MỞ ĐẦU 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Hiện ở một số thành phố của các nước phát triển trên thế giới như Amsterdam và Los Angeles đã triển khai hệ thống quản lý giao thông thông minh và đã đạt được những kết quả đáng kể. Đối với thành phố Los Angeles được xếp thứ 3 trong danh sách của Forbes về thành phố bị ảnh hưởng bởi giao thông trên thế giới [26]. Sau đó, Thành phố đã triển khai hệ thống quản lý giao thông thông minh đó là sử dụng hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu lớn để quản lý giao thông đường bộ.
Cảm biến được đặt tại mỗi nút giao thông, thực hiện gửi dữ liệu cập nhật theo thời gian thực về luồng giao thông qua cáp quang đặt ở hầm bên dưới của Trung tâm thành phố. Hệ thống máy tính chạy phần mềm thực hiện phân tích dữ liệu và tự động điều chỉnh đèn tín hiệu từng giây, phù hợp với sự thay đổi tình trạng giao thông. Ngoài ra, hệ thống có sử dụng thiết bị lưu trữ dữ liệu quá khứ để dự đoán giao thông mà có thể gây ra thắt nút cổ chai. Tất cả hoạt động trên không cần đến sự can thiệp của con người [32].
Sự thông minh của hệ thống trên là có thể điều chỉnh một cách tự động thời gian trễ giữa sự thay đổi màu của đèn giao thông bất cứ khi nào có vấn đề giao thông xảy ra. Ví dụ, nếu có tai nạn giao thông gây ra sự tắc nghẽn giao thông của một hay nhiều làn đường trên đường cao tốc của thành phố (do đó gây ra một nút cổ chai), hệ thống có thể tự động điều chỉnh đèn và cho thêm thời gian để các xe bị tắc trong làn đường đó đi qua. Ngoài ra, hệ thống cũng có thể được sử dụng để giúp cho việc các phương tiện giao thông công cộng chạy đúng giờ - nếu xe buýt bị trễ, hệ thống điều khiển thời gian sáng của đèn giao thông, giúp các xe vượt qua đèn nhanh hơn và trở lại lịch trình cũ. Theo như đánh giá của cơ quan chức năng trong thành phố, thời gian trung bình để lái xe 5 dặm trong thành phố trước khi có hệ thống đèn giao thông thông minh là 20 phút, sau khi có đèn giao thông thời gian chỉ còn 17,2 phút.
Đối với thành phố Amsterdam của Hà Lan sử dụng hệ thống SCM điều khiển đèn giao thông kết nối với hệ thống giao thông quốc gia [31]. Ở cả Trung tâm giao thông của Thành phố và Trung tâm giao thông của quốc gia đều có thể xem những gì đang xảy ra chỉ trên một màn hình. Như vậy các Trung tâm giao thông có thể cùng nhau và tự động quản lý lưu lượng giao thông trong khu vực. Hệ thống quản lý giao thông thông minh của Amsterdam có thể dễ dàng để kết nối với ô tô LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 và thiết bị điều hướng trên xe.
Do vậy, Amsterdam có thể quản lý giao thông đường bộ bằng kỹ thuật số hiện đại, giúp tối ưu hoá lưu lượng giao thông trong toàn vùng. Internet of Things (IoT) là một mô hình nghiên cứu đang nổi lên trong những năm gần đây. Kevin Ashton đã xác định IoT là “một cách chuẩn hoá cho máy tính để hiểu thế giới thực” [31]. Với tính năng chính là tạo ra môi trường thông minh cùng với sự đáp ứng nhanh để hỗ trợ việc ra quyết định hay hành động của con người.
Tại Việt Nam, Chính phủ đang đẩy nhanh việc xây dựng chính phủ điện tử, các Bộ, Ban, Ngành cũng đang đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin vào ngành mình, trong đó có ngành giao thông vận tải. Đặc biệt là tình trạng giao thông của Thành phố Hà nội đang ở mức báo động như ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm, tai nạn giao thông gia tăng, phương tiện giao thông cá nhân tăng cao, ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra ngày càng nghiêm trọng trong khi đó cơ sở hạ tầng giao thông chậm phát triển chưa theo kịp tốc độ tăng dân số cơ học, năng lực vận tải hành khách công cộng và chất lượng dịch vụ chưa cao, giao thông tĩnh chưa đủ đáp ứng nhu cầu tăng dân số của Thành phố. Đây cũng là bài toán giao thông mà các thành phố lớn trên thế giới phải đối mặt. Từ kinh nghiệm triển khai hệ thống quản lý giao thông thông minh của các thành phố như Los Angeles và Amsterdam phân tích trên, cho thấy bài toán của thành phố Hà nội có thể giải quyết được khi ứng dụng công nghệ thông minh như IoT.
Do vậy, đề tài chọn hướng nghiên cứu là nghiên cứu về xu thế của IoT và ứng dụng vào bài toán quản lý giao thông tại Hà Nội. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: bao gồm khái niệm về “Internet of Things” và các khái niệm liên quan; Hạ tầng công nghệ viễn thông và thông tin tại Hà Nội hiện nay; Chính sách của quốc gia về ứng dụng công nghệ thông tin vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội; Hạ tầng giao thông đường bộ tại Thành phố Hà nội; Giải pháp ứng dụng IoT vào quản lý giao thông tại Hà nội. Phạm vi nghiên cứu: luận văn tập trung xem xét, phân tích đánh giá các yếu tố nằm trong phạm vi sau: - Tổng quan về Internet of Things: các khái niệm cơ bản, tại sao IoT trở thành xu thế trong tương lai, các vấn đề gặp phải khi áp dụng IoT, các lĩnh vực ứng dụng IoT. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 - Thực trạng công nghệ và chính sách của Việt Nam: những điều kiện về công nghệ và chính sách của Việt Nam hiện nay để có thể ứng dụng IoT vào Việt Nam.
- Thực trạng về giao thông và ứng dụng công nghệ thông tin vào giao thông tại Thành phố Hà Nội: những tồn tại, khó khăn về giao thông hiện nay của Hà nội và mức độ ứng dụng công nghệ thông tin vào giao thông của Hà nội. - Một số giải pháp ứng dụng IoT vào quản lý giao thông tại Hà nội: kinh nghiệm ứng dụng IoT vào hệ thống giao thông của một số thành phố lớn trên thế giới, mô hình ứng dụng IoT vào quản lý giao thông tại Hà nội và một số giải pháp ứng dụng IoT vào quản lý giao thông tại Hà nội. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ INTERNET of THINGS 1.
Internet of Things (IoT) là gì 1. Internet of Everything (IoE) Khái niệm về IoE nổi lên như một sự phát triển tự nhiên IoT và kết hợp rộng với chiến thuật của Cisco System để thiết lập một miền thị trường mới [37]. IoE bao gồm 4 thành phần chính: - Con ngƣời: sử dụng các thiết bị đầu cuối kết nối với Internet để chia sẻ thông tin và các hoạt động của họ. Ví dụ chia sẻ thông tin trên các trang mạng xã hội và hoạt động liên quan sức khoẻ.
- Vật: các cảm biến, các thiết bị vật lý và các vật khác tạo ra dữ liệu hay nhận thông tin từ các nguồn khác nhau. Ví dụ bộ điều chỉnh nhiệt độ và thiết bị điện tử thông minh. - Dữ liệu – dữ liệu thô được phân tích và xử lý thành thông tin có ích để đưa ra các quyết định thông minh và để điều khiển thiết bị. Ví dụ từ việc ghi các thông số về nhiệt độ trong phòng thường xuyên, thực hiện chuyển đổi thành số giờ nhiệt độ cao trung bình trong ngày để ước lượng yêu cầu làm mát phòng đó.
- Quy trình: tăng khả năng kết nối giữa dữ liệu, đồ vật và con người để thêm giá trị. Ví dụ, việc sử dụng các thiết bị cân nặng thông minh và các trang mạng xã hội để quảng cáo việc chăm sóc sức khoẻ nhằm chào mời các khách hàng. IoE thiết lập hệ thống kết nối thiết bị đầu cuối này với thiết bị đầu cuối khác bao hàm các công nghệ, xử lý, và mô hình hoá được sử dụng trên tất cả các trường hợp sử dụng kết nối. Internet of Things (IoT) Ngay từ thời kỳ sơ khai của Internet, khi các nhà phát minh mong muốn kết nối tất cả mọi thứ qua một mạng lưới đồng nhất để có thể điều khiển chúng phục vụ cho mục đích của con người, đây được xem như một dạng biểu hiện của IoT.
Theo định nghĩa của Nhóm các dự án nghiên cứu Châu Âu [29]: “Things” là các thành phần “tích cực” có mặt trong các lĩnh vực đời sống – xã hội, ở đó chúng có thể tương tác, liên lạc với nhau và với môi trường bằng sự trao đổi dữ liệu và trao đổi thông tin cảm nhận được từ môi trường. Việc trao đổi, tương tác và liên lạc với nhau có thể không cần sự can thiệp của con người. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Theo định nghĩa từ Wikipedia: Internet of Things (IoT) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi, cơ điện tử và Internet.
Như vậy có thể tạm hiểu, Internet of Things là khi tất cả mọi thứ đều được kết nối với nhau qua mạng Internet, người dùng (chủ) có thể kiểm soát mọi đồ vật của mình qua mạng mà chỉ bằng một thiết bị thông minh, chẳng hạn như smartphone, tablet, PC hay một chiếc đồng hồ đeo tay thông minh. Internet of Things 1. Các thành phần của IoT IoT có ba thành phần chính gồm: phần cứng, phần mềm trung gian giữa máy khách và cơ sở dữ liệu, phần hiển thị. Trong đó, phần cứng có thiết bị cảm biến (sensor), thiết bị truy nhập, phần cứng về truyền thông; phần mềm trung gian thể hiện nhu cầu lưu trữ và các công cụ tính toán cho việc phân tích dữ liệu; phần hiển thị - các công cụ trực quan, dễ hiểu và giải thích rõ ràng mà có thể được truy cập rộng rãi trên các nền tảng khác nhau và có thể được thiết kế cho các ứng dụng khác nhau.
Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần: Vạn vật (Things), Trạm kết nối (Gateway), hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud) và các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services – creation and Solution Layers). Về vạn vật (Things) như đã định nghĩa ở 1. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.