Xây dựng hệ thống IoT giám sát tự động một số chỉ số ô nhiễm không khí

Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)

XÂY DỰNG HỆ THỐNG IOT GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG MỘT SỐ
CHỈ SỐ Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ
Đỗ Quang Hiệp1*, Nguyễn Minh Đơng1, Phạm Ngọc Minh2, Ngô Mạnh Tiến3 Nguyễn Thành Công3
Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Công nghiệp.
Viện Công nghệ thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
3
Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
E-mail*:
1

2

Abstract - Hiện nay, trong quá trình hoạt động sản
xuất công nghiệp, các Khu công nghiệp và làng nghề
thường xuyên phát sinh khí thải như độ bụi và các loại
khí thải SO2, CO, NO2…vv. Trong bài báo này, các tác
giả trình bày thiết kế và phát triển hệ thống IoT giám sát
tự động một số chỉ số ô nhiễm khơng khí như nhiệt độ, độ
ẩm, nồng độ khí CO2, nồng độ khí SO2, tổng lượng bụi
TSP, PM10, PM2.5, để hỗ trợ các cơ quan quản lý địa
phương giám sát mức độ ơ nhiễm khơng khí tại các khu
cơng nghiệp và làng nghề.
Keywords - Internet vạn vật, ô nhiễm không khí, hệ
thống giám sát tự động, IoT, AQM.

hiện nay là hệ thống IQAir Air Visual đang đặt tại hơn
90 quốc gia trên thế giới. IQAir Air Visual được thành
lập vào năm 2015, có trụ sở tại Mỹ, Trung Quốc, và
Thụy Sĩ. Đây là tổ chức sở hữu lượng dữ liệu tổng hợp

rất lớn về chất lượng khơng khí, trong đó thông số
quan trọng nhất là bụi mịn PM 2.5. Các chỉ số theo dõi
chất lượng khơng khí được cập nhật liên tục tại
website AirVisual.com và ứng dụng trên hai nền tảng
hệ điều hành Android và iOS.
Bên cạnh đó cịn có một số hệ thống quan trắc mơi
trường khơng khí như của hãng OPSIS – AQM với các
tính năng: Máy phân tích khí đa chỉ tiêu DOAS (SO2,
NO2, O3, CO, Benzene, Toluene, Xylene,
Formaldehyde…) lắp đặt tại trạm cố định và di động,
thiết bị đo bụi PM10, PM2.5, thiết bị đo các yếu tố vi
khí hậu (mưa, gió, nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ), hệ thống
thu thập dữ liệu và truyền dữ liệu qua ADSL hoặc
GSM về trung tâm, và hệ thống máy chủ thu thập, lưu
trữ và xử lý dữ liệu bằng phần mềm chuyên dụng tại
trung tâm.

I. GIỚI THIỆU
Theo Tổ chức Y tế Thế giới [1], ơ nhiễm khơng
khí gây ra 7 triệu ca tử vong sớm mỗi năm. Số liệu
thống kê của Liên hợp quốc cũng cho thấy, mỗi giờ có
khoảng 800 ca tử vong do ơ nhiễm khơng khí, trung
bình 13 người tử vong mỗi phút, gấp ba lần số tử vong
vì sốt rét, bệnh lao và AIDS mỗi năm. Cũng theo
WHO, Việt Nam có 34.232 người tử vong sớm có liên
quan đến ơ nhiễm khơng khí. Cơng bố từ các chun
gia khảo sát tình trạng ơ nhiễm môi trường tại Hà Nội,
TP. HCM cho thấy, bụi mịn có kích thước nhỏ hơn 2,5
micro mét tăng cao (PM2.5), và những tháng cuối năm
2019 đều ở ngưỡng rất xấu, cụ thể chỉ số chất lượng

khơng khí (AQI - ứng dụng Air Quality Index đo chỉ
số ơ nhiễm khơng khí và mức độ ảnh hưởng đến sức
khỏe của con người) tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí
Minh thời gian cuối năm 2019 tăng khá cao, dao động
từ 100 đến 200, nhiều ngày vượt ngưỡng an toàn,
nguy hại tới sức khỏe người dân, nhất là bụi mịn
PM2.5.

Hình 2. Mơ hình hệ thống OPSIS – AQM

Quan trắc chất lượng khơng khí ở thủ đơ London
(Anh) bao gồm các loại hình quan trắc khác nhau.
Quan trắc ơ nhiễm khơng khí tại London (Anh) được
thực hiện trong một mạng lưới gồm hàng trăm trạm
(điểm) cố định và được phân chia thành các loại trạm
giám sát như: Trạm quan trắc ơ nhiễm khơng khí trung
tâm thành phố, trạm quan trắc ô nhiễm giao thông,
trạm quan trắc ô nhiễm khu công nghiệp, trạm quan
trắc ô nhiễm khơng khí khu vực ven đơ.
Hình 1. Bản đồ tương tác AQI toàn thế giới trên IQ Air.

Hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí lớn nhất

ISBN 978-604-80-5958-3

78


Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)

bảo vệ môi trường. Hoạt động quan trắc môi trường đã
được các ngành, các cấp, các địa phương quan tâm và
triển khai thực hiện ở những mức độ khác nhau phục
vụ việc quản lý mơi trường của mình. Một số trạm
quan trắc đã có cơ sở vật chất cơ bản, tối thiểu (bao
gồm thiết bị quan trắc và phịng thí nghiệm) đáp ứng
u cầu công tác quan trắc môi trường.
Tuy nhiên, hiện tại chúng ta mới chỉ đang có các
trạm quan trắc tại các điểm đơn lẻ, và chủ yếu phục vụ
quan trắc đánh giá tại các đô thị, địa bàn dân cư. Để
giải quyết dứt điểm vấn đề ô nhiễm môi trường khơng
khí, cần phải chú trọng đến giám sát các nguồn phát
sinh, mà trong đó tại các khu cơng nghiệp, nhà máy
sản xuất đặc thù, và các làng nghề truyền thống là rất
quan trọng và cần thiết. Ngoài vấn đề các chủ thể này
gây chất thải nguy hại thì phát thải khí độc CO, CO2,
bụi mịn, … ra mơi trường sống và chưa có sự kiểm
sốt hiệu quả của cơ quan chức năng nhà nước.
Do đó, vấn đề cấp bách hiện này cần thiết phải có
hệ thống quan trắc một số chỉ số ơ nhiễm khơng khí
như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí CO2, nồng độ khí
SO2, tổng lượng bụi TSP, và bụi mịn PM10, PM2.5
trên nền tảng IoT tại các khu công nghiệp và làng nghề
nhằm giúp các cơ quan quản lý nhà nước đánh giá một
cách chính xác các tiêu chí kiểm sốt vấn đề mơi
trường, nâng cao sức khỏe của người dân.
II. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

Hình 3. Mơ hình hệ thống quan trắc ơ nhiễm mơi trường
khơng khí tại London

Châu Á là khu vực có nhiều thành phố siêu lớn với
dân số lên tới hàng chục triệu người sinh sống có mật
độ rất cao. Bởi vậy, quan trắc ơ nhiễm khơng khí ở các
thành phố thuộc các nước Châu Á đã được quan tâm.
Hiện trạng hệ thống trạm quan trắc chất lượng khơng
khí ở một số đơ thị Châu Á được trình bày ở bảng 1.
Bảng 1. Hệ thống quan trắc chất lượng không khí ở
một số đơ thị Châu Á [1]

Tên TP

Bangkok
Beijing
Busan
Colombo
Dehli
Hong
Kong
Jakata
Kathmadu

Loại trạm
kiểm sốt
Tự
PP.
động,
Thủ
liên
cơng

tục
21
24
14
1
11
1

1
6

Tên TP

Kulkata
Manila
Mumbai
Osaca
Shanghai

Loại trạm
kiểm sốt
Tự
PP.
động,
Thủ
liên
cơng
tục
12
5

5
22
14
23
21

14

Singapore

17

5

Taipei
Tokyo

8
82

A. Hệ thống phần cứng
Từ thực tiễn nhu cầu trên [2], và căn cứ vào các
thông tư quy định về chỉ tiêu kỹ thuật của các trạm
quan trắc của Bộ Tài nguyên môi trường [3,4,5] chúng
tôi đề xuất một mơ hình hệ thống IoT giám sát tự động
một số chỉ số ơ nhiễm khơng khí gồm: nhiệt độ, độ
ẩm, nồng độ khí CO2, nồng độ khí SO2, tổng lượng
bụi TSP, bụi mịn PM10, PM2.5 trên nền tảng IoT một
cách trực quan, liên tục. Đồng thời các thiết kế cũng
dựa vào các sản phẩm đã được sử dụng rộng trên thế

giới [6,7,8], cấu trúc tổng thể của hệ thống được trình
bày trên Hình 4.

Các thơng số được lựa chọn quan trắc tự động hoặc
phân tích của mỗi nước cũng khác nhau tùy theo đặc
thù của mỗi đô thị, có thể bao gồm: CO, NOx, SO2,
O3, bụi TSP, PM10 và PM2.5.
Ở nước ta, nguyên nhân gây ra ô nhiễm trong
khơng khí chủ yếu đến từ các hoạt động sản xuất và
sinh hoạt thường ngày của con người. Trong ngành
xây dựng, việc không che chắn kĩ lưỡng làm phát sinh
lượng bụi lớn từ các công trường xây dựng phát tán ra
khu vực lân cận. Trong ngành nông nghiệp, các chất
thải chăn ni làm phát sinh các khí thải (CO2, CH4,
NOx, H2S, NH3); và các loại thuốc bảo vệ thực vật và
chất thải sau thu hoạch thiếu kiểm sốt góp phần gây ơ
nhiễm. Bên cạnh đó, việc đun nấu và sản xuất sử dụng
nhiên liệu hóa thạch (than) và củi với các chất thải
chưa được kiểm soát (CO, CO2) ở các vùng nông
thôn, hay ở các làng nghề. Các hoạt động giao thơng
phát thải các khí thải từ xe máy (CO, VOC, TSP) và ô
tô (SO2 và NO2). Ngành khai thác, chế biến than
thường tập trung ở khu vực phía Bắc với đặc trưng
phát thải các loại bụi (TSP, PM10) và SO2, CO,
CH4...
Trong thời gian vừa qua, hoạt động quan trắc môi
trường quốc gia và địa phương đã đáp ứng một phần
nhu cầu về số liệu, thông tin phục vụ công tác bảo vệ
môi trường, xây dựng các báo cáo môi trường trình
Chính phủ, Quốc hội và đề xuất các biện pháp quản lý,

ISBN 978-604-80-5958-3

Hình 4. Hệ thống IoT giám sát tự động một số chỉ số ơ
nhiễm khơng khí

 Phân hệ trạm giám sát tự động (điểm đo) bao gồm:
 Các thiết bị cảm biến và phân tích dữ liệu các chỉ
số nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí CO2, nồng độ khí
SO2, Tổng lượng bụi TSP, bụi mịn PM10, PM2.5.
 Các thiết bị xử lý và truyền dữ liệu không dây

79


Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)

TCP/IP qua mạng không dây.
Bảng 3. Các loại sensor được sử dụng trong sản phẩm

Lora.
 Phân hệ trung tâm thu thập dữ liệu bao gồm:
 Thiết bị trung tâm (dataLogger) thu thập, phân
tích, xử lý dữ liệu và truyền nhận dữ liệu không dây.
 Thiết bị theo dõi và tương tác người dùng (HMI).
- Phân hệ phần mềm cung cấp dịch vụ và ứng dụng
người dùng bao gồm:
 Máy chủ đám mây cung cấp dịch vụ và lưu trữ cơ
sở dữ liệu.
 Ứng dụng người dùng trên các thiết bị di động

iOS, Android.
Trong phạm vi nghiên cứu, chúng tôi đã lựa chọn 5
thông số cơ bản ảnh hưởng tới mơi trường khơng khí
là nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí CO2, nồng độ khí
SO2, Tổng lượng bụi TSP, bụi mịn PM10, PM2.5 dựa
trên yêu cầu thực tế thử nghiệm quan trắc tại một số
khu công nghiệp, làng nghề ở miền Bắc.
Bảng 2. Giá trị giới hạn các thơng số cơ bản
TT Thơng số
1
2
3
4
5

Trung
bình
1 giờ
350
30
200
200

Trung
bình
8 giờ
10
120

Trung

bình
24 giờ
125
100
-

SO2
CO
NO2
O3
Tổng bụi
(TSP),
300
200
PM10,
PM2.5,
Ghi chú: dấu ( - ) là không quy định
Đơn vị: Microgam trên mét khối (μg/m3 )

TT
1
2
3
4
5

Thông số đo
TSP, PM10,
PM2.5

Loại sensor

Hãng sản xuất

SPS30

Sensirion AG

CO

MQ7/MQ9B

NO2

MICS-2714

O3

MQ131

VOC

SGP30
SCD30 (bao
gồm nhiệt độ,
độ ẩm)

CO2
6

SGX
Sensortech/Amphenol
SGX
Sensortech/Amphenol
SGX
Sensortech/Amphenol
Sensirion AG
Sensirion AG

Đồng thời, trạm giám sát được cung điện năng
lượng mặt trời để đáp ứng với mục đích linh hoạt khi
di chuyển đến các vị trí đo khác nhau trong khu cơng
nghiệp, tiết kiệm và an tồn khi trạm hoạt động liên
tục. Trong đó, thơng số hoạt động nguồn năng lượng
mặt trời: công suất tối đa Pmax: 100W. Sử dụng 12
Cell Pin Lithium với thông số trên mỗi Cell 3.2V 5000mAh. Tổng năng lượng pin dự trữ tối đa1500Wh.
Hệ cảm biến đo được đưa về bo mạch phân tích
(khuếch đại và xử lý) chuyển đổi thành tín hiệu
Analog tiêu chuẩn 4 – 20mA. Sau đó tín hiệu được
chuyển tiếp tới bo mạch sử dụng vi xử lý STM32 dòng
ARM, và có module truyền phát khơng dây. Tại đây
dữ liệu được xử lý, lưu trữ và được gửi về trạm giám
sát trung tâm qua sóng mang LoRa.

Trung
bình
năm
50
40
100

B. Phân hệ trạm giám sát tự động
Các trạm giám sát tự động có chức năng thu thập
dữ liệu đo từ các cảm biến, xử lý và truyền dữ liệu về
trạm trung tâm qua mạng khơng dây LoRa (hình 5).

Hình 6. Sơ đồ cấu trúc hệ cảm biến đo

Trong quá trình đo, khâu lấy mẫu đo cho từng
thông số là điều quan trọng, và quyết định đến độ
chính xác, thời gian hoạt động ổn định và độ tin cậy
của thông số đo. Chúng tôi sử dụng tách mẫu đo để ổn
định kết quả đo tránh ảnh hưởng bởi mơi trường như
mưa, gió, độ ẩm cao, hàm lượng bụi lớn. Tích hợp
cùng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm để phân tích kết quả.
Khơng bị nhầm lẫn kết quả/ kết quả giả do khơng khí
bị đọng sương, trời mưa. Cảm biến có khả năng tự làm
sạch bụi bám trong buồng đo để làm giảm sai số đo,
sai số trôi theo thời gian và giảm chi phí bảo dưỡng
theo thời gian.
Đối với 1 số sensor cảm biến tương tự, các sensor
có độ nhạy cao cần ổn định nhiệt độ & độ ẩm khi đo

Hình 5. Sơ đồ kết nối của trạm giám sát tự động một số
chỉ số ơ nhiễm khơng khí

Trong đó, trạm giám sát một số chỉ số ơ nhiễm
khơng khí như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí CO2,
nồng độ khí SO2, Tổng lượng bụi TSP, bụi mịn PM;
hoạt động như các nút cảm biến, được tích hợp các

module cảm biến, bo mạch xử lý trung tâm, bo mạch
truyền thông không dây Lora. Mỗi trạm có khả năng
tự cấu hình và hoạt động độc lập hoặc có thể hoạt
động theo cấu hình được thiết lập từ xa qua giao thức

ISBN 978-604-80-5958-3

80


Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)

để tránh ảnh hưởng của trơi nhiệt & kết quả có tính lặp
lại cao. Loại bỏ bụi, loại bỏ nấm bào tử, giảm độ ẩm
cao giúp bề mặt các sensor được sạch và duy trì thời
gian làm việc lâu dài, kết quả chính xác và ổn định.

Hình 9. Mơ hình hệ phần mềm thu thập và xử lý dữ liệu

Phần mềm điều hành trên máy chủ đám mây với
các chức năng chính sau:
 Thu thập, lưu trữ, cảnh báo, báo cáo thống kê
và hỗ trợ đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí.
 Chế độ đăng nhập được tích hợp nhằm bảo vệ
dữ liệu người dùng.
 Cung cấp giao diện Web và giao diện di động
trên trình duyệt.
 Cung cấp các tác vụ giám sát dưới dạng đồ thị,
báo cáo, phân tích đánh giá dữ liệu.
 Cung cấp khả năng cảnh báo thông số đo theo

ngưỡng.
 Chức năng mở rộng in ấn bảng số liệu, lọc
thống kê...
Phần mềm trên các thiết bị cầm tay tương tác với
máy chủ xử lý dữ liệu, thu thập online, hiển thị, truy
vấn thông tin trực tiếp trên thiết bị cầm tay chạy nền
tảng Android với các chức năng chính sau:
 Chạy trên nền tảng Android 4.0 trở lên
 Cung cấp các tác vụ quan sát thống kê, đồ thị,
bảng biểu trên ứng dụng di động.
 Chế độ đăng nhập, tích hợp khả năng xác thực
người dùng 2 lớp Google Authenticator, tăng khả năng
bảo mật thông tin.
 Theo dõi kết hợp bảng số liệu, đồ thị.

Hình 7. Sơ đồ khối xử lý mẫu đo

C. Phân hệ trung tâm thu thập dữ liệu
Phân hệ trung tâm thu thập dữ liệu: Gồm các
module thu thập dữ liệu trung tâm và module truyền
thơng khơng dây GPRS/3G có khả năng xử lý và tính
tốn mạnh; cho phép chạy các thuật tốn phức tạp như
đa truy nhập (multi-access), tập hợp dữ liệu (data
aggregation) trước khi truyền dữ liệu về máy chủ xử lý
dữ liệu.
Trạm trung tâm có nhiệm vụ kết nối nhận dữ liệu
qua mạng Lora từ các trạm giám sát. Đồng thời cũng
có khả năng truyền dữ liệu về máy chủ đám mây
(Cloud Server) thông qua mạng 3G/4G – LTE. Thiết
bị xử lý dữ liệu trung tâm CPU tích hợp cổng vào/ra

số, truyền thơng Ethernet, bộ nhớ 4-8MB.

Hình 8. Sơ đồ cấu trúc trạm trung tâm thu thập dữ liệu

D. Hệ thống phần mềm
Hệ phần mềm cung cấp dịch vụ và ứng dụng người
dùng có chức năng kết nối truyền thơng với trạm thu
thập dữ liệu trung tâm qua mạng internet và cung cấp
các dịch vụ ứng dụng cho người dùng. Đồng thời, máy
chủ cũng quản lý cơ sở dữ liệu tập trung (CSDL) để
lưu trữ dữ liệu quan trắc, cung cấp các dịch vụ truy
vấn CSDL cho các dịch vụ biểu diễn dữ liệu quan trắc
theo thời gian thực, dữ liệu cho các mơ hình cảnh báo,
thống kê báo cáo. Ngồi ra, máy chủ có nhiệm vụ
cung cấp các dịch vụ, chức năng quản trị hệ thống,
quản trị người dùng, bảo mật dữ liệu, phân tích xử lý
dữ liệu, chạy các mơ hình cảnh báo sớm.

ISBN 978-604-80-5958-3

Hình 10. Giao diện danh sách quản lý các trạm giám sát tự
động

III. THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG
Hệ thống giám sát tự động một số chỉ số ơ nhiễm
khơng khí trên nền tảng IoT trong phịng thí nghiệm,
sản phẩm được thiết kế chế tạo trên cơ sở cơng nghệ
IoT có khả năng kết nối với các cảm biến đo thông số

81

Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thơng và Cơng nghệ Thơng tin (REV-ECIT2021)

mơi trường khí nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí CO2,
nồng độ khí SO2, Tổng lượng bụi lơ lửng TSP, bụi
mịn PM10, PM2.5. Trong đó, sản phẩm cho phép thu
thập dữ liệu đo mơi trường khí linh hoạt giám sát mơi
trường trên diện rộng và truyền dữ liệu đo về trung
tâm giám sát trên máy chủ qua mạng điện thoại di
động 3G/GPRS.

biến đổi mẫu đo.

Tính
mới
cơng
nghệ

Hình 11. Trạm IoT giám sát tự động một số chỉ số ơ nhiễm
khơng khí

Bảng 4. Đánh giá tính năng của sản phẩm so với sản
phẩm đã có trên thị trường
Các
tính
năng

Hệ thống thiết kế, xây
dựng

Các hệ
thống phổ
thơng khác

Lấy
mẫu đo

Tách mẫu đo để ổn định
kết quả đo tránh ảnh hưởng
bởi mơi trường như mưa,
gió, độ ẩm cao, hàm lượng
bụi lớn.

Hệ
đơn
kích
lớn

Xử lí
mẫu đo
thơng
minh

Tích hợp cùng cảm biến
nhiệt độ và độ ẩm để phân
tích kết quả. Khơng bị
nhầm lẫn kết quả/ kết quả
giả do khơng khí bị đọng
sương, trời mưa.

Đơn
giản
khơng có

Tự làm
sạch

Cảm biến có khả năng tự
làm sạch bụi bám trong
buồng đo để làm giảm sai
số đo, sai số trôi theo thời
gian và giảm chi phí bảo
dưỡng theo thời gian. Độ

Đơn
giản
khơng có

thống
giản,
thước

Hệ thống này có khả năng cung cấp dịch vụ giám
sát tự động các chỉ số ơ nhiễm khơng khí như sau:
 Giám sát tự động và liên tục một số chỉ số ơ
nhiễm khơng khí gồm: nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí
CO2, nồng độ khí SO2, tổng lượng bụi TSP, bụi mịn
PM10, PM2.5 và ứng dụng các công nghệ tiên tiến như
kết nối trạm đo theo mơ hình mạng khơng dây có khả

năng mở rộng với nhiều điểm đo...
 Xây dựng một hệ thống thiết bị với tiêu chuẩn
công nghiệp, có độ tin cậy, và khả năng sử dụng trong
môi trường sản xuất công nghiệp.
 Hệ thống phần mềm lưu trữ, thống kê, phân tích
xử lý dữ liệu và cảnh báo sớm rủi ro về ô nhiễm môi
trường không khí.
 Nguồn cung cấp dữ liệu để hỗ trợ cho cơ quan
chức năng của địa phương quản lý, điều hành lĩnh vực

3

trơi theo năm: ±1.25 μg/m
/ năm
Kháng
nhiễu
điện từ

Cảm biến có khả năng
kháng nhiễu điện từ cao,
được bọc vỏ kim loại.
Theo IEC 61000-4-2/3/8

Không công
bố chỉ tiêu

Tự bảo
vệ

Hệ thống đạt IP67 cho cả

buồng đo. Hệ thống sử
dụng cảm biến mưa &
ngập để dừng quá trình lấy
mẫu vào khoang đo.
Chống bị nước xâm nhập
và không làm suy hao hoặc

Khả năng
tách
mẫu
tốc độ thấp,
làm suy hao
kết quả đo

ISBN 978-604-80-5958-3

- Hướng thiết kế module
chia khối dễ dàng mở rộng,
nâng cấp, thay thế, tích
hợp hệ thống.
- Sử dụng công nghệ
truyền thông LoRaWAN
phù hợp với các thiết bị
IoT hoạt động trong điều
kiện khắc nghiệt ngoài trời,
giúp tăng mật độ trạm đo
với chi phí vận hành và chi
phí truyền thông thấp.
- Sử dụng giao thức kết nối
MQTT cho các thiết bị

cảm biến gửi dữ liệu về
máy chủ trung tâm và giao
thức kết nối RESTFUL
cho việc tích hợp trao đổi
dữ liệu với các phần mềm
của bên thứ ba giúp hệ
thống hoạt động linh hoạt
phù hợp với đặc tính
truyền dữ liệu của các thiết
bị IoT và khả năng mở
rộng đa nền tảng với các
ứng dụng khác trong quá
trình phát triển của hệ
thống.
- Phần mềm máy chủ trung
tâm sử dụng kiến trúc
Microservice trên nền tảng
mở Spring Boot của
Pivotal, socket xử lý dữ
liệu RabbitMQ, quản lý
log Kafka, cơ chế xác thực
bảo mật OAuth2.... giúp xử
lý hiệu năng cao với số
lượng cảm biến lớn gửi dữ
liệu đồng thời, khả năng
tích hợp, mở rộng hệ thống
đồng

82

Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021)

giám sát chất lượng khơng khí.
 Nền tảng xây dựng cơ sở dữ liệu địa phương
cho các bài tốn phân tích dữ liệu lớn phục vụ đánh
giá và dự báo ô nhiễm môi trường khơng khí trong
tương lai.
IV. KẾT LUẬN
Việc ứng dụng cơng nghệ nhúng kết hợp với công
nghệ truyền thông không dây 3G/Lora để xây dựng hệ
thống IoT quan trắc một số chỉ số ơ nhiễm khơng khí
có thiết kế mở, dễ dàng mở rộng thêm các chức năng
mới đáp ứng được nhu cầu đa dạng của nhiều ngành
thì hệ thống này sẽ rất hữu ích cho các cơ quan chức
năng ở nhiều Sở, Bộ, Ngành, các trường đại học trên
cả nước có nhu cầu quan trắc mơi trường khí hoặc xây
dựng hệ thống giám sát từ xa trên diện rộng.
Trong thời gian tới, chúng tôi sẽ thử nghiệm sản
phẩm tại một số khu công nghiệp trên địa bàn tỉnh
Nam Định nhằm đánh giá, kiểm sốt chất lượng khí
thải giúp cơ quan quản lý nhà nước có cơ sở thực hiện
các nhiệm vụ giải pháp đồng bộ, nâng cao sức khoẻ,
chất lượng cuộc sống cho người dân trên địa bàn sinh
sống.
LỜI CẢM ƠN
Bài báo này được hoàn thành với sự tài trợ của Đề
tài cấp tỉnh Nam Định: “Nghiên cứu, thiết kế và chế
tạo thiết bị quan trắc tự động một số chỉ tiêu ơ nhiễm
khơng khí trên nền tảng IoT”, 2021-2022.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
[2]
[3]

[4]

[5]

[6]

[7]
[8]

IQAir AirVisua, Báo cáo Chất lượng Khơng khí
Thế giới năm 2019, 2019.
Sổ tay hướng dẫn kiểm sốt khí thải công nghiệp.
Thông tư 31/2016/TT-BTNMT về Bảo vệ môi
trường cụm công nghiệp, khu kinh doanh, dịch vụ
tập trung, làng nghề và cơ sở sản xuất, kinh doanh
dịch vụ.
Thông tư 24/2017/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên
và Môi trường ký ngày 01/9/2017 về Quy định kỹ
thuật quan trắc môi trường.
Thông tư 10/2021/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên
và Môi trường ký ngày 30/6/2021 về Quy định kỹ
thuật quan trắc môi trường và quản lý thông tin, dữ
liệu quan trắc chất lượng môi trường.
Mohamed Hefeeda and Majid Bagheri, ”Forest
Fire Modeling and Early Detection using Wireless

Sensor Networks” , Ad Hoc & Sensor Wireless
Networks Vol. 7, pp. 169–224.
Aeroqual HQ, “Aeroqual AQM 65 User Guide”, 62017.
Aakash C. Rai and Prashant Kumar, ”Summary of
air quality sensors and recommendations for
application”, University of Surrey, 2017.

ISBN 978-604-80-5958-3

83