XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHỈ SỐ TIÊU THỤ ĐIỆN SINH HOẠT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN
BỘ MƠN KHOA HỌC MÁY TÍNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHỈ SỐ TIÊU THỤ ĐIỆN
SINH HOẠT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

SINH VIÊN THỰC HIỆN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ĐỖ ĐÌNH QUỲNH - 1621050461

GV.TS. NGUYỄN DUY HUY

LỚP KHMTUD K61

BỘ MƠN KHOA HỌC MÁY TÍNH


HÀ NỘI – 06/ 2021

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU.......................................................................2
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...................................................................6
I.1

Tính cấp thiết...............................................................................................6

I.2

Mục tiêu.......................................................................................................6

I.3

Phạm vi........................................................................................................7

I.4

Nội dung nghiên cứu...................................................................................7

I.5

Phương pháp...............................................................................................7

I.6

Khảo sát bài tốn thực tế............................................................................7

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ IOT..............................................9
II.1

Định nghĩa...................................................................................................9

II.2

Lịch sử hình thành và phát triển của IOT..............................................10

II.3

Đặc trưng của IoT.....................................................................................12

II.4

Kiến trúc tổng quát của ứng dụng IoT....................................................13

II.5

Phần cứng trong IoT.................................................................................16

II.5.1

Tổng quan thiết bị phần cứng IoT.....................................................17

II.5.2

Các nền tảng phần cứng phổ biến.....................................................19

II.6

Truyền nhận dữ liệu trong IoT.................................................................26

II.7

Ứng dụng của IoT.....................................................................................33

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG....................................36
III.1

Phân tích thiết kế hệ thống về xử lý.........................................................36

III.2

Phân tích thiết kế hệ thống về dữ liệu......................................................38

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG HỆ THỐNG................................................................39
IV.1

Xây dựng hệ thống phần cứng.................................................................39

IV.1.1 Lựa chọn phần cứng..........................................................................39
IV.1.2 Kết nối phần cứng.............................................................................45


IV.2

Xây dựng hệ thống phần mềm và công cụ hỗ trợ...................................47

IV.2.1 Xây dựng chức năng cho mainboard.................................................47
IV.2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu thời gian thực từ Google Firebase...............54
IV.2.3 Xây dựng ứng dụng trên thiết bị di động...........................................56
IV.2.4 Xây dựng Web App.............................................................................60
CHƯƠNG V: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ................................................................62
V.1

Kết quả đạt được.......................................................................................62

V.1.1

Kết quả lý thuyết.................................................................................62

V.1.2

Kết quả chạy hệ thống........................................................................62

V.2

Đánh giá, nhận xét....................................................................................66

KẾT LUẬN................................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................68
PHỤ LỤC................................................................................................................... 69


LỜI CẢM ƠN
Đối với sinh viên trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, đồ án tốt nghiệp là
một minh chứng cho những kiến thức đã có được sau năm năm học tập. Trong q
trình hồn thành đồ án tốt nghiệp, ngoài những cố gắng của bản thân, em sẽ khơng
thể hồn thành tốt được cơng việc của mình nếu khơng có sự chỉ bảo và hướng dẫn
tận tình của TS Nguyễn Duy Huy. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất
tới thầy, nhờ có thầy mà em đã có thể xây dựng và hồn thành báo cáo của mình
một cách xuất sắc nhất.
Ngồi ra trong suốt quá trình nghiên cứu em cũng nhận được được những sự
giúp đỡ, hỗ trợ tận tình của tồn thể q thầy cô trong BGH trường Đại học Mỏ Địa chất, các thầy cơ trong bộ mơn Khoa Học Máy Tính. Em xin được gửi lời cảm
ơn tới ban chủ nhiệm bộ môn, tập thể cán bộ giảng dạy bộ môn Khoa Học Máy
Tính, khoa Cơng nghệ thơng tin, trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, đã truyền
dạy kiến thức cho em trong suốt 5 năm vừa qua và hết sức tạo điều kiện để em có
thể thực hiện tốt Đồ án tốt nghiệp này.

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, chia sẻ
cùng em trong quá trình học tập và hồn thành đồ án của mình.
Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực cịn khá mới, kiến thức của em
còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, khơng tránh khỏi những thiếu sót, em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô để kiến thức của
em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 31 tháng 05 năm
2021
Sinh viên
Đỗ Đình Quỳnh


DANH MỤC HÌNH VẼ,
Hình 1. 1: Cơng việc đo số điện hiện nay..................................................................8
YHình 2. 1: Tổng quan về IoT........................................................................................9
Hình 2. 2: Sơ đồ kiến trúc IoT.................................................................................13
Hình 2. 3: Kiến trúc phần cứng IoT........................................................................17
Hình 2. 4: Một số loại vi điều khiển dịng AVR của hãng Atmel..............................17
Hình 2. 5: Các phiên bản Board Arduino................................................................20
Hình 2. 6: Các board mạch dựa trên ESP8266.......................................................21
Hình 2. 7: Các model Raspberry Pi........................................................................23
Hình 2. 8: Phần cứng Particle................................................................................24
Hình 2. 9: Bo mạch của BeagleBone......................................................................25
Hình 2. 10: Cấu tạo của MQTT..............................................................................26
Hình 2. 11: Dạng yêu cầu/phản hồi của HTTP.......................................................28
Hình 2. 12: Các lớp của CoAP...............................................................................30
Hình 2. 13: Giao thức DDS.....................................................................................31
Hình 2. 14: Mơ hình AMQP....................................................................................32
YHình 3. 1: Mơ hình hệ thống......................................................................................36

Hình 3. 2: Sơ đồ hệ thống.......................................................................................37
Hình 3. 3: Nguyên lý hoạt động..............................................................................37
Hình 3. 4 : Lưu đồ giải thuật đo điện AC................................................................38
YHình 4. 1: Module PZEM-004T.................................................................................39

Hình 4. 2: Sơ đồ giao tiếp của Module AC PZEM-004T cổng PZCT-02 100A........40
Hình 4. 3: Module Node MCU ESP8266................................................................41
Hình 4. 4: Sơ đồ Pin I/O ESP8266..........................................................................41


Hình 4. 5: Sơ đồ chân của LCD 16x2.....................................................................42
Hình 4. 6: Module giao tiếp LCD I2C.....................................................................44
Hình 4. 7: Bộ nguồn 5V..........................................................................................45
Hình 4. 8: Sơ đồ kết nối khối thiết bị đo điện năng.................................................46
Hình 4. 9: Kết nối khối hiển thị...............................................................................46
Hình 4. 10: Phần mềm Arduino IDE.......................................................................47
Hình 4. 11: Giao diện chính Arduino IDE...............................................................48
Hình 4. 12: Cài đặt thư viện cho NodeMCU...........................................................49
Hình 4. 13: Cài đặt Firmware ESP8266.................................................................50
Hình 4. 14: Chọn phần cứng để lập trình...............................................................50
Hình 4. 15: Chọn Port kết nối.................................................................................51
Hình 4. 16: Cài đặt thư viện cho Arduino IDE........................................................51
Hình 4. 17: Hiển thị thơng số lên mobile app.........................................................52
Hình 4. 18: Truyền dữ liệu lên Firebase database..................................................53
Hình 4. 19: Hiển thị thơng số lên LCD...................................................................53
Hình 4. 20: Google Firebase và các dịch vụ...........................................................54
Hình 4. 21: Cách thức hoạt động của Firebase Realtime Database.......................55
Hình 4. 22: Cơ sở dữ liệu thời gian thực của hệ thống...........................................56
Hình 4. 23: Giao diện app Blynk.............................................................................56

Hình 4. 24: Nguyên lý hoạt động của Blynk............................................................57
Hình 4. 25: Tạo project trong Blynk........................................................................58
Hình 4. 26: Thêm widget vào project......................................................................58
Hình 4. 27: Cấu hình cho widget............................................................................59
Hình 4. 28: Giao diện sau khi cấu hình widget.......................................................60


Hình 4. 29: Giao diện Sublime Text 3.....................................................................61
YHình 5. 1: Hệ thống phần cứng đo điện năng............................................................62

Hình 5. 2: Giao diện Mobile app............................................................................63
Hình 5. 3: Giao diện login hệ thống........................................................................63
Hình 5. 4: Giao diện quản lý giám sát của user......................................................64
Hình 5. 5: Giao diện thống kê theo ngày của user..................................................64
Hình 5. 6: Giao diện quản lý giám sát của admin...................................................65
Hình 5. 7: Giao diện xuất hóa đơn..........................................................................65

DANH MỤC BẢNG BIỂUY
Bảng 4. 1: Kết nối PZEM-004T với ESP8266.........................................................45
Bảng 4. 2: Kết nối ESP8266 với I2C LCD..............................................................46
Bảng 4. 3: Các chức năng của thanh công cụ.........................................................48

MỞ ĐẦU
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (I4.0) đang diễn ra sôi động trên thế
giới với sự hội tụ của thế giới vật lý và thế giới ảo (kỹ thuật số), trong đó động lực


cơ bản thúc đẩy cuộc cách mạng này nó là Internet vạn vật (Internet of Things IoT) đang phát triển với tốc độ đang kinh ngạc. Chúng ta có thể đôi lần bắt gặp cụm
từ IoT này ở bất kỳ đâu, từ những bản tin thời sự - công nghệ trên tivi, trên các
trang mạng điện tử, hoặc cụ thể là những ứng dụng thiết thực trong đời sống. Đúng

như tên gọi, đây là một hệ thống các thiết bị cơng nghệ có liên quan đến nhau, mọi
vật được kết nối với nhau dựa trên giao thức chung, đó là mạng truyền thông – hay
Internet. Chỉ cần một thiết bị có kết nối mạng, là bạn có thể hồn tồn kiểm tra, điều
khiển các thiết bị, bất kể bạn đang ở đâu.
Với những tiện ích do IoT mang lại, việc ứng dụng công nghệ này vào đời
sống là thật sự cần thiết. Vậy cụ thể ứng dụng vào đâu, ngoài việc chỉ điều khiển
các thiết bị điện từ xa ?. Vậy có bao giờ bạn phải đau đầu tự hỏi tại sao tháng này
hóa đơn tiền điện lại tăng lên chóng mặt trong khi bạn nghĩ là đã sử dụng chúng một
cách hợp lý và tiết kiệm. Có rất nhiều ngun nhân dẫn đến tình trạng này ví dụ như
chủ quan và quên không tắt các thiết bị điện, do độ sai sót của cơng tơ điện, hoặc
cũng có thể do nhân viên ghi nhầm số điện…vv. Vậy làm thế nào để giải quyết các
vấn đề nói trên?
Xuất phát từ câu hỏi đó, được sự tận tình hướng dẫn của TS Nguyễn Duy
Huy – (Khoa Công nghệ thông tin – Trường ĐH Mỏ Địa chất), em đã mạnh dạn
đăng ký và thực hiện đề tài: “Xây dựng hệ thống giám sát chỉ số tiêu thụ điện sinh
hoạt ứng dụng công nghệ IoT” giúp thực hiện công việc đo và giám sát, hiển thị
và cập nhật lên màn hình thiết bị và trên các nền tảng Mobile app và Web app, giúp
cho người sử dụng có thể dễ dàng quan sát cũng như thống kê, kiểm soát được
lượng điện đã và đang sử dụng.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trình độ cịn hạn chế nên
khơng thể tránh khỏi những thiết sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô cùng
các bạn để báo cáo được hồn thiện hơn.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
I.1

Tính cấp thiết

Trong cuộc sống con người luôn luôn đặt ra những câu hỏi, ln có sự tị mị
với những điều mới mẻ. Và chính sự tị mị ấy đơi khi lại đem lại những ý tưởng

không ngờ. Ai trong số chúng ta từng nghĩ tới một cuộc sống nơi mà các thiết bị và


máy móc điện tử có thể trở thành người bạn tốt nhất với con người. Giờ đây, điều
đó đã dần trở thành hiện thực khi công nghệ IoT xuất hiện, dần ‘xâm chiếm” toàn
bộ thế giới. Ứng dụng của IoT gắn liền với cuộc sống của mỗi chúng ta nhất phải kể
đến những mơ hình nhà thơng minh. Ở đó chúng ta có thể điều khiển, kiểm sốt
ngơi nhà một cách tối ưu nhất mà không tốn quá nhiều công sức và thời gian, nhất
là việc giám sát điện năng tiêu thụ của ngôi nhà.
Hiện tại, việc giám sát lượng điện tiêu thụ 100% được thực hiện nhờ công tơ
điện do cơng ty điện lực lắp đặt, sau đó hàng tháng sẽ có nhân viên tới ghi số điện
thủ cơng. Tuy thế cuối tháng chúng ta cũng chỉ được xem hóa đơn tiền điện và số
điện mà khơng thể kiểm soát việc sử dụng điện năng một cách tiện dụng, thống kê
trực quan nhất có thể. Đi kèm với việc chỉ sử dụng công tơ điện cơ được sử dụng đa
số ở hiện tại là những rủi ro kèm theo, điển hình như theo phóng sự VTV24 tháng
12/2019, nhiều cơng tơ điện hết "đát", kém chất lượng được tân trang thành hàng
mới và bán cho người tiêu dùng khiến xảy ra tình trạng sai số lớn. Ngồi ra, với hệ
thống công tơ điện ghi số thủ công này rất dễ xảy ra nhầm lẫn làm nảy ra tranh cãi
khiến người dùng khơng biết do sai số hay do chính bản thân họ đã qn khơng tắt
các thiết bị khiến tình trạng này xảy ra.
Đứng trước thực trạng đó, yêu cầu cấp thiết đặt ra là cần kết hợp ứng dụng
công nghệ để có thể giám sát thơng số điện mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Để từ
đó có thể kiểm soát và đề ra phương án sử dụng một cách hiệu quả và tiết kiệm hơn.
Ngoài ra, hệ thống cịn có thể hỗ trợ cho các đơn vị trong việc giám sát, xuất hóa
đơn và thu phí tiền điện sinh hoạt của những hộ mà đơn vị đó quản lý. Đó là lý do
em quyết định lựa chọn và thực hiện đề tài “Xây dựng hệ thống giám sát chỉ số
tiêu thụ điện sinh hoạt ứng dụng công nghệ IoT”.
I.2

Mục tiêu

 Tìm hiểu tổng quan về IoT
 Thiết kế một hệ thống tiến hành đo lượng điện tiêu thụ và đều đặn cập
nhật các thông số lên Web app và Mobile app để thuận tiện cho việc giám
sát.
 Thiết kế một hệ thống quản lý, nơi mà đơn vị quản lý có thể trích xuất
hóa đơn để thu phí điện tiêu thụ của các hộ
 Hoàn chỉnh sản phẩm đúng kế hoạch và đưa vào thử nghiệm.

I.3

Phạm vi
 Các đơn vị quản lý việc giám sát, thu phí điện


 Các hộ gia đình
 Các vấn đề xoay quanh việc tiêu thụ điện năng trong đời sống.
I.4

Nội dung nghiên cứu
 Tìm hiểu và lựa chọn các giải pháp thiết kế
 Thu thập tài liệu về module wifi, bộ vi xử lý và các thiết bị liên quan
 Tìm hiểu và thiết kế giao diện Web app và Mobile app.
 Thiết kế, lập trình cho hệ thống điều khiển, chạy thử nghiệm
 Thiết kế mơ hình, chỉnh sửa và cải tiến từ những phương án đã chọn
 Đánh giá kết quả thực hiện.

I.5

Phương pháp
 Nghiên cứu tài liệu qua internet và các giáo trình, bài báo về lĩnh vực IoT

 Tìm hiểu các ứng dụng, appmobile, IoT platform hỗ trợ được các chức năng
cần thiết cho dự án
 Thực nghiệm: Cài đặt, cấu hình ứng dụng đáp ứng yêu cầu đặt ra.

I.6

Khảo sát bài tốn thực tế

Qua q trình tìm hiểu, hiện nay Tập đoàn Điện lực Việt Nam đang quản lý
khoảng 28,5 triệu công tơ của khách hàng cả nước, trong đó khoảng 54% là cơng tơ
điện tử (đo xa và khơng đo xa), cịn lại là cơng tơ cơ. Trong đó, số lượng cơng tơ cơ
đã hết hạn sử dụng và phải thay thế bằng công tơ điện tử theo chủ trương chiếm đa
số. Song, con số thực tế mới chỉ khoảng 72.000 khách hàng thuộc đối tượng áp
dụng 3 giá đã được lắp đặt công tơ điện tử. Một số ít các hộ khách hàng gia đình
tiêu thụ điện 1 pha cũng đã được lắp đặt thí điểm, nhưng do các khách hàng đã quen
với tốc độ “rùa” của các cơng tơ cơ già cỗi, có cấp chính xác 2 (tức là nếu tải tiêu
thụ 100 kWh, trên thực tế cơng tơ chỉ có khả năng đo từ 98 đến 102 kWh), nên khi
thay bằng công tơ điện tử hiện đại với cấp chính xác 1 (có khả năng đạt cấp 0,5,
thậm chí cao hơn), thì khách hàng lại khơng đồng tình và cho rằng cơng tơ điện tử
chạy với tốc độ “phi mã”.


Hình 1. 1: Cơng việc đo số điện hiện nay
Song song với nỗi lo tính minh bạch của cơng tơ điện, việc muốn tự mình có
thể giám sát, kiểm sốt lượng điện tiêu thụ là ước mơ và mong muốn bấy lâu nay
của từng người chúng ta.
Với thực trạng đang diễn ra, để đáp ứng mong muốn của người sử dụng điện
nhằm kiểm soát năng lượng tiêu thụ một cách dễ dàng, tiện lợi và minh bạch em xin
đề xuất giải pháp tối ưu đó là ứng dụng cơng nghệ IoT trong việc giám sát điện
năng, ngoài việc đo số lượng tiêu thụ diện cùng các thơng số khác, cịn giúp việc

quản lý dễ dàng bất cứ nơi đâu qua đó có thể kiểm sốt tốt nhất lượng điện năng
tiêu thụ mà không phải lo lắng về các vấn đề rủi ro xung quanh. Và giúp cho đơn vị
quản lý dễ dàng trích xuất hóa đơn mà khơng phải đi đo số điện một cách thủ công
tốn nhiều thời gian và công sức như trước nữa.


CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IOT
II.1

Định nghĩa

Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc Mạng lưới thiết bị kết nối Internet
viết tắt là IoT (Internet of Things)[ CITATION Wik21 \l 1033 ] là một kịch bản của
thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng
mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy
nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người hay người với
máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ
điện tử và Internet.
Cụm từ IoT được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999 – Nhà khoa học đã
sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu
cho RFID (- một phương thức giao tiếp khơng dây dùng sóng radio).

Hình 2. 1: Tổng quan về IoT
Hay hiểu một cách đơn giản nhất IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với
nhau. Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G,
4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thơng minh,
máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác.
Internet vạn vật lan tỏa lợi ích của mạng internet tới mọi đồ vật được kết nối,
chứ không chỉ dừng lại ở phạm vi một chiếc máy tính. Khi một đồ vật được kết nối
với internet, nó sẽ trở nên thông minh hơn nhờ khả năng gửi và/hoặc nhận thông tin

và tự động hoạt động dựa trên các thông tin đó.


II.2

Lịch sử hình thành và phát triển của IOT

 Hình thái sơ khai
Internet of Things – IoT được đưa ra bởi các nhà sáng lập của MIT Auto-ID
Center đầu tiên, năm 1999 Kevin Ashton đã đưa ra cụm từ Internet of Things nhằm
để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như sự tồn tại của chúng. Thuật
ngữ Auto-ID chỉ tới bất kỳ một lớp rộng của các kỹ thuật xác minh sử dụng trong
công nghiệp để tự động hóa, giảm các lỗi và tăng hiệu năng. Các kỹ thuật đó bao
gồm các mã vạch, thẻ thơng minh, cảm biến, nhận dạng tiếng nói, và sinh trắc học.
Từ năm 2003 Kỹ thuật Auto-ID trong các hoạt động chính là Radio Frequency
Identification – RFID.
Đỉnh cao của Auto-ID Center là vào tháng 9/2003, khi hội nghị chuyên đề
EPC (Electronic Product Code) tổ chức tại Chicago (Illinois, Mỹ) đánh dấu sự xuất
hiện chính thức của hệ thống mạng EPC – một cơ sở hạ tầng kỹ thuật mở cho phép
các máy tính tự động xác định các vật thể nhân tạo và theo dõi chúng khi chúng đi
từ nhà máy tới trung tâm phân phối để lưu trữ trên các giá. Hội nghị được hỗ trợ bởi
nhiều công ty lớn trên thế giới – đại diện cho thực phẩm, hàng hóa tiêu dùng, công
nghiệp bán lẻ, vận tải và dược phẩm, trong số nhiều đại diện khác – sự nổi bật của
RFID cho thấy nó sẽ trở thành chìa khóa cho phép các kỹ thuật để phát triển kinh tế
trong 55 năm tới. Xem xét hội nghị trong các giai đoạn lịch sử, Kevin Ashton đã dự
đoán sự thay đổi từ máy tính xử lý thơng tin sang máy tính có cảm nhận.
Mục đích của phịng Lab Auto-ID là phát triển một mạng lưới kết nối các
máy tính với các vật thể – không chỉ phần cứng hay phần mềm để vận hành mạng,
mà là mọi thứ cần thiết để tạo ra Internet of Things, bao gồm phần cứng phù hợp,
phần mềm mạng, các giao thức, và các ngôn ngữ mô tả các đối tượng theo các cách

máy tính có thể hiểu được. Lưu ý rằng Auto-ID Labs khơng tìm cách tạo ra mạng
toàn cầu khác mà xây dựng các thành phần xây dựng đỉnh cao của Internet.
 Từ ý tưởng đến thực tiễn
IoT được xem xét khi RFID được mở rộng giới hạn. Nhưng cụm từ Internet
of Things lúc này mới chỉ đưa ra tầm nhìn về máy móc trong tương lai: thế kỷ 19,
các máy móc học để làm, trong thế kỷ 20, chúng học để nghĩ và trong thế kỷ 21,
chúng có thể cảm giác và phản ứng lại.
Khái niệm Internet of Things trở nên rõ ràng vào năm 2005 khi International
Telecommunications Union – ITU công bố bản báo cáo đầu tiên về chủ đề này. Báo


cáo nêu: IoT sẽ kết nối các vật thể theo cả 2 cách thơng minh và có cảm nhận thơng
qua sự phát triển kỹ thuật liên kết trong nhận biết thông tin (theo các vật thể), các
cảm biến và mạng cảm biến không dây (cảm nhận vật thể), các hệ thống nhúng (suy
nghĩ về vật thể) và công nghệ nano (thu nhỏ vật thể). Trong báo cáo ITU cũng xác
định các thử thách quan trọng cần giải quyết để khai thác hết tiềm năng của IoT –
tiêu chuẩn hóa và sự kết hợp, bảo mật, và các vấn đề đạo đức – xã hội.
 Sự phát triển
Ngày nay với khoảng 1,5 tỷ máy tính và trên 1 tỷ điện thoại có kết nối
Internet. Sự hiện diện “Internet of PCs” sẽ được chuyển sang IoT trong đó 50-100
tỷ thiết bị kết nối Internet trong năm 2020. Một vài nghiên cứu còn chỉ ra trong
cùng năm đó, số lượng máy móc di động sẽ tăng gấp 30 lần so với hiện nay. Nếu
không chỉ xem xét các kết nối máy với máy mà là các kết nối giữa tất cả các vật thể
thì số lượng kết nối có thể tăng lên tới 100.000 tỷ. Trong một lý thuyết mới, các vật
thể được kết nối là quá nhiều đến mức có thể xóa nhòa ranh giới giữa mảnh và
nguyên tử. Một vài tác giả tạo ra các khái niệm mới để hiểu rõ hơn lý thuyết IoT.
VD: “blogjects” để mô tả vật thể blog, “sprimes” để chỉ nhận thức vị trí, nhận thức
mơi trường, tự ghi log, tự tạo tài liệu, các vật thể duy nhất mà cung cấp nhiều dữ
liệu về bản thân chúng và môi trường của chúng, “informational shadows” để chỉ
các vật thể được kết nối.

Những dấu mốc cải tiến quan trọng khác
 1983: Ethernet được tiêu chuẩn hóa
 1989: Tim Berners-Lee tạo ra giao thức giao tiếp chung và không trạng thái
Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
 1992: TCP/IP cho phép PLCs kết nối với máy tính
 2002: Amazon Web Services phát hành, và điện toán đám mây bắt đầu được
đưa vào sử dụng;
 2006: OPC Unified Architecture (UA) thúc đẩy các kết nối an toàn giữa các
thiết bị, nguồn dữ liệu và các ứng dụng;
 2006: Các thiết bị chuyên dụng dần dần trở nên phổ biến và có giá trị kinh tế
hơn. Các thiết bị cũng được thiết kế và sản xuất với kích thước nhỏ hơn, sử
dụng năng lượng pin hoặc năng lượng mặt trời;
 Từ 2010-nay: Các cảm biến có giá cả phải chăng hơn, thúc đẩy việc sử dụng
rộng rãi các thiết bị này trong mọi mặt của đời sống.


II.3

Đặc trưng của IoT

 Khả năng định danh
Các đối tượng tham gia vào IoT, bao gồm cả thiết bị, phương tiện và con
người, đều sẽ được định danh và mọi hoạt động đều được tiến hành thông qua cách
thức định danh này. Việc định danh được thực hiện giúp phân biệt và phân loại các
nhóm đối tượng nhờ đó mà quy trình thu thập, xử lý và chia sẻ dữ liệu được tiến
hành chính xác và hiệu quả hơn.
Cách thức định danh của IoT khá đa dạng, ví dụ như dùng mã QR, mã vạch,
NFC, địa chỉ IP,… Tuy nhiên, các thông tin định danh này cần đảm bảo yếu tố độc
nhất, tránh sự nhầm lẫn giữa các đối tượng hoặc thiết bị.

 Thơng minh
Các yếu tố của trí tuệ nhân đạo đã và đang được cân nhắc để ứng dụng phát
triển các thiết bị trong mạng lưới IoT. Mục tiêu là để tạo ra các thiết bị thông minh,
được bổ sung đầy đủ các thiết bị thu thập, xử lý thơng tin và có thể tự động thực
hiện các nhiệm vụ nhất định, dựa trên tình huống và mơi trường thực tế. Đồng thời,
các dữ liệu, thông tin cũng sẽ được chia sẻ chung cho nhiều loại thiết bị khác nhau
để sử dụng theo các tính năng riêng.

 Phức tạp
Trên thực tế, hệ thống kết nối của IoT vô cùng phức tạp. Hệ thống này bao
gồm mọi đường liên kết, kết nối giữa các thiết bị với nhau, giữa các thiết bị cũ và
các công nghệ, yếu tố mới, giữa các thiết bị thực tế và những dữ liệu được lưu trữ
trên nền tảng Internet. Cũng chính vì đặc trưng này, việc vận hành và ứng dụng IoT
không hề đơn giản, tốn nhiều thời gian và công sức thực hiện.

 Kích thước của IoT
Tính sơ bộ, một hệ thống IoT có thể liên kết 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng
khác nhau, từng đối tượng đều giữ một vai trò nhất định trong việc chia sẻ và sử
dụng dữ liệu. Trên thực tế, hiện nay chúng ta vẫn chưa khai thác được nhiều tài
nguyên của hệ thống này.
Theo Công ty nghiên cứu và tư vấn công nghệ Gartner, Inc., trên thế giới sẽ
có khoảng 26 tỷ thiết bị tham gia vào hệ thống IoT trong năm 2020. Con số này hứa
hẹn sẽ tiếp tục gia tăng nhanh chóng trong những năm tiếp theo.


II.4

Kiến trúc tổng quát của ứng dụng IoT

Cách tiếp cận của kiến trúc IoT được phản ánh trong sơ đồ kiến trúc IoT dưới

cho thấy các khối xây dựng của hệ thống và cách chúng được kết nối để thu thập,
lưu trữ và xử lý dữ liệu.[ CITATION pha21 \l 1033 ]

Hình 2. 2: Sơ đồ kiến trúc IoT

 Cổng giao tiếp (Gateway):
Dữ liệu đi từ vật lên cloud và ngược lại thông qua các cổng. Cổng cung cấp
khả năng kết nối giữa mọi thứ và phần cloud của giải pháp IoT, cho phép xử lý


và lọc dữ liệu trước khi chuyển nó sang cloud (để giảm khối lượng dữ liệu để xử
lý và lưu trữ chi tiết) và truyền các lệnh điều khiển từ cloud sang mọi thứ.
Gateways dùng trong hệ thống IoT được phân chia làm ba loại:
o Multifunction Gateway: có thể hoạt động trong môi trường sản xuất
khắc nghiệt với dải nhiệt độ hoạt động rộng. Cho phép mở rộng các
giao thức I/O và linh hoạt trong việc kết nối tới nhiều loại máy móc
và trang thiết bị nhà xưởng. Ví dụ các Gateway của các hãng:
Siemens, Advantech,…
o Energy Saving Gateway: được thiết kế để làm việc với các tiêu chuẩn
thông thường như Waspmote (hãng Libelium), Zigbee, Z-Wave, Beg,
…
o Application Gateway: được thiết kế cho thị trường chuyên biệt như
nhà thông minh/cảnh báo sớm: yêu cầu các yếu tố đặc biệt để đảm bảo
hệ thống hoạt động tốt và ổn định: Daikin, Broadlink,…

 Cổng cloud (Cloud Gateway):
Tạo điều kiện nén dữ liệu và truyền dữ liệu an toàn giữa các cổng trường và
máy chủ IoT trên cloud. Nó cũng đảm bảo khả năng tương thích với các giao
thức khác nhau và giao tiếp với các cổng trường sử dụng các giao thức khác
nhau tùy thuộc vào giao thức nào được hỗ trợ bởi các cổng.

 Bộ xử lý dữ liệu trực tuyến:
Đảm bảo chuyển đổi hiệu quả dữ liệu đầu vào sang hồ dữ liệu và các ứng
dụng điều khiển. Khơng có dữ liệu đơi khi có thể bị mất hoặc bị hỏng.

 Hồ dữ liệu (Data Lake):
Hồ dữ liệu được sử dụng để lưu trữ dữ liệu được tạo bởi các thiết bị được kết
nối ở định dạng tự nhiên. Dữ liệu lớn xuất hiện theo “đợt” hoặc trong luồng –
Stream. Khi dữ liệu là cần thiết cho những hiểu biết có ý nghĩa, nó được trích
xuất từ một hồ dữ liệu và được tải vào một kho dữ liệu lớn.

 Kho dữ liệu lớn (BigData warehouse):
Dữ liệu được lọc và xử lý trước cần thiết cho thông tin chi tiết có ý nghĩa
được trích xuất từ hồ dữ liệu vào kho dữ liệu lớn. Kho dữ liệu lớn chỉ chứa dữ
liệu được làm sạch, có cấu trúc và khớp (so với hồ dữ liệu (Data Lake) chứa tất


cả các loại dữ liệu được tạo bởi cảm biến). Ngồi ra, kho dữ liệu lưu trữ thơng
tin ngữ cảnh về sự vật và cảm biến (ví dụ: nơi cài đặt cảm biến) và các ứng dụng
điều khiển lệnh gửi đến mọi thứ.

 Phân tích dữ liệu (Data Analytics):
Các nhà phân tích dữ liệu có thể sử dụng dữ liệu từ kho dữ liệu lớn để tìm xu
hướng và đạt được những hiểu biết có thể hành động. Ví dụ, khi được phân tích
(và trong nhiều trường hợp – được hiển thị trong sơ đồ, sơ đồ, infographics),
hiệu suất của các thiết bị, giúp xác định sự thiếu hiệu quả và tìm ra cách cải
thiện hệ thống IoT (làm cho nó đáng tin cậy hơn, nhiều khách hàng hơn- định
hướng). Ngoài ra, các mối tương quan và các mẫu được tìm thấy bằng tay có thể
góp phần hơn nữa vào việc tạo ra các thuật toán cho các ứng dụng điều khiển.

 Machine Learning và các mơ hình Machine Learning tạo ra:
Với Machine Learning, có một cơ hội để tạo ra các mơ hình chính xác và
hiệu quả hơn cho các ứng dụng điều khiển. Các mơ hình được cập nhật thường
xuyên (ví dụ, một lần trong một tuần hoặc một lần trong tháng) dựa trên dữ liệu
lịch sử được tích lũy trong một kho dữ liệu lớn. Khi khả năng ứng dụng và hiệu
quả của các mơ hình mới được các nhà phân tích dữ liệu kiểm tra và phê duyệt,
các mơ hình mới được sử dụng bởi các ứng dụng điều khiển.

 Các ứng dụng điều khiển:
Gửi lệnh tự động và cảnh báo đến các bộ truyền động, ví dụ:
o Cửa sổ của một ngơi nhà thơng minh có thể nhận được lệnh tự động
mở hoặc đóng tùy thuộc vào dự báo được lấy từ dịch vụ thời tiết.
o Khi các cảm biến cho thấy đất khô, hệ thống tưới nước nhận lệnh tự
động để tưới cây.
o Các cảm biến giúp theo dõi trạng thái của thiết bị công nghiệp và
trong trường hợp xảy ra sự cố trước, hệ thống IoT sẽ tạo và gửi thông
báo tự động cho các kỹ sư.
Các lệnh được gửi bởi các ứng dụng điều khiển đến các bộ truyền động cũng
có thể được lưu trữ bổ sung trong một kho dữ liệu lớn. Điều này có thể giúp điều
tra các trường hợp có vấn đề (ví dụ: ứng dụng điều khiển gửi lệnh, nhưng chúng
không được thực hiện bởi các bộ truyền động – sau đó cần phải kiểm tra kết nối,
cổng và bộ truyền động).


Mặt khác, việc lưu trữ các lệnh từ các ứng dụng điều khiển có thể góp phần
bảo mật, vì một hệ thống IoT có thể xác định rằng một số lệnh quá lạ hoặc có số
lượng quá lớn có thể chứng minh các vi phạm bảo mật (cũng như các vấn đề
khác cần điều tra và biện pháp khắc phục).
Các ứng dụng điều khiển có thể dựa trên quy tắc hoặc dựa trên Machine
Learning. Trong trường hợp đầu tiên, các ứng dụng điều khiển hoạt động theo

các quy tắc được các chuyên gia nêu. Trong trường hợp thứ hai, các ứng dụng
điều khiển đang sử dụng các mơ hình được cập nhật thường xuyên (một lần một
tuần, một lần một tháng tùy thuộc vào đặc thù của hệ thống IoT) với dữ liệu lịch
sử được lưu trữ trong kho dữ liệu lớn.

 Ứng dụng người dùng:
Là một thành phần phần mềm của hệ thống IoT cho phép kết nối người dùng
với hệ thống và cung cấp các tùy chọn để giám sát và kiểm sốt những thứ thơng
minh của họ (trong khi chúng được kết nối với mạng của những thứ tương tự, ví
dụ như nhà hoặc ơ tơ và kiểm soát bởi một hệ thống trung tâm). Với ứng dụng di
động hoặc web, người dùng có thể theo dõi trạng thái của đồ vật, gửi lệnh để
điều khiển ứng dụng, đặt tùy chọn hành vi tự động (thông báo và hành động tự
động khi dữ liệu nhất định đến từ cảm biến).
II.5

Phần cứng trong IoT

Các thiết bị phần cứng kết nối đóng vai trị cực kỳ quan trọng trong một hệ
thống IoT. Chúng thực hiện việc theo dõi và điều khiển các thiết bị trong thực tế
như hệ thống công nghiệp, nhà thông minh hay cả con người (thiết bị đeo-werable
devices).[ CITATION Blo19 \l 1033 ]


II.5.1 Tổng quan thiết bị phần cứng IoT

Hình 2. 3: Kiến trúc phần cứng IoT

 Microcontroller (Vi Điều Khiển)
Là một mạch tích hợp trên một bộ chip có thể lập trình được dùng để điều
khiển hoạt động của hệ thống. Bộ vi điều khiển tiến hành đọc , lưu trữ thông tin,

xử lý thông tin, đo lường thời gian và tiến hành đọc mở một cơ cấu nào đó.
Người lập trình có thể sử dụng nhiều ngơn ngữ để lập trình cho vi điều khiển.
Nhưng ngơn ngữ thường được sử dụng là C và Assembly.

Hình 2. 4: Một số loại vi điều khiển dòng AVR của hãng Atmel


Vi điều khiển được coi là bộ não trong một thiết bị phần cứng IoT. Nó được
nạp code (firmware hay phần mềm nhúng) để điều khiển các thiết bị cảm biến
hay đóng ngắt theo yêu cầu của chúng ta.
Vi điều khiển thường chỉ chạy một chương trình. Chương trình này có thể rất
đơn giản (chỉ có vài dịng code) hoặc phức tạp tùy thuộc vào yêu cầu của chúng
ta.
Có rất nhiều loại vi điều khiển được lập trình theo nhiều dạng khác nhau, chủ
yếu chúng được phân loại và lập trình chun sâu theo một số thơng số cơ bản,
bao gồm Bits, kích thước Flash, kích thước bộ nhớ RAM, số lượng các dòng đầu
vào / đầu ra, loại bao bì, cung cấp điện áp và tốc độ. Người sử dụng có khả năng
tinh chỉnh các thơng số kỹ thuật cần thiết trong bộ lọc tham số để vi điều khiển
có thể cung cấp đúng loại dữ liệu mình cần. Các vi điều khiển đều có thiết kế
chung gồm chân đầu vào / đầu ra. Số lượng các chân khác nhau tùy thuộc vào vi
điều khiển).

 Sensor (Cảm Biến)
Sensor dich theo từ điển Anh – Việt có nghĩa là bộ cảm biến. Bộ cảm biến
dùng để chuyển đổi tín hiệu vật thể bên ngồi mơi trường cần khảo sát thành các
cấp điện áp, sau đó truyền về thiết bị điều khiển để đưa ra nhưng công dụng như
mong muốn.
Cấu tạo cảm biến gồm 5 phần chính: Bộ phận vi mạch xử lý, cảm biến sensi,
con quay, biến áp quay và cảm biến tốc độ
o Bộ phân vi mạch xử lý: Gồm hệ thống các mạch điện, đùng để chuyển

dổi tín hiệu.
o Cảm biến Sensi chính là phần phần do lường trong hệ bám sát các gõ
quay sau đó thì truyền các lệnh cho các góc quay ở cự ly xa mà khơng
thể thực hiện được bằng cơ khí.
o Con quay: Dùng để đo và xác định mức độ sai lệch góc, giúp ổn định
hệ thống truyền tín hiệu.
o Biến áp quay: Có tác dụng chính là chuyển đổi điện áp từ những cuộn
sơ cấp sang thành tín hiệu điện thứ cấp tương ứng.
o Cảm biến tốc độ: Chịu tác động của nguồn sáng.
Các loại cảm biến thông dụng hiện nay như: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, khí
gas, chuyển động, siêu âm, vân tay…


 Actuator (Điều Khiển)
Thiết bị điều khiển dùng để điều khiển các thiết bị khác khi được yêu cầu
như đóng ngắt dòng điện (bật tắt tự động), động cơ, phát ra âm thanh...

 Display (Hiển Thị)
Đây là một thành phần khá phổ biến trong các thiết bị điện tử để thể hiện
thông tin cho người dùng Các thiết bị hiển thị phổ biến là màn hình LCD. Có rất
nhiều loại màn hình LCD như LCD TFT, OLED, eInk LCD...
II.5.2 Các nền tảng phần cứng phổ biến
Thế giới phần cứng cho IoT là cực kỳ đa dạng. Ở đây chúng ta cùng nhau
điểm qua một số nền tảng phần cứng được sử dụng tương đối phổ biến trong các
cộng đồng IoT do giá thành rẻ và dễ sử dụng.

 Arduino
Arduino sẽ là một trong những phần cứng IoT đầu tiên được nghĩ đến khi
nghĩ về việc xây dựng một thiết bị được kết nối đơn giản. Bộ vi điều khiển
Arduino là phần cứng mã nguồn mở, có nghĩa là về cơ bản bất kỳ ai cũng có thể

xây dựng nó. Có một loạt các phiên bản Arduino bao gồm Arduino Uno phổ
biến nhất, Arduino YUN với kết nối WiFi được kích hoạt và dòng Arduino MKR
cung cấp nhiều tùy chọn kết nối khơng dây như WiFi, Bluetooth, LoRa, SigFox
và Narrowband IoT.
Ngồi phần cứng, Arduino cung cấp IDE (môi trường phát triển tích hợp) và
Pro IDE được phát hành gần đây để mã hóa nhanh hơn và dễ dàng hơn. Nền
tảng này có một cộng đồng được thiết lập tốt, các cơng cụ phần mềm trực tuyến,
các bộ công cụ phát triển khác nhau, Đám mây Arduino IoT và các tài nguyên
khác để xây dựng các thiết bị được kết nối.


Hình 2. 5: Các phiên bản Board Arduino
Phần cứng Arduino là một tùy chọn giá cả phải chăng và dễ thiết lập để xây
dựng một thiết bị IoT cơ bản được cho là thực hiện một hành động, chẳng hạn
như đọc dữ liệu cảm biến độ ẩm. Cộng đồng Arduino là một trong những cộng
đồng lâu đời nhất trong lĩnh vực này, vì vậy sẽ khơng thiếu sự hỗ trợ hoặc tài
nguyên. Trên hết, chức năng của Arduino có thể dễ dàng mở rộng với các tấm
chắn trên đầu và nhiều chân đầu vào / đầu ra có mục đích chung kỹ thuật số và
tương tự.
Các board Arduino phổ biến:









Arduino Diecimila

Arduino Duemilanove
Arduino UNO
Arduino Leonardo
Arduino Mega
Arduino MEGA 2560 R3
Arduino Nano
Arduino Due

 LilyPad Arduino

 Espressif: ESP8266, ESP32, ESP8285
Espressif có thể khơng phải là nền tảng đầu tiên trong danh sách nền tảng
IoT, nhưng có thể là lựa chọn đầu tiên cho sự phát triển IoT công nghiệp. Vấn đề
là, một trong những tính năng hấp dẫn nhất của phần cứng của Espressif là tuổi
thọ và sự mạnh mẽ, đây là một lợi ích tuyệt vời cho các thiết bị IoT cần phải


chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt hoặc được đặt ở các vị trí xa. Ví dụ, loạt bo
mạch phổ biến nhất - ESP8266 và ESP32 có bảo đảm tuổi thọ 12 năm.
Ngoài phần cứng đáng tin cậy và bộ công cụ phát triển đa năng, nền tảng
Espressif IoT cung cấp hệ sinh thái phát triển phần mềm IoT, không gian hỗ trợ
và giao tiếp dành cho nhà phát triển cũng như nhiều công cụ và ứng dụng để xây
dựng nguyên mẫu IoT.

Hình 2. 6: Các board mạch dựa trên ESP8266
ESP8266 là một wifi SOC (system on a chip) được phát triển bởi Espressif
Systems – một công ty thiết kế chip nổi tiếng của Trung Quốc. Board majhc
ESP8266 được tích hợp với đầy đủ các tính năng về internet. Điểm mạnh của
sản phẩm này là chúng có kích thước rất nhỏ gọn với mức giá khiêm tốn (tầm
2$). Tuy rằng các chân điều khiển của ESP8266 khá hạn chế hơn so với các

board Arduino khác nhưng với bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý cao và đặc biệt là tích
hợp 1 kết nối không thể thiếu trong giải pháp IoT là kết nối WiFi so với Arduino
thì đây là sự lựa chọn tuyệt vời cho những ai triển khai dự án IoT. Chính vì vậy
khi vừa ra đời, Esp8266 đã nhanh chóng trở nên phổ biến và được nhiều người
tin dùng.
ESP32 là một module với nhiều tính năng cải tiến hơn các module dịng
ESP8266 khi hỗ trợ thêm các tính năng Bluetooth và Bluetooth Low Energy
(BLE) bên cạnh tính năng WiFi. Sản phẩm sử dụng chip ESP32-D0WDQ6 với 2
CPU có thể được điều khiển độc lập với tần số xung clock lên đến 240 MHz.
Module hỗ trợ các chuẩn giao tiếp SPI, UART, I2C và I2S và có khả năng kết


nối với nhiều ngoại vi như các cảm biến, các bộ khuếch đại, thẻ nhớ (SD card),
…
ESP8285 là module phát triển từ ESP8266. ESP8285 khơng có IC flash
ngồi mà tích hợp sẵn bộ nhớ flash 1MB nhờ đó giúp cho module có kích thước
nhỏ gọn như một đồng xu. Với khả năng kết nối Wifi hồn chỉnh, ESP8285 có
thể xây dựng một ứng dụng độc lập hoặc làm việc như một Station khi kết nối
với một bộ vi điều khiển thông qua giao tiếp SPI/SDIO hay I2C/UART. Hoạt
động ở điện áp 3.3V và khơng có chân EN nên sẽ đơn giản hóa việc sử dụng
module.

 Raspberry Pi
Raspberry Pi là một câu chuyện khác. Pis ban đầu là những chiếc máy tính
nhỏ hồn chỉnh với nhiều tùy chọn kết nối, bộ xử lý và bộ nhớ lưu trữ lên đến
8GB. Nó mạnh mẽ và nhanh hơn nhiều so với các bo mạch IoT khác và có thể
xử lý các chức năng phức tạp bao gồm phát trực tuyến âm thanh và video nặng
dữ liệu.
Cũng giống như Arduino, Raspberry Pi có cộng đồng riêng, bộ phụ kiện,
hướng dẫn thiết lập và khắc phục sự cố và nhiều tài nguyên dành cho các nhà

phát triển. Tuy nhiên, Raspberry Pi là phần cứng mã nguồn đóng, vì vậy để xây
dựng một ứng dụng dựa trên Pi, bạn sẽ cần sử dụng các bo mạch, phụ kiện và bộ
dụng cụ do nhà sản xuất cung cấp.
Một trong những câu hỏi đầu tiên được đưa ra là Raspberry Pi có điểm khác
biệt gì với các bảng mạch nhúng khác như Arduino, Atmel MCU hay Tessel.
Raspberry Pi là một máy tính đơn đầy đủ chức năng với một bộ xử lý
Broadcom, trong khi hệ thống khác có nền tảng là máy tính vật lý dựa trên vi
điều khiển. Trên Raspberry Pi, bạn có thể chạy hệ điều hành như Linux,
FreeBSD, và thậm chí là Windows 10 từ thẻ nhớ microSD. Kết nối Pi với thiết
bị ngoại vi: bàn phím,chuột, và màn hình, ta xây dựng được giao diện người
dùng với đồ họa đầy đủ trên nền tảng hệ điều hành cài đặt. Chúng ta có thể coi
Raspberry Pi là một máy tính chi phí thấp với các chân vào ra I/O có thể lập
trình, qua đó bằng việc kết nối với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, linh kiện
điều khiển, chúng ta có thể xây dựng một concept về hệ thống IoT như một ngôi
nhà thơng minh với chi phí chấp nhận được.