu dân cư, công viên, trường học quanh đó. Connected Water đặt những cảm biến giá thành rất thấp vào dòng nước trong hệ thống sông hồ. Chúng có vai trò đo và ghi nhận thời gian thực các thông số quan trọng về chất lượng nước như độ sạch, lượng kim loại nặng và liên tục chuyển thông số này qua đám mây và mạng di động thông qua công nghệ LTE Low Power Wide Area (LSWA). Các thiết bị này có tuổi thọ pin rất lâu đảm bảo tính hiệu quả lâu dài, giúp chính quyền địa phương giám sát hiệu quả và có hành động kịp thời, nhanh chóng đối với các vấn đề ô nhiễm nếu xảy ra.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trên thế giới đã và đang nghiên cứu một số hệ thống, thiết bị đo nhiệt độ trong tất cả các lĩnh vực có thể kể đến như : Nhà chế tạo chip vi điều khiển hàng đầu thế giới – Atmel đã cho ra mắt dòng chip đo nhiệt độ có tên gọi AT30TS750, truyền thông theo giao thức số với bộ nhớ EEPROM tích hợp. Alfredo Milani Comparetti đã cho ra đời phần mềm Speedfan theo dõi điện áp, tốc độ quạt và nhiệt độ trong máy tính với màn hình phần cứng chip. Tại Úc các nhà vật lý học thuộc Đại học Adelaide tuyên bố đã chế tạo thành công nhiệt kế chính xác nhất thế giới. Hãng Cypress Micro System đã cho ra đời công nghệ PSOC (Programmable System On Chip) để có thể phát triển các thiết bị đo nhiệt độ dựa trên công nghệ này.
Tình hình trong nước Trước việc IoT phát triển mạnh mẽ trên thế giới, Việt Nam cũng là một nước đón đầu xu thế mới. Ngày 13/11/2015, trong khuôn khổ hội nghị quốc tế với chủ đề: Ứng dụng của Internet of Things cho đô thị thông minh và chất lượng cuộc sống diễn ra tại khu công nghệ cao TP.HCM (SHTP), các ứng dụng IoT trong thực tế, xu hướng công nghệ và thị trường của IoT, khởi nghiệp cùng IoT cùng khuyến nghị của chuyên gia về phát triển trên nền tảng IoT tiếp tục được các nhà khoa học và các chuyên gia trao đổi. Tuy vậy, hiện chưa có ứng dụng IoT thực sự nào ảnh hưởng mạnh tới đời sống xã hội trong nước. Với giao thông , trong thời gian tới một số ứng dụng như thu phí không dừng, phạt nguội bằng camera dự báo sẽ phổ biến tại các thành phố lớn như TP.HCM, Hà Nội.
Các lĩnh vực tiềm năng như y tế điện tử, nông nghiệp thông minh, bất động sản thông minh sẽ cần thêm thời gian để có những ứng dụng IoT phù hợp với Việt Nam. Trong công nghiệp nội địa, sản phẩm IoT của doanh nghiệp trong nước hiện chỉ đếm được trên đầu ngón tay như: sản phẩm chip vi mạch của Trung tâm Nghiên cứu và đào tạo thiết kế vi mạch - ICDREC; hệ thống cảm ứng độ ẩm, nhiệt độ trong nông nghiệp của công ty Mimosa tại hệ sinh thái khởi nghiệp công nghệ - khu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com công nghệ phần mềm đại học quốc gia TP.HCM; chương trình TUHOC STEM và các dịch vụ trên nền OEP của công ty DTT (trụ sở chính tại Hà Nội).