Hệ thống đo kiểm chất lượng không khí sử dụng công nghệ truyền sóng lora (2)

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA
Phần 3/6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU TRÊN
CLOUD SERVER IBM BLUEMIX

Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
Khoá

: ThS. LÊ THỊ CÚC
: ĐỖ THỊ THƯỢC
: K16B
: 2013 – 2017

Hệ

:CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 05 năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
--------------------------------------------------

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên sinh viên:

Số hiệu sinh viên:

Khoá

Khoa: Điện tử - Viễn thông

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông
1. Tên đề tài:
“HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG CÔNG
NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA.
PHẦN 3/6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU TRÊN
CLOUD SERVER IBM BLUEMIX
2. Nội dung chính:
• Tổng quan đề tài
• IoT và vấn đề truyền dẫn dữ liệu IoT
• Cloud server IBM Bluemix
3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:19/12/2016
4. Ngày hoàn thành đồ án: 21/5/2017

Ngày
TRƯỞNG KHOA
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

tháng

năm

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
--------------------------------------------------BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:
Ngành:

Số hiệu sinh viên:
Khoá:

Giảng viên hướng dẫn:
Cán bộ phản biện: ..................................................................................................
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.............................................................................................................

2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.......................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Ngày

tháng
Cán bộ phản biện

năm


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí đã và đang trở thành vấn đề cấp thiết
cần quan tâm vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của cộng đồng, không những thế
nó còn gây ra thiệt hại đáng kể đối với các ngành nông nghiệp, lâm nghiệp, du lịch. Ô
nhiễm môi trường không khí đang có xu hướng gia tăng tại các thành phố và khu công
nghiệp. Cùng với sự phát triển của đô thị và quá trình công nghiệp hóa thì vấn đề ô
nhiễm môi trường không khí càng trở nên phức tạp và khó kiểm soát. Ở nước ta, ô
nhiễm tại các thành phố lớn như Hà Nội đang đặt ra nhiều vấn đề cấp bách và đang là
đối tượng nghiên cứu của nhiều đề tài và dự án về bảo vệ môi trường. Từ thực trạng đó
nhóm em quyết định chọn đề tài “HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG
KHÍ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA” để tạo thêm nhiều cơ sở
dữ liệu chính xác nhằm phục vụ cho các gải pháp sau này để khắc phục tình trang ô
nhiễm môi trường không khí.
Mục tiêu nghiên cứu:
–

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về chỉ số đánh giá chất lượng không khí (AQI)
nhóm em sẽ đề xuất mô hình đo kiểm chất lượng không khí phù hợp với điều
kiện của Việt Nam

–

Nghiên cứu về sự truyền dẫn của sóng Lora.

–

Xây dựng một mô hình đo kiểm chất lượng không khí với sự phát triển cả về
phần cứng và phần mềm.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ths Lê Thị Cúc – Là Giảng viên trực tiếp
hướng dẫn em trong thời gian thực tập và làm đồ án.
Tiếp theo em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong nhóm đã giúp em và hỗ trợ em
trong suốt thời gian thực tập đồ án.


TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đề tài: “ HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA”

Chương I. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI “HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG
KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA”
Khái quát chung về đề tài
Chương II. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG IoT
Có một cái tổng quan về mạnh IoT (Internet Of Thing), các công nghệ truyền

dẫn sử dụng hiện nay.
Chương III. GIỚI THIỆU VỀ LORA VÀ LORAWAN
Có một cái nhìn đầy đủ về công nghệ LoRa và LoRa WAN. Lớp hoạt động, các
tham số và ưu nhược điểm. Tìm hiểu một số chuẩn thông số cho LoRa WAN đang
được sử dụng hiện nay.
Chương IV. TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC
Giới thiệu về giao thức truyền tải dữ liệu dành cho IOT.
Chương V. TÌM HIỂU VỀ CLOUD IBM BLUEMIX
Có một cái nhìn rõ hơn về cloud computing nói chung và cloud IBM
BLUEMIX nói riêng.
Chương VI. XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU TRÊN
CLOUD IBM BLUEMIX
Triển khai hệ thống trên cloud IBM Bluemix.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ........................................................................ 2
I. ĐẶT VẤN ĐỀ ..........................................................................................................2
1. Vấn đề ô nhiễm ....................................................................................................2
2. Thực trạng ............................................................................................................3
3. Phương pháp tính toán chỉ số ô nhiễm môi trường ..............................................4
3.1. Khái niệm AQI ..............................................................................................4
3.2. Cơ sở xây dựng phương pháp tính AQI ........................................................4
II. GIỚI THIỆU CHUNG ĐỀ TÀI ..............................................................................5
1. Mục tiêu đề tài ......................................................................................................5
2. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................6
3. Tính mới ...............................................................................................................6
4. Mô hình tổng quan đề tài .....................................................................................6
5. Sơ đồ hoạt động hệ thống .....................................................................................7

KẾT LUẬN CHƯƠNG I ........................................................................................... 8
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ IoT ................................................ 9
I. KHÁI QUÁT CƠ BẢN VỀ MẠNG IoT..................................................................9
1. Định nghĩa ............................................................................................................9
2. Khả năng định danh ...........................................................................................10
3. Tính chất của IoT ...............................................................................................10
II. NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA IoT .........................................................................12
1. Quản lý hạ tầng ..................................................................................................12
2. Y tế .....................................................................................................................12
3. Xây dựng và tự động hóa trong các công trình xây dựng ..................................12
4. Giao thông ..........................................................................................................13
III. NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA IoT .....................13
1. Chưa có một ngôn ngữ chung ............................................................................13
2. Hàng rào kết nối (subnetwork) ...........................................................................14
3. Lưu trữ và phân tích dữ liệu ...............................................................................14
4. Vấn đề năng lượng .............................................................................................15
5. Bảo mật ..............................................................................................................15
6. Bài toán kinh tế ..................................................................................................16
KẾT LUẬN CHƯƠNG II ....................................................................................... 17


CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ LORA VÀ LORA WAN ................................... 18
I. Kỹ thuật trải phổ truyền thông................................................................................18
1. Định lý Shannon – Hartley.................................................................................18
2. Nguyên lý trải phổ ..............................................................................................18
3. Chirp Spread Spectrum ......................................................................................19
II. Kỹ thuật trải phổ trong công nghệ sóng Lora .......................................................21
1. Giới thiệu về Lora ..............................................................................................21
2. Các tính năng chính của điều chế Lora ..............................................................22
2.1. Băng thông có thể mở rộng .........................................................................22

2.2. Ổn định và tiết kiệm năng lượng .................................................................22
2.3. Chống suy hao và ảnh hưởng của hiên tượng đa đường .............................22
2.4. Giảm ảnh hưởng của thay đổi bước sóng khi nguồn phát di chuyển ..........22
2.5. Phạm vi hoạt động lớn .................................................................................23
2.6. Tối ưu hóa kênh truyền................................................................................23
III. Một số lưu ý trong truyền thông không dây ........................................................24
1. Mạng không dây .................................................................................................24
1.1. Cấu trúc mạng hình sao ..............................................................................24
1.2. Cấu trúc mạng hình lưới ..............................................................................25
2. Cơ chế sử dụng đa đường truyền .......................................................................26
3. Vấn đề về xung đột đường truyền ......................................................................27
KẾT LUẬN CHƯƠNG III ...................................................................................... 27
CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC ................................................... 28
I. GIAO THỨC MQTT ..............................................................................................28
1. Định nghĩa ..........................................................................................................28
2. Mô hình MQTT ..................................................................................................28
3. Phương thức hoạt động ......................................................................................29
4. Chất lượng dịch vụ .............................................................................................30
4.1. QoS mức 0- tối đa một lần: .........................................................................30
4.2. QoS mức1 - ít nhất một lần .........................................................................30
4.3. QoS mức 2- Chính xác một lần ...................................................................31
KẾT LUẬN CHƯƠNG IV ...................................................................................... 31
CHƯƠNG V: GIỚI THIỆU VỀ CLOUD IBM BLUEMIX................................... 32
I. TỔNG QUAN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .............................................................32
1. Khái niệm và đặc điểm .......................................................................................32
KHÁI NIỆM .......................................................................................................32
CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ..........................................33


2. Cấu trúc và mô hình hạ tầng của điện toán đám mây ........................................34

2.1. Cấu trúc của điện toán đám mây .................................................................34
2.2. Các mô hình hạ tầng điện toán đám mây ....................................................36
3. Các nhà cung cấp ...............................................................................................38
4. Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây ...........................................................39
4.1. Cơ sở hạ tầng là dịch vụ (IaaS) ...................................................................40
4.2. Nền tảng là dịch vụ (PaaS) ..........................................................................40
4.3. Phần mềm là dịch vụ (SaaS)........................................................................41
5. An toàn, bảo mật dữ liệu trong điện toán đám mây ...........................................42
II. NỀN TẢNG IBM BLUEMIX ...............................................................................43
1. Tổng quan về IBM Bluemix ..............................................................................43
1.1. Khái niệm ....................................................................................................43
1.2. Kiến trúc IBM Bluemix ...............................................................................45
1.3. Cách thực hoạt động ....................................................................................45
1.4. Tính linh hoạt của Bluemix .........................................................................47
2. Các cơ sở hạ tầng của IBM Bluemix .................................................................47
2.1. Cloud Foundry .............................................................................................47
2.2. IBM Containers (BETA) .............................................................................48
2.3. Vitual Machines (BETA) ............................................................................48
3. Các dịch vụ do Bluemix cung cấp .....................................................................49
4. Cơ chế bảo mật của Bluemix Platform ..............................................................51
KẾT LUẬN CHƯƠNG V ........................................................................................ 51
CHƯƠNG VI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU
TRÊN IBM BLUEMIX ........................................................................................... 52
I. KẾT NỐI THIẾT BỊ IoT LÊN HỆ THỐNG SERVER IBM BLUEMIX .............52
II. LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ IoT ĐỒNG THỜI XÂY DỰNG HỆ
THỐNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ........................................................................................54
III. TẠO API (Application Programming Interface) .................................................55
KẾT LUẬN CHƯƠNG VI ...................................................................................... 56
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 58

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Ô nhiễm môi trường không khí tại Hà Nội ........................................................2
Hình 2: Bảng chỉ số AQI .................................................................................................5
Hình 3: Mô hình chung của hệ thống ..............................................................................7
Hình 4: Sơ đồ hoạt động hệ thống ...................................................................................7
Hình 5: Inetnet of Thing .................................................................................................9
Hình 6: Mạng Lora wan ................................................................................................19
Hình 7: Truyền tải sóng Lora ........................................................................................21
Hình 8: Tối ưu hóa kênh truyền ....................................................................................23
Hình 9: Cấu trúc mạng hình sao ....................................................................................25
Hình 10: Cấu trúc mạng hình lưới. ................................................................................25
Hình 11: Mô hình hoạt động giao thức MQTT .............................................................28
Hình12: Phương thức hoạt động giao thức MQTT .......................................................29
Hình 13: QoS mức 0 ......................................................................................................30
Hình 14: QoS mức 1 ......................................................................................................31
Hình15: QoS mức 2 .......................................................................................................31
Hình 16: Mô hình điện toán đám mây ...........................................................................33
Hình 17: Lớp back –end và Lớp Front –end trong mô hình điện toán đám mây ..........35
Hình18: Mô hình đám mây công cộng ..........................................................................36
Hình 19: Mô hình đám mây doanh nghiệp ....................................................................37
Hình 20: Mô hình đám mây lai......................................................................................38
Hình 21: Các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây ...............................................39
Hình 22: Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây .......................................................39
Hình 23: Mô hình ba lớp bảo vệ dữ liệu........................................................................42
Hình 24: Mô hình bảo mật dựa trên Encryption Proxy .................................................43
Hình 25: Cloud server IBM Bluemix ............................................................................44
Hình 26: Mô hình tổng quan lập trình cho server .........................................................52
Hình 27: Dịch vụ waston Internet of thing platform .....................................................53

Hình 28: Kết nối thiết bị và bắn bản tin lên server........................................................53
Hình 29: Lập trình luồng Node Red ..............................................................................54
Hình 30: Cơ sở dữ liệu Cloudant NoSQL DB ...............................................................55
Hình 31: Tải code API lên server IBM Bluemix...........................................................56


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
MQTT

Message Queuing Telemetry Transport Protocol

IC

Integrated Circuit

VCC

Voltage Common Collector

GND

Ground

IaaS

Infrastructure as a Service

PaaS

Platform as a Service

SaaS

Software as a Service

IoT

Internet of Things

RDBMS

Relational DataBase Management System

API

Application Programming Interface

CF

Cloud Foundry

UI

User Interface

Lora

Long Range

WAN

Wide Area Network

CSS

Chirp Spread Spectrum

UART

Universal Asynchronous Receiver Transmitter

LTE

Long-term Evolution

MTBF

Mean Time Between Failures

PPM

parts per million

FFC

Communication Commission

CE

European Conformity

M2M

machine-to-machine

NIST

National Institute of Standards and Technology


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
Theo như tình hình ô môi trường không khí như hiện nay. Với đề tài: “HỆ
THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ
TRUYỀN SÓNG LORA” thì mục đích chính của đề tài là giúp giúp mọi người có cái
nhìn rõ hơn về tình trạng ô nhiễm môi trường không khí hiện nay, đồng thời nâng cao
ý thức trong việc bảo vệ môi trường. Đề tài cũng đưa ra số liệu chính tại các khu vực
thực hiện đo giúp các nghiên cứu về vấn đề ô nhiễm môi trường có số liệu chuẩn xác
từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu.
Với đề tài này việc lưu trữ dữ liệu cũng là vấn đề rất quan trong.Tuy nhiên để
để triển khai một hệ thống lớn và mang tính thực tế cao thì cần phải lên kế hoạch kỹ
càng, tính toán chi phí để vận hành cho hệ thống, cơ sở hạn tầng…thì khá là lớn. Vậy
nêú tất cả dữ liệu, phần mềm ứng dụng được đưa lên mạng internet, khi đó chúng ta
không cần phải quá quan tâm đến các phòng máy chủ, thay vào đó là các server sẽ
được ảo hóa và được cung cấp như là dịch vụ trên ineternet. Sự ra đời củađiện toán
đám mây (cloud computing) và đặc biệt là cloud của IBM là IBM Bluemix đã giải
quyết được các vấn đề nêu trên.Vì vậy với đề tài của nhóm thì chúng em quyết định sử
dụng một cloud computing nói chung và IBM Bluemix nói riêng cho hệ thống.
Trong giới hạn của đồ ấn tốt nghiệp, mô hình triển khai chỉ được thực nghiệm

trên phòng lab, nên vẫn còn nhiều sai sót. Nếu có điều kiện phát triển, dự án sẽ được
triển khai một cách hoàn thiện hơn và đưa vào chạy trên thực tế.

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Vấn đề ô nhiễm
Ô nhiễm khói bụi đô thị là vấn đề cấp thiết đối với môi trường hiện nay. Bên cạnh
các khu công nghiệp và các làng nghề gây ô nhiễm môi trường, tại các đô thị lớn, tình
trạng ô nhiễm cũng ở mức báo động. Đó là các ô nhiễm về nước thải, rác thải sinh hoạt,
rác thải y tế, không khí, tiếng ồn... Những năm gần đây, dân số ở các đô thị tăng nhanh
khiến hệ thống cấp thoát nước không đáp ứng nổi và xuống cấp nhanh chóng. Theo
thống kê của cơ quan chức năng, mỗi ngày người dân ở các thành phố lớn thải ra hàng
nghìn tấn rác; các cơ sở sản xuất thải ra hàng trăm nghìn mét khối nước thải độc hại; các
phương tiện giao thông thải ra hàng trăm tấn bụi, khí độc. Trong tổng số khoảng 34 tấn
rác thải rắn y tế mỗi ngày, thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh chiếm đến 1/3;
bầu khí quyển của thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có mức benzen và
sunfua đioxit đáng báo động. Theo một kết quả nghiên cứu mới công bố năm 2008 của
Ngân hàng Thế giới (WB), trên 10 tỉnh thành phố Việt Nam, xếp theo thứ hạng về ô
nhiễm đất, nước, không khí, thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội là những địa bàn ô
nhiễm đất nặng nhất. Theo báo cáo của Chương trình môi trường của Liên hợp quốc,
thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đứng đầu châu Á về mức độ ô nhiễm bụi

Hình 1: Ô nhiễm môi trường không khí tại Hà Nội
GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2. Thực trạng
Ở Việt Nam thì mức độ ô nhiễm ở mỗi nơi là mỗi cấp độ khác nhau song nồng độ
các chất ô nhiễm đều vượt quá mức cho phép. Theo một nghiên cứu thường niên về
môi trường do các trường đại học của Mỹ công bố tại diễn đàn kinh tế thế giới mới đây
thì nước ta hiện đang nằm trong 10 quốc gia có không khí ô nhiễm nhất thế giới. Sự
gia tăng dân số cùng với sự gia tăng đột biến của các phương tiện giao thông, nhà máy
trong khi cơ sở hạ tầng nước ta còn thấp càng làm cho tình hình ô nhiễm trở lên trầm
trọng.Ngày 11/12/2016 vừa qua, tại Diễn đàn doanh nghiệp Việt Nam 2016 (Vietnam
Business Forum 2016), nhiều doanh nghiệp đã công bố sẽ rút vốn đầu tư khỏi Việt
Nam vì môi trường sống không còn đàm bảo do ô nhiễm không khí và môi trường
nghiêm trọng.Tại diễn đàn, ông Kenneth Atkison – Chủ tịch hiệp hội doanh nghiệp
Anh quốc tại Việt Nam cho rằng các chỉ số ô nhiễm môi trường ở Việt Nam tăng cao
khiến cho các doanh nhân không dám đưa gia đình đến Việt Nam sinh sống, ảnh
hưởng đến việc đầu tư trực tiếp của nước ngoài vào Việt Nam. Trong khi đó, ông
Dominic Scriven – trưởng nhóm thị trường vốn của diễn đàn, chủ tịch công ty Dragon
Capital cho biết, nhà đầu tư lớn nhất của Dragon Capital đã thông báo quyết định rút
ra khỏi thị trường Việt Nam vì lý do Việt Nam thiếu vắng những chính sách và hành
động thuyết phục trong việc bảo vệ môi trường.
Trong những tháng vừa qua, ngoài sự cố môi trường liên quan đến Formosa tại
Hà Tĩnh và sự kiện cá chết hàng loạt tại rất nhiều các địa phương trên cả nước, các
trang tin tức và mạng xã hội cũng đồng loạt lên tiếng cảnh báo về một hiểm họa môi
trường đang trực tiếp đe dọa cuộc sống của người dân tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh
và các địa phương: ô nhiễm bụi mịn PM2,5, một dạng của ô nhiễm phân tử.

Trong mấy năm gần đây, không khí ở các thành phố lớn, đặc biệt là Hà Nội ngày
càng ô nhiễm. Theo kết quả nghiên cứu của Cục Y tế – Bộ GTVT, tỷ lệ người bị mắc
đường hô hấp ở Hà Nội cao hơn TPHCM. Theo ước tính, số tiền người dân Hà Nội
phải chi để chữa các bệnh liên quan đường hô hấp, thiệt hại do bệnh đường hô hấp gây
ra là gấp đôi so với người dân sống ở TP.HCM.
Theo các chuyên gia về môi trường, có bốn nguyên nhân chính gây ô nhiễm bụi
là: sự gia tăng các phương tiện giao thông, hoạt động xây dựng, đốt rơm rạ và hoạt
động của các nhà máy nhiệt điện. Dù các nhà máy này cách xa Hà Nội song bụi mịn
GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PM2,5 có khả năng phát tán rất xa. Trong 4 nguyên nhân này thì giao thông đang là
thủ phạm chính. Thêm nữa các tòa nhà, công trường xây dựng mọc ngay trung tâm
thành phố càng làm cho không khí ô nhiễm hơn.
3. Phương pháp tính toán chỉ số ô nhiễm môi trường

3.1. Khái niệm AQI
Chỉ số chất lượng không khí (viết tắt là AQI) là chỉ số được tính toán từ các
thông số quan trắc các chất ô nhiễm trong không khí, nhằm cho biết tình trạng chất
lượng không khí và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người, được biểu diễn qua
một thang điểm.

3.2. Cơ sở xây dựng phương pháp tính AQI
Phương pháp 1: Sử dụng bảng đối chiếu (Anh, Pháp, Canada)
-

Ưu điểm: Đơn giản, dễ xác định.

-

Nhược điểm: Chỉ phân hạng được các mức AQI mà không thể so sánh hai giá
trị AQI ở cùng một hạng
Phương pháp 2: Sử dụng công thức đơn giản (Australia, Thành phố Hồ Chí
Minh)

-

Ưu điểm: công thức tính toán đơn giản, chỉ cần sử dụng Tiêu chuẩn không khí
quốc gia là có thể xác định được giá trị AQI.

-

Nhược điểm: Các khoảng phân hạng giá trị AQI ứng với các ảnh hưởng khác
nhau đến sức khỏe không được phù hợp bằng phương pháp 3.
Phương pháp 3: Sử dụng công thức phức tạp (Mỹ, Braxin, Hồng Kông, Hàn
Quốc, Thái Lan, Bồ Đào Nha).

-

Ưu điểm: Do bảng các chỉ số trên và chỉ số dưới dùng để tính toán AQI được
xác định dựa vào Tiêu chuẩn môi trường không khí quốc gia và các nghiên cứu
về ảnh hưởng của sức khỏe do ô nhiễm môi trường không khí nên các mức AQI
ứng với từng loại tác động đến sức khỏe phù hợp với thực tế nhất.

-

Nhược điểm: Công thức tính toán khá phức tạp và việc xây dựng các bảng chỉ
số trên và chỉ số dưới khó khăn.

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2: Bảng chỉ số AQI

II. GIỚI THIỆU CHUNG ĐỀ TÀI
1. Mục tiêu đề tài
Tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh hiện nay đã có những trạm đo của nhiều
tổ chức khác nhau. Xong số lượng trạm đo còn hạn chế, chưa thể đưa ra một cái nhìn
cụ thể về chất lượng không khí tại từng khu vực trong mỗi thành phố mà chỉ đưa ra cái
nhìn tổng quan về toàn thành phố. Hơn nữa những trạm đo này chưa tiếp cận sâu rộng
tới cộng đồng mà chỉ cung cấp số liệu phục vụ mục đích nghiên cứu. Do đó đề tài của
bọn em được thực hiện với mục đích xây dựng một hệ thống trạm đo kiểm chất lượng
chất lượng không khí có quy mô trong một thành phố. Hệ thống sẽ thu thập thông tin
chất lượng không khí tại nhiều điểm, sau đó truyền thông số đo được về một trạm gốc,
trạm gốc thu thập dữ liệu truyền về từ điểm đo, sau đó sẽ đưa lên máy chủ thông qua
môi trường internet. Tại đây, thông tin sẽ được xử lý và lưu trữ, phục vụ mục đích
nghiên cứu hoặc cung cấp thông tin cho mọi người về chất lượng không khí tại từng

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

khu vực vào những thời đểm cụ thể. Từ đó cảnh báo người dân có những biện pháp
bảo vệ sức khỏe và nâng cao ý thức bảo vệ môi trường.
2. Tính cấp thiết của đề tài
Vấn đề ô nhiễm môi trường trong phát triển công nghiệp và các khu đô thị lớn.
Một vấn đề nóng bỏng, gây bức xúc trong dư luận xã hội cả nước hiện nay là tình
trạng ô nhiễm môi trường sinh thái do các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con
người gây ra. Vấn đề này ngày càng trầm trọng, đe doạ trực tiếp sự phát triển kinh tế xã hội bền vững, sự tồn tại, phát triển của các thế hệ hiện tại và tương lai. Đối tượng
gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là hoạt động sản xuất của nhà máy trong các khu
công nghiệp, hoạt động làng nghề và sinh hoạt tại các đô thị lớn.
3. Tính mới
Đề tài sử công nghệ điều chế sóng Lora là một công nghệ mới, hiện đang phát
triển và phổ biến dần trên thế giới, sử dụng giao thức truyền tải từ xa hàng đợi bản tin
MQTT, là một giao thức liên kết mạng mới phát triển dành riêng mạng IOT, ngoài ra
đề tài còn sử dụng dịch vụ cloud computing do IBM cung cấp với mục đích hỗ trợ
những nhà phát triển mạng IOT. Đề tài cũng tạo nên những nền tảng ban đầu nhằm
xây dựng một mạng IOT thực sự, sử dụng thiết bị MultiConnect Conduit và
MultiConnect mDot là bộ thiết bị truyền thông sử dụng công nghệ điều chế sóng Lora
và hỗ trợ nhiều giao thức khác có thể ứng dụng cho nhiều dự án IOT khác.
4. Mô hình tổng quan đề tài
Mô hình hệ thống “Đo kiểm chất lượng không khí và truyền dẫn bằng sóng
Lora” do nhóm em xây dựng được chia làm bốn phần chính được liên kết với nhau lần
lượt là:
+ Phần một: Hệ thống cảm biến.
+ Phần hai: Hệ thống truyền dẫn dữ liệu không dây.
+ Phần ba: Lưu trữ và xử lý dữ liệu trên cloud server.
+ Phần bốn: Website và application để phổ biến thông tin.
Ngoài ra đề tài còn có một phần chuyên nghiên cứu về bảo mật thông tin cho

toàn hệ thống. Tất cả những phần trên đều có thể xây dựng và xem xét một cách độc
lập. Xong việc liên kết những đề tài này lại với nhau không chỉ giúp chúng em nâng
GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

cao giá trị đề tài, mà còn tăng khả năng ứng dụng thực tiễn cũng như kiểm chứng
những lý thuyết nêu ra.

Hình 3: Mô hình chung của hệ thống

5. Sơ đồ hoạt động hệ thống
Không khí tại trạm
đo

Smartphone/ PC

Server

Sensor

Gateway

Vi xử lý

Node LoRa

Hình 4: Sơ đồ hoạt động hệ thống

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Quá trình hoạt động của hệ thống:
-Các cảm biến tại trạm đo đo nồng độ các khí CO, SO2, PM2.5
-Dữ liệu từ các cảm biến được VĐK atemega 328p truyền đến Gateway thông
qua phương thức truyền sóng LoRa
-Gateway là thiết bị chuyển đổi gói dữ liệu từ mạng LoRa sang mạng Internet
rồi đẩy lên Cloud.
-Cloud nhận dữ liệu từ gateway, lưu trữ và xử lý dữ liệu.
-App trên smartphone/PC sẽ lấy dữ liệu trên Cloud và hiển thị thông số dưới
dạng biểu đồ.

KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Trên đây là tổng quan về hệ thống đo kiểm chất lượng không khí sử dụng công
nghệ truyền sóng Lora, các thành phần, cách thức hoạt động. Tuy nhiên, chương I chỉ
dừng lại ở mức độ giới thiệu, chưa đi sâu nghiên cứu các vấn đề.

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II
GIỚI
ỚI THIỆU
THI
TỔNG QUAN VỀ IoT
I. KHÁI QUÁT CƠ BẢN
ẢN VỀ
V MẠNG IoT
1. Định nghĩa
Mạng lưới vạn vậtt kết nối
n Internet ( IoT ) là một kịch bản của
ủa thế giới, khi mà
mỗi đồ vật, con người được
ợc cung cấp
c một định danh của riêng
êng mình, và ttất cả có khả
năng truyền tải, trao đổii thông tin, dữ
d liệu qua một mạng duy nhất màà không ccần đến
sự tương tác trực tiếp giữa
ữa người
ng
với người, hay người vớii máy tính. IoT đã phát triển
từ sự hội tụ củaa công nghệ không dây, công nghệ
ngh vi cơ điện tử vàà Internet. Nói đơn
giản là một tập hợp các thiết
thi bị có khả năng kết nối với nhau, vớii Internet và với thế
giới bên ngoài để thực hiện
ện một
m công việc nào đó.

Một vậtt trong IoT có th
thể là một người với một trái tim cấyy ghép; m
một động vật ở
trang trại với bộ chip sinh học
họ ; một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp
ợp cả
cảnh báo tài xế
khi bánh xe xẹp hoặc bất
ất kỳ vật thể tự nhiên hay nhân tạo nào mà có thểể gán được một
địa chỉ IP và cung cấp khảả năng
nă truyền dữ liệu thông qua mạng lưới.
i. Cho đến nay, IoT
là những liên kết máy-đến-máy
máy (M2M) trong ngành sản
s xuất,
t, công nghiệ
nghiệp năng lượng,
kỹ nghệ xăng dầu. Khảả năng
ăng sản
s phẩm được tích hợp máy-đến-máy
máy thư
thường được xem
như là thông minh.

Hình 5: Inetnet of Thing
GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2. Khả năng định danh
Điểm quan trọng của IoT đó là các đối tượng phải có thể được nhận biết và định
dạng. Nếu mọi đối tượng, thậm chí cả con người, được đánh nhãn để phân biệt bản
thân đối tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có thể hoàn toàn quản lí
được nó thông qua máy tính.
Việc đánh nhãn có thể được thực hiện thông qua nhiều công nghệ, như RFID,
NFC (Near Field Communication), mã vạch, mã QR (Quick Response Code),
watermark kĩ thuật số… Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông
băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại…
Ngoài những kĩ thuật nói trên, chúng ta có thể sử dụng các địa chỉ độc nhất để
xác định từng vật, chẳng hạn như địa chỉ IP. Mỗi thiết bị sẽ có một IP riêng biệt không
nhầm lẫn.
Sự xuất hiện của IPv6 (128 bit địa chỉ so với 32 bit địa chỉ của IPv4) với không
gian địa chỉ cực kì rộng lớn sẽ giúp mọi thứ có thể dễ dàng kết nối vào Internet cũng
như kết nối với nhau.
3. Tính chất của IoT
Thông minh
Sự thông minh và tự động trong điều khiển thực chất không phải là một phần
trong ý tưởng về IoT. Các máy móc có thể dễ dàng nhận biết và phản hồi lại môi
trường xung quanh (ambient intelligence), chúng cũng có thể tự điều khiển bản thân
(autonomous control) mà không cần đến kết nối mạng. Tuy nhiên, trong thời gian gần
đây người ta bắt đầu nghiên cứu kết hợp hai khái niệm IoT và autonomous control lại
với nhau. Tương lai của IoT có thể là một mạng lưới các thực thể thông minh có khả
năng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, môi trường, đồng thời
chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu.
Việc tích hợp trí thông minh vào IoT còn có thể giúp các thiết bị, máy móc,
phần mềm thu thập và phân tích các dấu vết điện tử của con người khi chúng ta tương
tác với những thứ thông minh, từ đó phát hiện ra các tri thức mới liên quan tới cuộc
sống, môi trường, các mối tương tác xã hội cũng như hành vi con người.

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Kiến trúc dựa trên sự kiện
Các thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong
lúc chúng hoạt động theo thời gian thực. Một số nhà nghiên cứu từng nói rằng một
mạng lưới các sensor chính là một thành phần đơn giản của IoT.
Là một hệ thống phức tạp
Trong một thế giới mở, IoT sẽ mang tính chất phức tạp bởi nó bao gồm một
lượng lớn các đường liên kết giữa những thiết bị, máy móc, dịch vụ với nhau, ngoài ra
còn bởi khả năng thêm vào các nhân tố mới.
Kích thước
Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối
và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng. Một con người
sống trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả
năng theo dõi.
Vấn đề không gian, thời gian
Trong IoT, vị trí địa lý chính xác của một vật nào đó là rất quan trọng. Hiện
nay,Internet chủ yếu được sử dụng để quản lí thông tin được xử lý bởi con người. Do
đó những thông tin như địa điểm, thời gian, không gian của đối tượng không mấy quan
trọng bởi người xử lí thông tin có thể quyết định các thông tin này có cần thiết hay
không, và nếu cần thì họ có thể bổ sung thêm. Trong khi đó, IoT về lý thuyết sẽ thu
thập rất nhiều dữ liệu, trong đó có thể có dữ liệu thừa về địa điểm, và việc xử lí dữ liệu
đó được xem như không hiệu quả. Ngoài ra, việc xử lí một khối lượng lớn dữ liệu
trong thời gian ngắn đủ để đáp ứng cho hoạt động của các đối tượng cũng là một thách

thức hiện nay.
Luồng năng lượng mới
Hiện nay, IoT đang trải qua giai đoạn phát triển “bộc phát” và điều này xảy ra
nhờ vào một số nhân tố, trong đó gồm IPv6, 4G, chi phí, tính sẵn có của công nghệ.
Gary Atkinson, Giám đốc tiếp thị sản phẩm nhúng của ARM cho rằng, đã có nhiều
thiết bị chứng tỏ rằng có thể thu thập dữ liệu và truyền tải dữ liệu trên mạng nhưng chỉ
có giá khoảng 40USD/sản phẩm. Hiện nay, chúng ta có thể nhìn thấy các bộ vi điều
khiển 32-bit nền tảng ARM có giá dưới chỉ trên dưới 1USD (chỉ ở 20.000đồng). Với
GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

bộ vi điều khiển này, bạn có thể làm nhiều điều trên đó. Thu thập và truyền dữ liệu rẻ
hơn nhiều: chỉ 50 xu cho một bộ vi điều khiển 32-bit của ARM.
II. NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA IoT
1. Quản lý hạ tầng
Giám sát và kiểm soát các hoạt động của cơ sở hạ tầng đô thị và nông thôn như cầu,
đường ray tàu hỏa, trên và trang trại là một ứng dụng quan trọng của IoT. Các cơ sở hạ
tầng IoT có thể được sử dụng để theo dõi bất kỳ sự kiện hoặc những thay đổi trong điều
kiện cơ cấu mà có thể thỏa hiệp an toàn và làm tăng nguy cơ. Nó cũng có thể được sử
dụng để lập kế hoạch hoạt động sửa chữa và bảo trì một cách hiệu quả, bằng cách phối
hợp các nhiệm vụ giữa các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau và người sử dụng của các
cơ sở này. Thiết bị IoT cũng có thể được sử dụng để kiểm soát cơ sở hạ tầng quan
trọng như cầu để cung cấp truy cập vào tàu. Cách sử dụng của các thiết bị iốt để theo
dõi và hạ tầng hoạt động có khả năng cải thiện quản lý sự cố và phối hợp ứng phó khẩn
cấp, và chất lượng dịch vụ, tăng lần và giảm chi phí hoạt động trong tất cả các lĩnh vực

cơ sở hạ tầng liên quan. Ngay cả các lĩnh vực như quản lý chất thải đứng được hưởng
lợi từ tự động hóa và tối ưu hóa có thể được đưa vào bởi IoT.
2. Y tế
Thiết bị IoT có thể được sử dụng để cho phép theo dõi sức khỏe từ xa và hệ thống
thông báo khẩn cấp. Các thiết bị theo dõi sức khỏe có thể dao động từ huyết áp và nhịp
tim màn với các thiết bị tiên tiến có khả năng giám sát cấy ghép đặc biệt, chẳng hạn
như máy điều hòa nhịp hoặc trợ thính tiên tiến. Cảm biến đặc biệt cũng có thể được
trang bị trong không gian sống để theo dõi sức khỏe và thịnh vượng chung là người
già, trong khi cũng bảo đảm xử lý thích hợp đang được quản trị và hỗ trợ người dân
lấy lại mất tính di động thông qua điều trị là tốt. Thiết bị tiêu dùng khác để khuyến
khích lối sống lành mạnh, chẳng hạn như, quy mô kết nối hoặc máy theo dõi tim mạch,
cũng là một khả năng của IoT.
3. Xây dựng và tự động hóa trong các công trình xây dựng
Thiết bị IoT có thể được sử dụng để giám sát và kiểm soát các hệ thống cơ khí,
điện và điện tử được sử dụng trong nhiều loại hình tòa nhà (ví dụ, công cộng và tư
nhân, công nghiệp, các tổ chức, hoặc nhà ở). Hệ thống tự động hóa, như các tòa nhà tự
GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

động hóa hệ thống, thường được sử dụng để điều khiển chiếu sáng, sưới ấm, thông gió,
điều hòa không khí, thiết bị, hệ thống thông tin liên lạc, giải trí và các thiết bị an ninh
gia đình để nâng cao sự tiện lợi, thoải mái, hiệu quả năng lượng và an ninh.
4. Giao thông
Các sản phẩm IoT có thể hỗ trợ trong việc tích hợp các thông tin liên lạc, kiểm
soát và xử lý thông tin qua nhiều hệ thống giao thông vận tải. Ứng dụng của IoT mở

rộng đến tất cả các khía cạnh của hệ thống giao thông, tức là xe, cơ sở hạ tầng, và
người lái xe hoặc sử dụng. Năng động, tương tác giữa các thành phần của một hệ
thống giao thông vận tải cho phép truyền thông giữa nội và xe cộ, điều khiển giao
thông thông minh, bãi đậu xe thông minh, hệ thống thu phí điện tử, quản lý đội xe,
điều khiển xe, an toàn và hỗ trợ đường bộ.
III. NHỮNG THÁCH THỨC ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA IoT
1. Chưa có một ngôn ngữ chung
Ở mức cơ bản nhất, Internet là một mạng dùng để nối thiết bị này với thiết bị
khác. Nếu chỉ riêng có kết nối không thôi thì không có gì đảm bảo rằng các thiết bị
biết cách nói chuyện nói nhau. Cũng giống như là bạn có thể đi từ Việt Nam đến Mỹ,
nhưng không đảm bảo rằng bạn có thể nói chuyện với người Mỹ.
Để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau, chúng sẽ cần một hoặc nhiều giao
thức (protocols), có thể xem là một thứ ngôn ngữ chuyên biệt để giải quyết một tác vụ
nào đó. Chắc chắn bạn đã ít nhiều sử dụng một trong những giao thức phổ biến nhất
thế giới, đó là HyperText Transfer Protocol (HTTP) để tải web. Ngoài ra chúng ta còn
có SMTP, POP, IMAP dành cho email, FTP dùng để trao đổi file
Những giao thức như thế này hoạt động ổn bởi các máy chủ web, mail và FTP
thường không phải nói với nhau nhiều. Khi cần, một phần mềm biên dịch đơn giản
đứng ra làmtrung gian để hai bên hiểu nhau. Còn với các thiết bị IoT, chúng phải đảm
đương với rất nhiều thứ, phải nói chuyện với nhiều loại máy móc và thiết bị khác
nhau. Đáng tiếc rằng người ta chưa có nhiều sự đồng thuận về các giao thức để IoT
trao đổi dữ liệu. Nói cách khác, tình huống này gọi là “giao tiếp thất bại”, một bên nói
nhưng bên kia không thể nghe.

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2. Hàng rào kết nối (subnetwork)
Như đã nói ở trên, thay vì giao tiếp trực tiếp với nhau, các thiết bị IoT hiện nay
chủ yếu kết nối đến một máy chủ trung tâm do hãng sản xuất một nhà phát triển nào đó
quản lý. Cách này cũng vẫn ổn thôi, những thiết bị vẫn hoàn toàn nói chuyện được với
nhau thông qua chức năng phiên dịch của máy chủ rồi. Thế nhưng mọi chuyện không
đơn giản như thế, cứ mỗi một mạng lưới như thế tạo thành mộtsubnetwork riêng, và
buồn thay các máy móc nằm trong subnetwork này không thể giao tiếp tốt
với subnetwork khác.
Lấy ví dụ như xe ô tô chẳng hạn. Một chiếc Ford Focus có thể giao tiếp cực kì tốt
đến các dịch vụ và trung tâm dữ liệu của Ford khi gửi dữ liệu lên mạng. Nếu một bộ
phận nào đó cần thay thế, hệ thống trên xe sẽ thông báo về Ford, từ đó hãng tiếp
tục thông báo đến người dùng. Nhưng trong trường hợp chúng ta muốn tạo ra một hệ
thống cảnh báo kẹt xe thì mọi chuyện rắc rối hơn nhiều bởi xe Ford được thiết lập chỉ
để

nói

chuyện

với

server

của

Ford,

không

phải

với

server

của Honda, Audi, Mercedes hay BMW. Lý do cho việc giao tiếp thất bại? Chúng ta
thiếu đi một ngôn ngữ chung. Và để thiết lập cho các hệ thống này nói chuyện được
với nhau thì rất tốn kém, đắt tiền
Một số trong những vấn đề nói trên chỉ đơn giản là vấn đề về kiến trúc mạng,
về kết nối mà các thiết bị sẽ liên lạc với nhau (Wifi, Bluetooth, NFC,...). Những thứ
này thì tương đối dễ khắc phục với công nghệ không dây ngày nay. Còn với các vấn đề
về giao thức thì phức tạp hơn rất nhiều, nó chính là vật cản lớn và trực tiếp trên còn
đường phát triển của Internet of Things.
3. Lưu trữ và phân tích dữ liệu
Một thách thức đối với các nhà sản xuất ứng dụng IoT là để làm sạch, xử lý và
giải thích số lượng lớn dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến. Có một giải pháp được
đề xuất cho các phân tích thông tin được gọi là mạng cảm biến không dây. Các mạng
này chia sẻ dữ liệu giữa các nút cảm biến được gửi đến một hệ thống phân phối để
phân tích dữ liệu cảm quan.Một thách thức nữa là việc lưu trữ dữ liệu số lượng lớn
này. Tùy thuộc vào ứng dụng có thể có yêu cầu thu thập dữ liệu cao dẫn đến yêu cầu
lưu trữ cao. Hiện tại internet đã chịu trách nhiệm về 5% tổng năng lượng được tạo ra

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

và mức tiêu thụ này sẽ tăng đáng kể khi chúng ta bắt đầu sử dụng các ứng dụng với
nhiều bộ cảm biến.
4. Vấn đề năng lượng
Hiện nay, IoT đang trải qua giai đoạn phát triển “bộc phát” và điều này xảy ra
nhờ vào một số nhân tố, trong đó gồm IPv6, 4G, chi phí, tính sẵn có của công nghệ.
Gary Atkinson, Giám đốc tiếp thị sản phẩm nhúng của ARM cho rằng, đã có nhiều
thiết bị chứng tỏ rằng có thể thu thập dữ liệu và truyền tải dữ liệu trên mạng nhưng chỉ
có giá khoảng 40USD/sản phẩm. Hiện nay, chúng ta có thể nhìn thấy các bộ vi điều
khiển 32-bit nền tảng ARM có giá dưới chỉ trên dưới 1USD (chỉ ở 20.000đồng). Với
bộ vi điều khiển này, bạn có thể làm nhiều điều trên đó. Thu thập và truyền dữ liệu rẻ
hơn nhiều: chỉ 50 xu cho một bộ vi điều khiển 32-bit của ARM.
5. Bảo mật
Các mối quan tâm đã được nêu ra rằng Internet của sự vật đang được phát triển
nhanh chóng mà không cần phải xem xét một cách hợp lý những thách thức an ninh
sâu sắc liên quan đến và những thay đổi pháp luật có thể là cần thiết. Hầu hết các vấn
đề an ninh kỹ thuật tương tự như các máy chủ thông thường, máy trạm và điện thoại
thông minh, nhưng tường lửa, cập nhật an ninh và các hệ thống chống phần mềm độc
hại được sử dụng cho những người này thường không phù hợp với các thiết bị IoT nhỏ
hơn, có khả năng ít hơn.
Theo Khảo sát Tình hình Thông minh trong Kinh doanh được tiến hành vào quý
cuối năm 2014, 39% số người được hỏi cho rằng an ninh là mối quan tâm lớn nhất
trong việc áp dụng công nghệ Internet về công nghệ. Đặc biệt, khi Internet của sự vật
lan rộng, các cuộc tấn công trên mạng có thể sẽ trở thành một mối đe dọa ngày càng
tăng về thể chất (chứ không đơn giản là ảo). Trong bài báo tháng 1 năm 2014 của tạp
chí Forbes, nhà bình luận về an ninh mạng, Joseph Steinberg, đã liệt kê nhiều thiết bị
có kết nối Internet có thể "gián điệp trên người trong nhà riêng của họ" bao gồm tivi,
thiết bị nhà bếp, máy quay và máy điều nhiệt. Các thiết bị điều khiển bằng máy tính
trong xe ô tô như phanh, động cơ, ổ khóa, mui xe và xe tải, sừng, sưởi ấm, và bảng

điều khiển đã được hiển thị dễ bị tổn thương bởi những kẻ tấn công có quyền truy cập
vào mạng nội bộ. Trong một số trường hợp, hệ thống máy tính ô tô được kết nối với

GVHD: Th.S. LÊ THỊ CÚC
SVTH: ĐỖTHỊ THƯỢC

15