Lời mở đầu Sinh ra và lớn lên tại mảnh đất miền Trung Việt Nam giúp tôi thật sự thấu hiểu những mất mát, đau thương về người và tài sản mà người dân quê tôi phải gánh chịu hằng năm do các hiện tượng thời tiết cực đoan và thiên tai gây ra. Những mất mát, đau thương ấy đã khiến tôi hiểu rằng công tác dự báo, cảnh báo sớm thiên tai là quan trọng đến nhường nào. Theo thống kê những năm gần đây, thiên tai tại Việt Nam ngày càng diễn biến phức tạp và khó lường. Nguyên nhân chính là do biến đổi khí hậu toàn cầu, do hoạt động sản xuất của con người gây ra.
Trong bối cảnh đó, các nguồn thông tin dự báo, cảnh báo sớm các biến động thiên tai càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Đây là cơ sở quan trọng để các cơ quan chức năng đề xuất các biện pháp ứng phó kịp thời, giảm thiểu thiệt hại tối đa cho người dân. Tuy nhiên, chất lượng của các hệ thống dự báo, cảnh báo thiên tai của Việt Nam hiện nay chỉ đang ở mức đáng khích lệ chứ chưa phải tối ưu. Các hệ thống này chủ yếu dựa trên các số liệu quan trắc từ vệ tinh, radar,.
Và với những hạn chế trong nền kinh tế và tiến bộ trong khoa học của Việt Nam thì việc thu thập, xử lý dữ liệu vẫn còn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là ở những vùng sâu, vùng xa. Là một sinh viên ngành Hệ thống Thông tin Quản lý, tôi nhận thấy rằng công nghệ Internet of Things (loT) có thể góp phần nâng cao chất lượng thông tin dự báo, cảnh báo sớm thiên tai. Với khả năng giao tiếp trên diện rộng, loT giúp thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả các thiết bị cảm biến được đặt ở các vị trí khó tiếp cận. Thông qua việc kết nối các thiết bị cảm biến với các trung tâm dự báo, loT có thể cung cấp thông tin thời tiết với độ trễ thấp nhất.
Từ những phân tích trên, tôi nhận ra rằng công nghệ IoT là một giải pháp hữu hiệu mà ngành khí tượng - thủy văn nước ta đang cần. Vì vậy, tôi đã lựa chọn đề tài “ỨNG DỤNG INTERNET OF THINGS (IOT) CẢI THIỆN HỆ THỐNG DỰ BÁO SỚM BIẾN ĐỘNG THIÊN TAI Ở VIỆT NAM” cho bài tiểu luận của mình. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Bao gồm những khái niệm, đặc tính tổng quát của công nghệ Internet of Things (loT); Céng tác dự báo, cảnh báo thiên tai của ngành khí tượng - thủy văn ở Việt Nam; Giải pháp nâng cao chất lượng thông tin dự báo sớm thiên tai thông qua việc tích hợp công nghệ IoT vào hệ thống dự báo sớm. Phạm vi nghiên cứu: Tổng quan, các khái niệm cơ bản của Internet of Things.
Thực trạng công tác thu thập, xử lý dữ liệu biến đổi thời tiết tại Việt Nam. NỘI DUNG CHÍNH CHUONG |: TONG QUAN VE “INTERNET OF THINGS” 1. Giới thiệu về “Internet of Thỉngs” Sự ra đời của Internet năm 1969 đã đánh dấu cho 1 kỷ nguyên mới của loài người - kỷ nguyên “kết nối", nơi mà con người không còn quan tâm đến khoảng cách địa lý, họ có thể dễ dàng gắn kết với hàng tỷ con người trên khắp mọi miền thế giới. Và đây cũng chính là một biểu hiện, tiền đề cho sự ra đời và phát triển của “Internet of Things” (IoT), một công nghệ mới được xem như ngôn ngữ chung của tất cả mọi thứ (Things) xung quanh chúng ta miễn là nó được kết nối Internet.
Thuật ngữ IoT lần đầu tiên được để xuất bởi Kevin Ashton (Ông là người đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT) vào năm 1999. Cụm từ “Internet of Things” đề cập đến việc kết nối tất cả các thiết bị, vật thể (Things) khác nhau trên khắp thế giới vào chung một mạng lưới. Theo một cách hiểu đơn giản thì ở trong hệ thống này, những thiết bị vô tri, vô giác như: rèm cửa, máy lạnh, bàn chải đánh răng,. có thể tự nó thu thập dữ liệu, sau đó phản hồi lại với nhau và với người dùng một cách thông mình.
loT hiện đang ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của cuộc sống chúng ta ở nhiều mức độ khác nhau, ví dụ: bạn có thể mở đèn ở nhà thông qua điện thoại thông minh dù bạn đang ở công ty, hay xe ô tô thông minh giúp bạn tìm được tuyến đường đi ngắn nhất trong thành phố ở thời điểm hiện tại. INTERNET OF THING Hinh 1: Cong nghé Internet of Things (IoT) 2. Nguyên lý hoạt động của công nghệ IoT IoT, hay Internet of Things, là một mạng lưới các thiết bị vật lý được kết nối với nhau và với Internet. Các thiết bị này sẽ thu thập và trao đổi dữ liệu theo thời gian thực, phản ánh các hiện tượng của môi trường xung quanh, giúp con người có thể đưa ra các quyết định phù hợp với thực tại.
Một hệ thống IoT thông thường sẽ có ba thành phần chính: > Thiết bị thông minh: Thiết bị thông minh (tivi, camera,.) với khả năng điện toán của mình giúp thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh, thao tác nhập liệu của người dùng, hoặc mô thức sử dụng. Dữ liệu này sau đó được truyền qua Internet đến ứng dụng IoT. > Ứng dụng IoT: Là một tập hợp các dịch vụ và phần mềm có chức năng tích hợp dữ liệu từ các thiết bị thông minh khác nhau. Nhờ tích hợp khả năng học máy (Machine Learning) hoặc trí tuệ nhân tạo (AI), các ứng dụng này có thể phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết định.
Sau đó, các quyết định này được truyền trở lại thiết bị thông minh và các thiết bị thông minh sẽ phản hồi dựa theo quyết định đấy. > Giao diện đồ họa người dùng (GUI): GUI cho phép người dùng tương tác với hệ thống IoT. GUI có thể là một ứng dụng di động, trang web, hoặc thậm chí là một bảng điều khiển vật lý. Để hiểu rõ hơn về nguyên lí hoạt động của một hệ thống IoT, dưới đây là một ví dụ mô phỏng về công nghệ này như sau: Một ngôi nhà thông minh được thiết lập hệ thống loT nhằm giảm sát và điều chỉnh nhiệt độ trong nhà.
Thiết bị thông minh (nhiệt kế có tích hợp điện toán) sẽ thu nhập và truyền tải đữ liệu về nhiệt độ cho ứng dụng IoT. Nếu ứng dụng IoT phân tích nhiệt độ và nhận thây nhiệt độ đang tăng cao thì nó sẽ gửi một lệnh đến thiết bị thông minh khác (máy điều hòa) để bật điều hòa. Cả quá trình này đều được chủ nhà theo đối qua điện thoại thông mình của mình và có thé can thiệp nêu muôn. Internet of Things là một công nghệ rất có tiềm năng, hứa hẹn sẽ đem lại nhiều lợi ích và thay đổi tích cực trong cuộc sống của chúng ta (thành phố thông minh, xe ô tô tự lái, giảm tắc nghẽn giao thông trong giờ cao điểm,.
Hinh 2: Kha nang kết nỗi ưu việt của công nghệ loT 3. Ưu điểm và nhược điểm của loT Như những gì được trình bày ở trên, thế mạnh nổi bật của loT so với những công nghệ còn lại nằm ở khả năng “giao tiếp” giữa các thiết bị, hay còn được gọi với cái tên khoa học là Machine-to-Machine ( ). loT thiết lập một ngôn ngữ riêng giúp kết nối tất cả các thiết bị vật lý vô tri vô giác lại với nhau, điều này đã đem lại rất nhiều tiện ích trong cuộc sống và công việc của con người cũng như cải thiện quá trình và chất lượng sản phẩm cuối cùng so với trước. Tuy nhiên, để có thể tối ưu hóa tiềm năng và mở rộng phạm vi kết nối của IoT là một bài toán nan giải của rất nhiều tổ chức, quốc gia trên thế giới trong giai đoạn này.
Dưới đây là tổng hợp những ưu điểm chính của Internet of Things cũng như những mặt hạn chế trong nổ lực khai thác tiềm năng của công nghệ này. Bảng I: Ưu điểm, nhược điểm của Internet of Things ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM loT cho phép người dùng tự Khả năng tương thích: Hiện tại động hóa và kiểm soát nhiệm vụ quốc tế chưa thống nhất được được thực hiện bởi máy móc nhờ một tiêu chuẩn chung về khả khả năng M2M. năng tương thích cho mọi thiết bị có thể cùng kết nối với nhau. loT có khả năng thu thập và Độ phúc tạp trong sự liên kết cung cấp những nguồn thông tin của mạng lưới: Khi có quá nhiều quan trọng mà trước đây con thiết bị cùng kết nối qua lại lẫn người gặp khó khăn khi phải tự nhau, nếu một thiết bị xảy ra lỗi thực hiện (chất lượng không khí, sẽ dẫn đến hậu quả nghiêm địa chất,.) nhờ mạng lưới các trọng.
thiết bị cảm biếng của mình. Công nghệ loT giúp tiết kiệm Quyền riêng tư và bảo mật: thời gian, năng lượng và chi phí Lượng dữ liệu, thông tin loT thu trong sản xuất nhưng vẫn đảm nhập được rất lớn, dẫn đến nguy được chất lượng sản phẩm cuối cơ dễ bị tấn công và đánh cắp cùng so với trước. thông tin bởi tin tặc. Đặc tính cơ bản của IoT Một hệ thống Internet of Things cơ bản thường có những đặc tính tổng quát sau: Tính không đồng nhất: Vì các thiết bị trong loT có phần cứng khác nhau cũng như network(sự kết nối của ít nhất hai thiết bị máy tính và chia sẻ dữ liệu cùng với nhau) khác nhau.
Nhờ vào sự liên kết của các network mà các thiết bị giữa các network có thể tương tác với nhau. Tính kết nối liên thông (interconnectivity): Với hệ thống loT thì bất cứ một điều gì, vật gì hay máy móc gì cũng có thể được kết nối với nhau thông qua mang lưới thông tin và cả cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể. Những dịch vụ liên quan đến “Thỉngs”: Hệ thống loT sẽ có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan đến “Things”. Vi dy nhu bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữa Physical Thing (Thiết bị vật lý) và Virtual Thing (Thiết bị ảo).
Để cùng cấp được dịch vụ này đòi hỏi cả công nghệ phần cứng và phần mềm sẽ phải thay đổi. Có quy mô lớn: Sẽ có một số lượng lớn các máy móc, thiết bị được quản lý và giao tiếp với nhau. Số lượng này lớn hơn rất nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet hiện nay. Có thể thay đổi linh hoạt: Trạng thái của các loại máy móc, thiết bị điện tử có thể tự động thay đổi ví dụ như ngủ, thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị thay đổi, tốc độ thay đổi CHUONG II: HOAN THIEN HE THONG DU BAO SOM THIEN TAI VỚI IOT 1.