Thiết kế mô hình nhà thông minh sử dụng Raspberry (PDFCODE)

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU
---------

NGUYỄN HỒNG THANH TÙNG
TRƯƠNG QUỐC KHÁNH

TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG
MINH SỬ DỤNG RASPBERRY PI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Huế - 2024


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU
---------

NGUYỄN HỒNG THANH TÙNG
TRƯƠNG QUỐC KHÁNH

TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG
MINH SỬ DỤNG RASPBERRY PI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thơng

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. HỒNG ĐẠI LONG

Huế - 2024


TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CNVL

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Huế, ngày 30 tháng 12 năm 2023

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Thanh Tùng
: Trương Quốc Khánh

MSV: 19T1051024
MSV: 19T1051032

Chuyên ngành: Điện, điện tử và cơng nghệ vật liệu

Khóa: K43

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Khóa học: 2019 – 2024

I.

Tên đề tài: TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH SỬ
DỤNG RASPBERRY PI

II.

Thời gian thực hiện: 01/09/2023- 30/12/2023

III.

Nhiệm vụ:

1. Các số liệu ban đầu:
- 1 Kit Raspberry Pi 3
- 2 Module Relay 5V 2 kênh điều khiển đóng/mở đèn, quạt.
- 1 Động cơ Servo MG90S điều khiển đóng/mở cửa.
- 1 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11.
- 1 Cảm biến khí ga MQ-2.
- 1 Màn hình LCD 16x2 giao tiếp I2C và còi Buzzer 5V
- 1 Ứng dụng hoặc web điều khiển thiết bị từ xa.


2. Nội dung thực hiện:
Nguyễn Hoàng Thanh Tùng

Trương Quốc Khánh

- Tìm hiểu ứng dụng Blynk.

- Tìm hiểu kit Raspberry Pi

- Xây dựng chương trình để
nhận dữ liệu từ Blynk, xử lí

3 và ngơn ngữ lập trình
Python.

dữ liệu để trả lại đồng thời - Tìm hiểu cách điều khiển
Nhiệm vụ

điều khiển thiết bị trong

động cơ Servo, cảm biến

nhà.

nhiệt độ, độ ẩm DHT11.

- Tìm hiểu các hoạt động và - Thi cơng mơ hình nhà

Nội dung đồ án

thực thi cảm biến khí gas

thông minh, kết nối các

MQ -2.

module lại với nhau.

Chương 1: Tổng quan về

Chương 3: Thiết kế và thi

IoT.

cơng mơ hình.

Chương 2: Giới thiệu các

Chương 4: Kết quả.

thiết bị và phần mềm sử
dụng.


LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin trân trọng gửi đến quý thầy, cơ và tồn thể các bạn lời cảm ơn sâu
sắc nhất về sự hỗ trợ và sự dành tâm huyết của mọi người trong quá trình thực hiện đồ
án tại Trường Đại học Khoa học Huế.
Đầu tiên, chúng em muốn cám ơn các thầy, cô trong khoa Điện, Điện tử và Công
nghệ Vật liệu đã truyền đạt những kiến thức quý giá cho chúng em cũng như giúp đỡ
chúng em trong việc học tập cũng như cuộc sống. Chúng em rất tự hào và biết ơn về
những kiến thức, kỹ năng mà em đã học được từ môn học này trong suốt 4 năm rưỡi
ngồi trên ghế nhà trường.
Đặt biệt, chúng em muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy hướng dẫn TS.
Hoàng Đại Long đã dành thời gian và kiến thức sâu rộng để hướng dẫn chúng em trong
quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án. Sự tận tâm và sự quan tâm của thầy khơng chỉ
giúp chúng em vượt qua những khó khăn mà còn là nguồn động viên lớn để phát triển
kỹ năng và kiến thức chuyên ngành.

Cuối cùng, không thể không nhắc đến sự hỗ trợ đặc biệt từ gia đình và bạn bè. Sự
hiểu biết và động viên từ họ đã là động lực to lớn, giúp chúng em vượt qua những thử
thách và khó khăn, đồng thời hồn thành hành trình nghiên cứu này.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ và giúp đỡ của mọi người
trong suốt thời gian thực hiện đồ án này!


LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng chúng em và được
sự hướng dẫn khoa học của TS. Hoàng Đại Long. Các nội dung nghiên cứu, kết quả
trong đề tài này là do chúng em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và khơng
sao chép từ tài liệu hay cơng trình đã có trước đó. Những thơng tin phục vụ cho đề tài
được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham
khảo.
Chúng em xin chịu mọi trách nhiệm về công trình nghiên cứu của riêng mình!

Xác nhận của người hướng dẫn

Thừa Thiên Huế, ngày…tháng…năm 20…
Tác giả


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ...............................................................................v
DANH SÁCH CÁC BẢNG................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... viii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS (IoT) ......................2
1.1

Khái niệm: ...................................................................................................2

1.2

Các thành phần cơ bản của IoT ...................................................................3

1.2.1 Thiết bị IoT (IoT Devices) ..........................................................................4
1.2.2 Mạng kết nối (Connectivity) .......................................................................4
1.2.3 Dữ liệu (Data)..............................................................................................4
1.2.4 Ứng dụng và phân tích (Applications and Analytics) .................................4
1.3

Các ứng dụng của IoT .................................................................................4

1.3.1 Ứng dụng trong lĩnh vực vận tải .................................................................5
1.3.2 Ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp ..........................................5
1.3.3 Ứng dụng trong nhà thông minh .................................................................6
1.4

Các thách thức trong việc nghiên cứu, triển khai IoT .................................7

1.5

Tiểu kết chương...........................................................................................8

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG .......9
2.1

Giới thiệu phần cứng ...................................................................................9

2.1.1 Raspberry Pi 3 .............................................................................................9
2.1.2 Động cơ Servo ...........................................................................................14
2.1.3 Cảm biến nhiệt độ DHT11 ........................................................................17
2.1.4 Cảm biến khí gas MQ-2 ............................................................................17
2.1.5 Module Relay 2 Channel 5v ......................................................................18


2.1.6 Màn hình LCD 16x2 .................................................................................19
2.1.7 Module chuyển đổi giao tiếp I2C ..............................................................20
2.1.8 Còi Buzzer 5V ...........................................................................................20
2.2

Giới thiệu về phần mềm ............................................................................21

2.2.1 Các đặc điểm của Blynk ............................................................................21
2.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của Blynk ..........................................................22
2.3

Tiểu kết chương.........................................................................................22

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ......................................23
3.1

Giới thiệu ...................................................................................................23

3.2

Thiết kế sơ đồ khối hệ thống .....................................................................23

3.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống ............................................................................23
3.2.2 Sơ đồ các thiết bị .......................................................................................24
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của khối nút nhấn ...........................................................26
3.2.4 Sơ đồ mạch in khối nút nhấn .....................................................................26
3.2.5 Xây dựng lưu đồ thuật tốn .......................................................................28
3.3

Lập trình trên Raspberry và Blynk ............................................................29

3.3.1 Giới thiệu phần mềm lập trình Python trên Visual Studio Code ..............29
3.3.2 Lập trình trên Raspberry bằng Visual Studio Code ..................................29
3.3.3 Cấu hình kết nối trên web Blynk và app Blynk ........................................30
3.4

Thi công.....................................................................................................36

3.5

Tiểu kết chương.........................................................................................38

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC THI ................................................................39
4.1

Mô hình nhà thơng minh ...........................................................................39

4.2

Kết quả vận hành hệ thống ........................................................................39

4.3

Tiểu kết chương.........................................................................................42

KẾT LUẬN...........................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................44
PHỤ LỤC .............................................................................................................45


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Internet of Things (IoT) ..........................................................................2
Hình 1.2: Sự phát triển của iot dự đốn đến năm 2020 ..........................................3
Hình 1.3: Tổng quan về ứng dụng của IoT .............................................................5
Hình 1.4: Theo dõi lộ trình đi của xe chở hàng ......................................................5
Hình 1.5: Theo dõi tình trạng sinh trưởng của cây trồng ........................................6
Hình 1.6: Ví dụ về nhà thơng minh.........................................................................7
Hình 2.1: Board Raspberry pi 3 ..............................................................................9
Hình 2.2: Phần cứng của Raspberry Pi 3 ..............................................................10
Hình 2.3: Các cổng giao tiếp trên Raspberry ........................................................11
Hình 2.4: Sơ đồ chân GPIO ..................................................................................13
Hình 2.5: Giao diện hệ điều hành Raspbian .........................................................14
Hình 2.6: Hình ảnh động cơ Servo .......................................................................15
Hình 2.7: Điều khiển động cơ Servo bằng Duty Cycle ........................................16
Hình 2.8: Cảm biến nhiệt độ - Độ ẩm DHT11 .....................................................17
Hình 2.9: Cảm biến khí gas MQ-2........................................................................17
Hình 2.10: Module relay 2 channel 5V ................................................................18
Hình 2.11: Màn hình LCD 16x2 ...........................................................................19
Hình 2.12: Module chuyển đổi giao tiếp I2C .......................................................20
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ..............................................................................23

Hình 3.2: Sơ đồ các thiết bị ..................................................................................24
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý của khối nút nhấn ......................................................26
Hình 3.4: Sơ đồ mạch in nút nhấn ........................................................................27
Hình 3.5: Sơ đồ linh kiện 3D nút nhấn .................................................................27
Hình 3.6: Lưu đồ thuật tốn điều khiển trực tiếp..................................................28
Hình 3.7:Phần mềm Remote SSH ........................................................................29
Hình 3.8: Giao diện thanh cơng cụ để kết nối ......................................................30
Hình 3.9: Giao diện lập trình chính ......................................................................30


Hình 3.10: Giao diện sau khi đăng nhập...............................................................31
Hình 3.11: Cửa sổ Virtual Pin Datastream ...........................................................31
Hình 3.12: Giao diện Wed Dashboard .................................................................32
Hình 3.13: Cửa sổ switch Settings ........................................................................32
Hình 3.14: Cửa sổ Devices ...................................................................................33
Hình 3.15: Giao diện khi hồn thành ....................................................................33
Hình 3.16: Lấy mã Auth Token ............................................................................34
Hình 3.17: Cửa sổ My Templates .........................................................................35
Hình 3.18: Giao diện khi hồn thành trên điện thoại............................................35
Hình 3.19: Sơ đồ bố trí các thiết bị trong mơ hình ...............................................36
Hình 3.20: đèn và quạt được lắp đặt ở phịng ngủ ................................................36
Hình 3.21: Màn hình và Servo được đặt ở phịng khách ......................................37
Hình 3.22: Khí gas lắp ở phịng bếp và DHT11 ở phịng khách ..........................37
Hình 3.23: Lắp đặt Relay ......................................................................................38
Hình 4.1: Kết quả nhà thơng minh khi lắp đặt hồn chỉnh ...................................39
Hình 4.2: Thực hiện đóng mở cửa ........................................................................40
Hình 4.3: Thực hiện đo nhiệt độ, độ ẩm ...............................................................40
Hình 4.4: Cảnh báo khí gas ...................................................................................41
Hình 4.5: Thực hiện bật tắt đèn và quạt ................................................................41

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật của Raspberry Pi ............................................10
Bảng 2.2: Các chân của Servo ..............................................................................15
Bảng 2.3: Hình ảnh xung tương ứng với góc quay...............................................16
Bảng 3.1: Nối chân các thiết bị. ............................................................................25
Bảng 3.2: Danh sách các linh kiện........................................................................27


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Diễn giải

Dịch nghĩa

IoT

Internet of Things

Mạng lưới vạn vật kết nối internet

I2C

Inter-Intergratel Circuit

Đường bus giao tiếp giữa các IC

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

GPIO

General Purpose Input Output

Là vi điều khiển trong các mạch in

GNOME

GNU Network Object Model
Environment

Là một môi trường desktop mã
nguồn mở và một dự án phần
mềm tự do

SoC

System on a Chip

Hệ thống trên một vi chip

RISC

Reduced Instruction Set Computer

Máy tính có tập lệnh cơ bản hóa

PWM

Pulse Width Modulation

Điều chế độ rộng xung

API

Application Programming
Interface

Giao diện Lập trình Ứng dụng

SSH

Secure Shell

Là một giao thức mạng được sử
dụng để thiết lập kết nối an toàn
giữa hai thiết bị


MỞ ĐẦU
Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Things,
kết nối mọi vật qua Internet, nhà thông minh trở thành một xu hướng công nghệ tất yếu,
là tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại. Trong căn hộ thông minh, tất cả các thiết bị từ rèm cửa,
điều hoà, dàn âm thanh, hệ thống ánh sáng, hệ thống an ninh, thiết bị nhà tắm… được
kết nối với nhau và hoạt động hoàn toàn tự động theo kịch bản lập trình sẵn, đáp ứng
đúng nhu cầu sử dụng của khách hàng.

Nhà thông minh được thiết kế sử dụng Raspberry Pi 3 cho việc điều khiển và giám
sát những thiết bị trong nhà thông qua việc giao tiếp với blynk. Ngoài việc điều khiển
các thiết bị trong nhà bằng ứng dụng như những đề tài về smarthome đã có, người dùng
có thể giao tiếp với blynk về mọi thứ và điều khiển thiết bị trong gia đình thơng qua ứng
dụng Blynk. Vì những lý do đó, nhóm sinh viên quyết định thực hiện đề tài “Tìm hiểu
và xây dựng nhà thơng minh sử dụng Raspberry Pi”.
Chương 1: Tổng quan về IoT
Chương này trình bày định nghĩa, nguồn gốc, các thành phần cơ bản và những
thách thức của IoT.
Chương 2: Giới thiệu các thiết bị và phần mềm sử dụng
Chương này trình bày tổng quát về các lý thuyết, linh kiện có liên quan đến các
vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi cơng cho đề tài và tìm hiểu về Blynk.
Chương 3: Thiết kế và thi cơng mơ hình
Giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài mà mình thiết kế và các tính tốn,
thiết kế sơ đồ khối hệ thống và các khối.
Chương 4: Kết quả thực thi
Chương này trình bày kết quả điều khiển đồng thời hiển thị trên ứng dụng và trên
màn hình.

1


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS (IoT)

1.1 Khái niệm:
Thuật ngữ Internet of Things hay còn được viết tắt là IoT là một mạng lưới mà vạn
vật được kết nối với nhau thông qua Internet. Chúng bao gồm các đồ vật, con người
được cung cấp một định danh của riêng mình. Tất cả có khả năng truyền tải hay trao đổi

thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự can thiệp, tương tác trực
tiếp giữa người với người, hay giữa người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ
của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử. Đặc biệt quan trọng hơn là sự có mặt
của Internet.
Cụm từ Internet of Things được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999, tiếp sau
đó nó cũng được dùng nhiều trong các ấn phẩm đến từ các hãng và nhà phân tích. Họ
cho rằng IoT là một hệ thống phức tạp, bởi nó là một lượng lớn các đường liên kết giữa
máy móc, thiết bị và dịch vụ với nhau. Ban đầu, IoT không mang ý nghĩa tự động và
thông minh. Về sau, người ta đã nghĩ đến khả năng kết hợp giữa hai khái niệm IoT Autonomous control lại với nhau. Nó có thể quan sát sự thay đổi và phản hồi với mơi
trường xung quanh, cũng có thể tự điều khiển bản thân mà khơng cần kết nối mạng.
Việc tích hợp trí thơng minh vào IoT cịn có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần mềm
thu thập và phân tích các dữ liệu điện tử của con người khi chúng ta tương tác với chúng.
Xu hướng tất yếu trong tương lai, con người có thể giao tiếp với máy móc chỉ qua mạng
internet không dây mà không cần thêm bất cứ hình thức trung gian nào khác.

Hình 1.1: Internet of Things (IoT)

2


Hiện nay chúng ta đang sử dụng các loại thiết bị có ứng dụng thuật ngữ Internet of
Things hàng ngày đấy. Đó là kết nối Wifi, mạng viễn thơng băng rộng (3G, 4G),
Bluetooth, cảm biến hồng ngoại… Cisco – Nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng
hàng đầu trên thế giới dự báo rằng đến năm 2020, trung bình ở trên thế giới sẽ có hơn
50 tỷ đồ vật, thiết bị, máy móc…được kết nối với nhau thơng qua internet. Và dĩ nhiên
là trong tương lai con số này còn tăng lên nhiều hơn nữa. Số liệu thống kê cụ thể ở năm
2020 như sau:
• 50 nghìn tỷ Gb dữ liệu đã được sử dụng.
• Hơn 25 tỷ hệ thống nhúng cũng như hệ thống thơng minh khác.
• Đem lại nguồn thu nhập khoảng 4 tỷ USD.

• Có hơn 4 tỷ người kết nối với nhau thông qua các hình thức kết nối từ IoT.
• Sản xuất và phát triển hơn 25 triệu ứng dụng khác nhau.

Hình 1.2: Sự phát triển của iot dự đoán đến năm 2020

1.2 Các thành phần cơ bản của IoT
Internet of Things (IoT) bao gồm các thành phần cơ bản quan trọng đóng vai trò
quan trọng trong việc tạo nên một hệ thống mạng lưới thông minh và tự động. Các thành
phần này gồm:

3


1.2.1 Thiết bị IoT (IoT Devices)
Đây là cốt lõi của IoT, bao gồm các thiết bị thông minh và cảm biến. Các thiết bị
này có khả năng thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh, từ mức nhiệt độ và độ ẩm
đến ánh sáng và chất lượng khơng khí. Các cảm biến và thiết bị này có thể là cảm biến
thông minh trong ngôi nhà, thiết bị y tế theo dõi sức khỏe, máy móc trong cơng nghiệp
hoặc các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ thông minh.
1.2.2 Mạng kết nối (Connectivity)
Để các thiết bị IoT có thể truyền dữ liệu, cần có một mạng kết nối đủ mạnh mẽ.
Wi-Fi, Bluetooth, 3G/4G/5G, LoRa, Zigbee là những giao thức thông dụng được sử
dụng để kết nối các thiết bị với nhau và với Internet. Lựa chọn mạng kết nối thích hợp
sẽ ảnh hưởng đáng kể đến tính linh hoạt, bảo mật và khả năng kết nối của hệ thống IoT.
1.2.3 Dữ liệu (Data)
Dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT là một nguồn thông tin quan trọng. Đây có thể
là dữ liệu về mơi trường, về hành vi người dùng, hoặc thông tin về trạng thái hoạt động
của máy móc. Việc thu thập và quản lý dữ liệu đúng cách là yếu tố quan trọng, cung cấp
thông tin cần thiết để phát triển các ứng dụng thông minh và hoạt động hệ thống.
1.2.4 Ứng dụng và phân tích (Applications and Analytics)

Dữ liệu từ IoT cần được xử lý và phân tích để trở thành thơng tin hữu ích. Các ứng
dụng và phân tích trong lĩnh vực này sẽ chuyển đổi dữ liệu thành thơng tin thực sự hữu
ích. Các ứng dụng có thể là các hệ thống quản lý thông minh, ứng dụng y tế, hay hệ
thống điều khiển tự động. Phân tích dữ liệu từ IoT cũng giúp dự đốn xu hướng, tối ưu
hóa quy trình, và cải thiện hiệu suất.
1.3 Các ứng dụng của IoT
Với những hiệu quả thông minh rất thiết thực mà IoT đem đến cho con người, IoT
đã và đang được tích hợp trên khắp mọi thứ, mọi nơi xung quanh thế giới mà con người
đang sống. Từ chiếc vòng đeo tay, những đồ gia dụng trong nhà, những mãnh vườn
đang ươm hạt giống, cho đến những sinh vật sống như động vật hay con người đều
có sử dụng giải pháp IoT.

4


Hình 1.3: Tổng quan về ứng dụng của IoT

1.3.1 Ứng dụng trong lĩnh vực vận tải
Ứng dụng điển hình nhất trong lĩnh vực này là gắn chíp lấy tọa độ GPS lên xe chở
hàng, nhằm kiểm sốt lộ trình, tốc độ, thời gian đi đến của các xe chở hàng. Ứng dụng
này giúp quản lý tốt khâu vận chuyển, có những xử lý kịp thời khi xe đi không đúng lộ
trình hoạt bị hỏng hóc trên những lộ trình mà ở đó mạng di động khơng phủ sóng tới
được, kiểm soát được lượng nhiên liệu tiêu hao ứng với lộ trình đã được vạch trước…

Hình 1.4: Theo dõi lộ trình đi của xe chở hàng

1.3.2 Ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất nơng nghiệp
Q trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng trải qua nhiều giai đoạn từ hạt
nảy mầm đến ra hoa kết trái. Ở mỗi giai đoạn cần có sự chăm sóc khác nhau về chất
dinh dưỡng cũng như chế độ tưới tiêu phù hợp. Những yêu cầu này đòi hỏi sự bền bỉ và

5


siêng năng của người nông dân từ ngày này sang ngày khác làm cho họ phải vất vả.
Nhưng nhờ vào ứng dụng khoa học kỹ thuật, sử dụng cảm biến để lấy thông số nhiệt độ,
độ ẩm, độ pH của đất trồng, cùng với bảng dữ liệu về quy trình sinh trưởng của loại cây
đó, hệ thống sẽ tự động tưới tiêu bón lót cho cây trồng phù hợp với từng giai đoạn phát
triển của cây trồng. Người nông dân bây giờ chỉ kiểm tra, quan sát sự vận hành của hệ
thống chăm sóc cây trồng trên một màn hình máy tính có nối mạng.

Hình 1.5: Theo dõi tình trạng sinh trưởng của cây trồng

Sản phẩm của mỗi loại nông sản sẽ được gắn mã ID, nếu tủ lạnh nhà chúng ta sắp
hết một loại nơng sản nào đó thì ngay lập tức nó sẽ tự động gửi thơng báo cần mua đến
cơ sở dữ liệu của trang trại có trồng loại nơng sản đó, và chỉ sau một thời gian nông sản
mà bạn cần sẽ được nhân viên đem đến tận nhà.
1.3.3 Ứng dụng trong nhà thông minh
Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Things,
kết nối mọi vật qua Internet, nhà thông minh trở thành một xu hướng công nghệ tất yếu,
là tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại. Trong căn hộ thông minh, tất cả các thiết bị từ rèm cửa,
điều hoà, dàn âm thanh, hệ thống ánh sáng, hệ thống an ninh, thiết bị nhà tắm… được
kết nối với nhau và hoạt động hoàn toàn tự động theo kịch bản lập trình sẵn, đáp ứng
đúng nhu cầu sử dụng của khách hàng.

6


Hình 1.6: Ví dụ về nhà thơng minh

Ví dụ, vào buổi sáng, đèn tắt, rèm cửa tự động chuyển tới vị trí thích hợp để giảm

bớt những tác động náo nhiệt từ đường phố và nhường không gian cho ánh sáng tự
nhiên. Tối đến, hệ thống đèn bật sáng, các rèm cửa kéo lên người dùng có thể thưởng
ngoạn từ trên cao bức tranh thành phố rực rỡ ánh đèn, đồng thời âm nhạc cũng nhẹ nhàng
cất lên các giai điệu u thích của gia đình.
Nếu có việc cả nhà phải đi vắng, chế độ "Ra khỏi nhà" sẽ được kích hoạt, tồn bộ
thiết bị điện tử gia dụng sẽ tự động tắt hoặc đóng lại và khi chủ nhân về, chúng cũng sẽ
khơi phục lại trạng thái trước đó. Thậm chí, nước nóng cũng đã sẵn sàng từ vài phút
trước khi gia chủ về đến cửa. Riêng hệ thống an ninh luôn hoạt động 24/24 và sẽ thông
báo đến chủ nhà mọi thay đổi "đáng ngờ" trong ngôi nhà, dù đang ở bất cứ đâu.
1.4 Các thách thức trong việc nghiên cứu, triển khai IoT

* Tính bảo mật:
Vấn đề về bảo mật dữ liệu là một trong những mối lo ngại lớn nhất đối với IoT.
Khi hàng loạt thiết bị kết nối với nhau và truyền dữ liệu qua Internet, sự an tồn của
thơng tin trở thành mục tiêu của các kẻ tấn công. Việc bảo vệ dữ liệu từ việc truy cập
trái phép, thay đổi hoặc đánh cắp là vô cùng cần thiết
Các lỗ hổng bảo mật (quyền riêng tư, phá hoại, từ chối dịch vụ): Việc các hacker
tấn công vào các mục tiêu quan trọng sẽ khiến mối nguy hiểm này rất lớn. Rõ ràng, hậu
quả của việc phá hoại và từ chối dịch vụ có thể nghiêm trọng hơn nhiều so với xâm nhập
quyền riêng tư cá nhân. Nếu có sự thay đổi tỷ lệ pha trộn chất khử trùng tại nhà máy xử
lý nước hoặc dừng hệ thống làm mát tại nhà máy điện hạt nhân có khả năng khiến cả
thành phố gặp nguy hiểm ngay lập tức.

7


* Các vấn đề pháp lý:
Điều này áp dụng chủ yếu cho các thiết bị y tế, ngân hàng, bảo hiểm, thiết bị cơ sở
hạ tầng, thiết bị sản xuất và đặc biệt là các thiết bị liên quan đến dược phẩm và thực
phẩm. Điều này làm tăng thêm thời gian và chi phí cần thiết để đưa các sản phẩm này

ra thị trường.

* Tính quyết định của mạng:
Điều này rất quan trọng đối với hầu hết các lĩnh vực có thể sử dụng IoT, như trong
các ứng dụng điều khiển, bảo mật, sản xuất, vận chuyển, cơ sở hạ tầng nói chung và các
thiết bị y tế. Việc sử dụng đám mây hiện tại có độ trễ khoảng 200 mili giây trở lên. Điều
này phù hợp cho hầu hết các ứng dụng, nhưng không phải cho bảo mật hoặc các ứng
dụng khác yêu cầu phản hồi nhanh chóng, cần lập tức. Ví dụ như một kích hoạt từ hệ
thống giám sát an ninh nhận được sau năm giây có thể là quá muộn.

* Tiền và chi phí:
Cách duy nhất để các thiết bị IoT có thể thật sự giao tiếp đó là khi có một động
lực kinh tế đủ mạnh khiến các nhà sản xuất đồng ý chia sẻ quyền điều khiển cũng như
dữ liệu mà các thiết bị của họ thu thập được. Hiện tại, các động lực này khơng nhiều.
Có thể xét đến ví dụ sau: một công ty thu gom rác muốn kiểm tra xem các thùng rác
có đầy hay chưa. Khi đó, họ phải gặp nhà sản xuất thùng rác, đảm bảo rằng họ có thể
truy cập vào hệ thống quản lí của từng thùng một. Điều đó khiến chi phí bị đội lên, và
cơng ty thu gom rác có thể đơn giản chọn giải pháp cho một người chạy xe kiểm tra từng
thùng một.

* Thiếu một kiến trúc và tiêu chuẩn hóa chung:
Sự phân mảnh liên tục trong quá trình triển khai IoT sẽ làm giảm giá trị và tăng
chi phí cho người dùng cuối. Hầu hết các sản phẩm đều nhắm mục tiêu các lĩnh vực rất
cụ thể. Một số nguyên nhân của sự phân mảnh này là do lo ngại về bảo mật và quyền
riêng tư, cố gắng chiếm lĩnh thị trường, cố gắng tránh các vấn đề với tài sản trí tuệ của
đối thủ cạnh tranh và hiện tại thiếu sự lãnh đạo rõ ràng trong lĩnh vực này.
1.5 Tiểu kết chương
Trong chương này chúng em đã đưa ra một cái nhìn tổng quan về IoT, từ khái niệm
cơ bản, nguồn gốc đến ứng dụng và thách thức. Cùng với sự phát triển không ngừng của
công nghệ, chúng ta sẽ tiếp tục khám phá những khía cạnh mới và tiềm năng lớn của

Internet of Things.

8