Luận văn thạc sĩ nghiên cứu iot trong nông nghiệp công nghệ cao

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.12 MB, 107 trang )

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN HẢI
NGHIÊN CỨU IOT TRONG NÔNG NGHIỆP
CÔNG NGHỆ CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

THÁI NGUYÊN – 2020
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN HẢI
NGHIÊN CỨU IOT TRONG NÔNG NGHIỆP
CÔNG NGHỆ CAO
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60.52.02.03

HỌC VIÊN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

NGUYỄN VĂN HẢI

PGS.TS ĐÀO HUY DU

KHOA CHUYÊN MÔN
TRƯỞNG KHOA

THÁI NGUYÊN – 2020
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Nguyễn Văn Hải
Sinh ngày: 10/10/1981
Học viên lớp cao học CHK20KTĐT – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
–

Đại học Thái Nguyên.
Hiện đang công tác tại: Trường Cao Đẳng Kỹ Kỹ Thuật Công Nghiệp
Xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu IOT trong nông nghiệp công nghệ cao”

do Thầy giáo PGS.TS. Đào Huy Du hướng dẫn là cơng trình nghiên cứu của riêng
tơi. Tất cả tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.
Tác giả xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận văn đúng như nội
dung trong đề cương và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn. Nếu sai tơi hồn toàn
chịu trách nhiệm trước hội đồng khoa học và trước pháp luật.
Thái Nguyên, ngày 28 tháng 3 năm
2020
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, được sự động viên, giúp
đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Đào Huy Du, luận văn với
đề tài “Nghiên cứu IOT trong nông nghiệp cơng nghệ cao” đã hồn thành.

Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Đào Huy Du đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tơi
hồn thành luận văn này.
Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp và đặc biệt là các Thầy, cô trong Khoa
Điện tử đã giúp đỡ tơi trong q trình học tập cũng như thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên,
khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện và hồn
thành luận văn này./.
Thái Nguyên, ngày 28 tháng 3 năm
2020
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

MỤC LỤC
MỤC LỤC…………………………………………………………………………………………………iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH…………………………………………………………………………… vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT…………………………………………………………….. ix
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………………………………. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU………………………….. 2
1.1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài…………………………………………..2
1.1.1. Trên thế giới………………………………………………………………………………….2
1.1.2. Tình hình trong nước……………………………………………………………………..5
1.2. Tính cấp thiết của luận văn………………………………………………………………….6
1.3. Phạm vi nghiên cứu của luận văn…………………………………………………………7
1.4. Mục tiêu của luận văn………………………………………………………………………..7
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ INTERNET OF THINGS…………….8
2.1. Tổng quan về Internet of Things………………………………………………………….8
2.1.1. Giới thiệu về mơ hình Internet of Things (IoT)…………………………………..8
2.1.1.1.IoT…………………………………………………………………………………….. 8
2.1.1.2.Xu hướng và tính chất của IoT………………………………………………. 9
2.1.1.2.1.Sự thông minh………………………………………………………………….. 9
2.1.1.2.2.Kiến trúc dựa trên sự kiện…………………………………………………. 10
2.1.1.2.3.Là một hệ thống phức tạp…………………………………………………. 10
2.1.1.2.4.Kích thước……………………………………………………………………… 10
2.1.1.2.5.Vấn đề khơng gian, thời gian…………………………………………….. 10
2.1.1.2.6.Luồng năng lượng mới……………………………………………………… 10
2.1.1.3. Những thách thức ảnh hưởng đến sự phát triển của mơ hình IoT 11
2.1.1.3.1.Chưa có sự chuẩn hóa………………………………………………………. 11
2.1.1.3.2.Hàng rào subnetwork……………………………………………………….. 11
2.1.1.3.3.Chi phí phát triển mạng…………………………………………………….. 12
2.1.2. Các cơng nghệ thành phần……………………………………………………………. 12
2.1.2.1. Hệ thống nhúng (Embedded Sstems)……………………………………. 13
2.1.2.1.1.Định nghĩa……………………………………………………………………… 13

2.1.2.1.2.Đặc điểm………………………………………………………………………… 13
2.1.2.1.3.Kiến trúc phần mềm của hệ thống nhúng…………………………….. 14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

2.1.2.2.Mạng cảm biến không dây và mạng cảm biến rộng khắp (Wireless
Sensor and Ubiquitous Sensor Networks )………………………………………… 14
2.1.2.3. Máy tính di động(Mobile Computing)………………………………….. 15
2.1.2.4.Mạng máy tính (Computer Networking)………………………………… 17
2.1.3.Cấu trúc mạng mở rộng…………………………………………………………………. 18
2.1.4.Các mơ hình ứng dụng của IoT………………………………………………………. 19
2.1.4.1.Lưới điện thơng minh…………………………………………………………. 20
2.1.4.2.Nhà thơng minh…………………………………………………………………. 20
2.1.4.3.Tự động hóa tịa nhà…………………………………………………………… 21
2.1.4.4.Mạng các thành phố và đơ thị thơng minh………………………………22
2.1.4.5.Hệ thống giao thông thông minh…………………………………………… 22
2.1.5.Phần cứng và phần mềm của một node mạng trong mơ hình ứng dụng
IoT…………………………………………………………………………………………………….. 23
2.1.5.1.Phần cứng…………………………………………………………………………. 23
2.1.5.2.Phần mềm…………………………………………………………………………. 23
2.2.Kiến trúc tham chiếu của IoT…………………………………………………………….. 24
2.2.1.Tổng quan…………………………………………………………………………………… 24
2.2.2.Phân loại thiết bị IoT và phương thức kết nối Internet………………………..25
2.2.3.Các yêu cầu của kiến trúc tham chiếu cho IoT………………………………….. 26
2.2.4.Mơ hình tham chiếu của IoT………………………………………………………….. 27
2.2.4.1.Lớp thiết bị (Devices)…………………………………………………………. 28
2.2.4.2.Lớp truyền thông (Communications)…………………………………….. 28
2.2.4.3. Lớp hợp nhất/Bus (Aggregation/ Bus)………………………………….. 29

2.2.4.4. Lớp xử lý sự kiện và phân tích (Event Processing and
Analytics)……………………………………………………………………………………. 29
2.2.4.5. Lớp truyền thơng ngồi (External Communication)………………..30
2.2.4.6. Lớp quản lý thiết bị (Device Management)……………………………30
2.2.4.7. Lớp quản lý định danh và truy nhập (Identity and Access
Management)……………………………………………………………………………….. 30
2.3.Giới thiệu về điện toán đám mây………………………………………………………… 30
2.3.1.Giới thiệu chung………………………………………………………………………….. 30
2.3.2.Các đặc điểm……………………………………………………………………………….. 33
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

2.3.2.1.Tự sửa chữa………………………………………………………………………. 33
2.3.2.2.Nhiều người sử dụng…………………………………………………………… 33
2.3.2.3.Khả năng mở rộng tuyến tính……………………………………………….. 33
2.3.2.4.Hưởng dịch vụ…………………………………………………………………… 33
2.3.2.5.Điều khiển SLA (Service level agreement)…………………………….. 33
2.3.2.6. Khả năng ảo hóa……………………………………………………………….. 34
2.3.2.7. Linh hoạt………………………………………………………………………….. 34
2.4. Các công nghệ truyền thông trong IoT……………………………………………….. 34
2.4.1. Radio Frequency Identification (RFID)………………………………………….. 34
2.4.2. Bluetooth……………………………………………………………………………………. 35
2.4.3. Zigbee……………………………………………………………………………………….. 37
2.4.4. Wifi…………………………………………………………………………………………… 41
2.4.5.RF Links…………………………………………………………………………………….. 43
2.4.6. Mạng di động: Internet di động (Cellular Networks: The Mobile
Internet)……………………………………………………………………………………………… 43
2.4.7. Truyền thơng có dây (Wired Communication)…………………………………. 44

2.4.8. Lựa chọn công nghệ truyền thông cho IoT………………………………………. 45
CHƯƠNG 3. CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TƯỚI TRONG NÔNG NGHIỆP
THÔNG MINH…………………………………………………………………………………………. 47
3.1.Cơ sở lý thuyết áp dụng tính tốn chế độ tưới………………………………………. 47
3.1.1.Phương trình cân bằng nước tưới……………………………………………………. 47
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TƯỚI CHÈ TỰ ĐỘNG……53
4.1.Kỹ thuật tưới phun mưa…………………………………………………………………….. 53
4.2. Lựa chọn loại vòi phun…………………………………………………………………….. 53
4.2.1. Phân loại vòi phun………………………………………………………………………. 53
4.2.2.Lựa chọn vòi phun……………………………………………………………………….. 54
4.3. Xác định cường độ phun mưa……………………………………………………………. 54
4.3.1. Xác định theo lý thuyết………………………………………………………………… 54
4.3.2. Xác định theo số liệu thực đo ngoài hiện trường………………………………. 55
4.3.3.Độ đồng đều của tưới phun mưa…………………………………………………….. 56
4.4.Kỹ thuật bố trí vịi phun…………………………………………………………………….. 56
4.4.1. Sơ đồ bố trí vịi phun……………………………………………………………………. 56
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

4.4.2. Tính tốn số vịi phun và thời gian tưới một lần ………………………………..
4.4.3. Khoảng cách giữa các vòi phun ……………………………………………………….
4.4.4. Bố trí đường ống ……………………………………………………………………………
4.4.5.Tính tốn thủy lực đường ống ………………………………………………………….
4.5. Xác định lưu lượng và cột nước thiết kế cho máy bơm, động cơ ……………..
4.5.1. Lưu lượng thiết kế …………………………………………………………………………
4.5.2. Cột nước thiết kế …………………………………………………………………………..
4.6. Thiết kế mơ hình tưới chè áp dụng công nghệ tưới phun mưa tự động …….
4.6.1. Vùng nghiên cứu: ………………………………………………………………………….

4.6.2. Xác định công suất động cơ ……………………………………………………………
4.6.3. Thiết kế hệ thống lưu trữ nước tưới………………………………………………….
4.7.Lựa chọn thiết bị trong hệ thống điều khiển giám sát hệ thống tưới chè tự động
66
4.7.1. Hệ thống cảm biến độ ẩm đất ………………………………………………………….
4.7.2.Phương thức truyền thông ……………………………………………………………….
4.7.3.Thiết kế bộ điều khiển tưới nước tự động cho cây chè ………………………..
4.7.3.1. Mơ hình tổng thể hệ thống tưới tự động ……………………………………
4.7.3.2. Sơ đồ mạch nguyên lý và các thiết bị trong hệ thống ………………..
4.7.4.Thiết kế phần mềm điều khiển hệ thống tưới tự động dựa trên độ ẩm và
nhiệt độ …………………………………………………………………………………………………
4.7.4.1.Chương trình chính điều khiển hệ thống ……………………………………
4.7.4.2.Chương trình điều khiển thiết bị ………………………………………………..
4.7.4.3. Chương trình điều khiển và kiểm tra trạng thái thiết bị ……………..
4.7.4.4. Chương trình chính điều khiển thiết bị qua tin nhắn………………….
4.7.4.5. Chương trình chính Gửi/Nhận dữ liệu và giải mã địa chỉ ………….
4.7.5.Hệ thống điều khiển tưới chè dựa vào độ ẩm và nhiệt độ. ……………………
4.8. Kết luận chương 4 ……………………………………………………………………………..
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ …………………………………………………………………
1. Kết quả nghiên cứu đã đạt được …………………………………………………………….
3. Hướng phát triển của luận văn ………………………………………………………………

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Mơ hình IoT trong nơng nghiệp cơng nghệ cao………………………………….. 8
Hình 2.2. Mơ hình các cơng nghệ thành phần của IoT…………………………………….. 12

Hình 2.3. Mơ hình hệ thống nhúng giám sát điều khiển từ xa…………………………… 13
Hình 2.4. Mơ hình mạng cảm biến chuyển tiếp thơng tin đến trạm gốc………………14
Hình 2.5. Mơ hình Mobile Computing………………………………………………………….. 16
Hình 2.6. Mơ hình Computing Netwworking…………………………………………………. 17
Hình 2.7. Mơ hình mạng mở rộng………………………………………………………………… 18
Hình 2.8. Mơ hình TCP/IP………………………………………………………………………….. 19
Hình 2.9. Kiến trúc phần cứng của hai đối tượng thông minh được trang bị các loại
thiết bị truyền thơng khác nhau……………………………………………………………………. 23
Hình 2.10. Cấu phần của IoT………………………………………………………………………. 24
Hình 2.11. Hai mơ hình kết nối của thiết bị IoT……………………………………………… 26
Hình 2.12. Mơ hình tham chiếu của IoT………………………………………………………… 27
Hình 2.13. Mơ hình của điện tốn đám mây…………………………………………………… 32
Hình 2.14. Cơ chế hoạt động của thẻ RFID……………………………………………………. 34
Hình 2.15. Một loại thẻ chip RFID phổ biến………………………………………………….. 35
Hình 2.16. Hình ảnh module Bluetooth HC05……………………………………………….. 36
Hình 2.17. Mơ hình mạng Zigbee………………………………………………………………… 39
Hình 2.18. Cấu trúc của Zigbee……………………………………………………………………. 40
Hình 2.19. Mơ hình thu phát song Wifi…………………………………………………………. 42
Hình 2.20. Module GPRS…………………………………………………………………………… 44
Hình 4. 1. Các sơ đồ bố trí vịi phun mưa………………………………………………………. 57
Hình 4. 2. Cắt dọc một đường ống tưới phun mưa cho chè……………………………….59
Hình 4. 3. Cảm biến độ ẩm đất (Moisture Sensor)………………………………………….. 66
Hình 4.4. Module Sim 900A……………………………………………………………………….. 68
Hình 4.5. Sơ đồ khối hệ thống tưới nước tự động…………………………………………… 70
Hình 4.6. Sơ đồ mạch tổng thể của hệ thống………………………………………………….. 71
Hình 4.7. Hệ thống Simatic S7 1200…………………………………………………………… 71
Hình 4.8.CPU SIMATIC S7-1200……………………………………………………………….. 72
Hình 4.9. CPU và các Module mở rộng Modules mở rộng tín hiệu vào/ra:…………74
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 4.10. Sơ đồ giải thuật chương trình chính………………………………………………. 78
Hình 4.11. Sơ đồ giải thuật chương trình điều khiển thiết bị chấp hành………………79
Hình 4.12. Sơ đồ giải thuật chương trình điều khiển Bật thiết bị chấp hành………..80
Hình 4.13. Sơ đồ giải thuật chương trình điều khiển Tắt thiết bị chấp hành…………80
Hình 4.14. Sơ đồ giải thuật chương trình kiểm tra trạng thái các thiết bị…………….81
Hình 4.15. Giải thuật gửi nhận tin nhắn………………………………………………………… 82
Hình 4.16. Giải thuật chương trình Nhận dữ liệu……………………………………………. 83
Hình 4.17. Giải thuật chương trình Gửi dữ liệu………………………………………………. 83
Hình 4.18. Giải thuật chương trình giải mã địa chỉ…………………………………………. 84

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

API – Giao diện lập trình ứng dụng (Application Programming Interface)
IERC – Trung tâm Nghiên cứu IoT châu Âu (European Internet of Things
Research Cluster)
IoT –

Internet vạn vật (Internet of Things )

LTE – Tiến hóa dài hạn (Long Term Evolution)
M2M –

Máy – Máy (tương tác) (Machine-to-Machine)

MEMS – Hệ thống vi cơ điện tử (Micro-Electro-Mechanical Systems)
PLC – Bộ điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller),
RFID – Nhận dạng bằng tần số vơ tuyến (Radio-frequency identification)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay khoa học cơng nghệ ngày càng phát triển, con người ngày càng chế
tạo ra được nhiều các vật dụng thông minh hơn, hiện đại hơn. Từ đó có thể tối ưu
hóa các nhu cầu của con người một cách dễ dàng hơn. Mỗi giai đoạn phát triển của
lịch sử thế giới đều gắn liền với những cuộc cách mạng về khoa học kĩ thuật.Và
ngày nay, cuộc cách mạng Internet of Things đã tạo nên những thay đổi đáng kể
cho cuộc sống con người ở hiện tại và trong tương lai.
Internet of Things được ứng dụng vào rất nhiều mặt của cuộc sống. Ứng
dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, giáo dục, y tế… Đặc biệt là ứng dụng trong
việc giám sát sự thay đổi của môi trường, và việc thu thập và đánh giá nhiệt độ độ
ẩm mơi trường là một phần trong đó.Việc giám sát được nhiệt độ, độ ẩm môi
trường thông qua internet là một điều mang tính ứng dụng cao. Nhiệt độ, độ ẩm là
một trong những đại lượng vật lý được quan tâm nhiều do nó có vai trị quyết định
trong nhiều tính chất của vật chất. Vì thế luận văn: “Ứng dụng công nghệ
Internet of Things trong nông nghiệp thông minh” đảm bảo tính cấp thiết, quan
trọng mà xã hội phát triển đặt ra. Luận văn có bố cục như sau:
Chương 1. Tổng quan.
Chương 2. Giới thiệu về Công nghệ Internet of Things.
Chương 3. Cơ sở ứng dụng công nghệ tưới trong nông nghiệp thông

minh Chương 4. Thiết kế và lắp đặt hệ thống tưới chè tự
động

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
Với sự phát triển của Internet, smartphone và đặc biệt là các thiết bị cảm
biến, Internet of Things (IoT) đang trở thành xu hướng mới của thế giới. IoT được
định nghĩa là những vật dụng có khả năng kết nối Internet. Bạn vào nhà, mở khóa
cửa, đèn sẽ tự động sáng chỗ bạn đứng, điều hòa sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ,
nhạc sẽ tự động bật để chào đón bạn… những điều chỉ có trong phim khoa học
viễn tưởng, đang dần trở thành hiện thực với công nghệ IoT.
Việc giám sát được nhiệt độ, độ ẩm môi trường là một vấn đề rất quan trọng
trong các ngành công nghiệp cũng như nông nghiệp, và thật là tuyệt vời nếu ở bất
kỳ nơi đâu và lúc nào nếu bạn có internet thì bạn đề có thể làm được điều đó. Cơng
nghệ Internet of Things khiến điều này trở lên dễ dàng hơn.
Nhiệt độ, độ ẩm là một trong những đại lượng vật lý được quan tâm nhiều do
nó có vai trị quyết định trong nhiều tính chất của vật chất. Một trong những đặc
điểm của nhiệt độ là làm thay đổi liên tục các đại lượng chịu sự ảnh hưởng của nó,
ví dụ như áp suất, thể tích của một chất khí. Nó cũng là yếu tố ảnh hưởng rất lớn
đến chính con người chúng ta và tất cả sự sống trên trái đất. Ngày nay khi nền
công nghiệp phát triển mạnh, sản phẩm tạo ra ngày càng phong phú thì nhu cầu
lưu trữ hàng hóa trong các nhà kho càng lớn.Việc kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm khi
bảo quản, lưu trữ sản phẩm công– nông nghiệp trong các nhà kho là rất quan trọng.
Cũng giống như vậy, trong các phịng thí nghiệm trong bệnh viện, trong các nhà
kính trồng cây cảnh, khu sản xuất rau sạch…việc đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm cũng là

yếu tố quan trọng quyết đến đến chất lượng sản phẩm…
1.1.1. Trên thế giới
Thế giới đang chuyển mình mạnh mẽ trước xu thế “Internet of Things” (IoT).
Tới năm 2021, dự kiến sẽ có 28 tỉ thiết bị kết nối trong đó có 15 tỉ thiết bị kết nối
IoT.
Theo báo cáo Ericsson Mobility Report, tới năm 2021, dự kiến sẽ có 28 tỉ
thiết bị kết nối trong đó có 15 tỉ thiết bị kết nối IoT bao gồm thiết bị M2M
(machine-to-machine) như đồng hồ đo thông minh, cảm biến trên đường, địa điểm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

bán lẻ, các thiết bị điện tử tiêu dùng như ti vi, đầu DVR, thiết bị đeo. 13 tỉ còn lại
là điện thoại di động, máy tính xách tay PC, máy tính bảng.
IDC dự kiến năm 2019, tồn cầu sẽ chi 1.300 tỉ đô la Mỹ cho IoT. Tới năm
2020, theo dự đốn của Gartner thì giá trị gia tăng do IoT mang lại sẽ là 1.900 tỉ đô
la Mỹ. Và theo McKinsey, tới năm 2025 IoT sẽ đóng góp vào nền kinh tế tồn cầu
là 11.000 tỉ đơ la Mỹ.
Tới năm 2021, dự kiến số thuê bao sẽ lên tới 9,1 tỉ. Số thuê bao này cao hơn
số dân bởi mỗi người có thể sở hữu nhiều thiết bị. Trong các kết nối IoT như vậy,
sẽ có bao gồm cả những có đăng ký thuê bao SIM/eSIM được gắn ngay trong thiết
bị và cả những thiết bị như điện tử tiêu dùng không cần dùng SIM (Non-SIM).
IoT đang diễn ra một cách mạnh mẽ. 50% doanh nghiệp đã bắt đầu triển khai
những dự án về IoT. IoT mang lại một cơ hội doanh thu cho rất nhiều ngành và
những giải pháp đó bắt đầu thương mại hóa với tốc độ rất nhanh. Ngành dịch vụ
tiện ích, giao thơng, tịa nhà thông minh và các ngành bán lẻ là những ngành đi đầu
trong việc ứng dụng IoT.
Tháng 2 vừa qua IBM giới thiệu một công cụ phát triển mã nguồn mở mới
được gọi là Quarks. Công cụ này được cho là sẽ giúp các nhà sản xuất và nhà lập

trình phát triển ứng dụng của mình hiệu quả hơn, dựa trên dữ liệu từ các cảm biến
của thiết bị Internet of Things (IoT).
Ứng dụng của Quarks: Thực chất, Quarks dựa trên nền tảng các sản phẩm của
IBM Streams, một công cụ doanh nghiệp giúp xử lý lượng lớn các dữ liệu trực tiếp.
Nhưng Quarks khác biệt ở chỗ, nó được thiết kế từ đầu để cung cấp cho các nhà sản
xuất và nhà lập trình một cơng cụ mã nguồn mở, cho việc xây dựng các ứng dụng dựa
trên các thiết bị kết nối. Ý tưởng này là một biện pháp để họ tận dụng lợi thế để xử lý
dữ liệu trực tiếp từ các thiết bị IoT theo cách đơn giản và hiệu quả. Ví dụ, bạn có thể
theo dõi sức khỏe của một bệnh nhân tiểu đường với các thiết bị đeo trên người, hoặc
một nhân viên làm việc tại mỏ than với chiếc mũ bảo hiểm có gắn các cảm biến. Mỗi
tình huống này đều liên quan đến việc giám sát dữ liệu ngay khi cảm biến thu nhận
được, sau đó truy cập và truyền dữ liệu đó theo thời gian thực tới người hay thiết bị
cần thiết. Ví dụ, khi một cảm biến trên mũ bảo hiểm của người
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

thợ mỏ phát tín hiệu cảnh báo điều kiện khơng an tồn, họ cần được biết ngay lập
tức. Sẽ khơng thể có độ trễ khi thiết bị truyền dữ liệu về cơ sở dữ liệu của doanh
nghiệp, để so sánh với các dữ liệu khác. Trong khi các chương trình có thể tạo điều
kiện đẩy nhanh tốc độ giao tiếp giữa thiết bị và thiết bị, thiết bị và con người,
nhưng tiềm năng của chúng vẫn chưa kết thúc tại đây. Các phần mềm cịn có thể
gửi các dữ liệu về doanh nghiệp, để có thể so sánh được với lượng dữ liệu lớn hơn
thông qua các thiết bị tương tự theo thời gian. Ví dụ với một thiết bị y khoa, các
nhà nghiên cứu có thể xem làm thế nào một nhóm người phản ứng với phác đồ
điều trị theo thời gian, hay bác sỹ của các bệnh nhân có thể nhận dữ liệu một cách
thường xuyên để theo dõi sức khỏe của các bệnh nhân.
Thậm chí, các phần mềm có thể liên kết với nền tảng Watson Health của IBM,
để có thể đánh giá tập dữ liệu trong điều kiện y tế. Sau đó, nền tảng này sẽ gửi lại

phản hồi cho người bệnh hay bác sỹ để đưa ra phương pháp điều trị thích hợp.

Đại diện Ericsson cho biết, ngay từ đầu năm 2016, hãng này đã giới thiệu
giải pháp Connected Water với nhiệm vụ giám sát chất lượng nước dựa trên kết nối
4G/LTE và Internet of Things tại triển lãm CES (Mỹ). Ericsson và nhà mạng
AT&T hợp tác triển khai giải pháp giúp tổ chức bảo vệ sơng Chattahoochee ở
Atlanta kiểm sốt nước sơng và cảnh báo kịp thời về sự ô nhiễm. Lưu vực sông
này được sử dụng để cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho hơn 4.000 người dân.
Các thiết bị cảm biến đầu tiên được đặt ở khu vực đầu nguồn con sông tại Proctor
Creek. Dịng chảy của con sơng này ảnh hưởng tới hơn 60.000 người dân sinh
sống ở các khu công nghiệp, khu dân cư, cơng viên, trường học quanh đó.
Connected Water đặt những cảm biến giá thành rất thấp vào dịng nước trong hệ
thống sơng hồ. Chúng có vai trị đo và ghi nhận thời gian thực các thông số quan
trọng về chất lượng nước như độ sạch, lượng kim loại nặng và liên tục chuyển
thông số này qua đám mây và mạng di động thông qua công nghệ LTE Low Power
Wide Area (LSWA). Các thiết bị này có tuổi thọ pin rất lâu đảm bảo tính hiệu quả
lâu dài, giúp chính quyền địa phương giám sát hiệu quả và có hành động kịp thời,
nhanh chóng đối với các vấn đề ơ nhiễm nếu xảy ra.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Trên thế giới đã và đang nghiên cứu một số hệ thống, thiết bị đo nhiệt độ
trong tất cả các lĩnh vực có thể kể đến như :
Nhà chế tạo chip vi điều khiển hàng đầu thế giới – Atmel đã cho ra mắt dịng
chip đo nhiệt độ có tên gọi AT30TS750, truyền thông theo giao thức số với bộ nhớ
EEPROM tích hợp.
Alfredo Milani Comparetti đã cho ra đời phần mềm Speedfan theo dõi điện

áp, tốc độ quạt và nhiệt độ trong máy tính với màn hình phần cứng chip.
Tại Úc các nhà vật lý học thuộc Đại học Adelaide tun bố đã chế tạo thành
cơng nhiệt kế chính xác nhất thế giới.
Hãng Cypress Micro System đã cho ra đời cơng nghệ PSOC (Programmable
System On Chip) để có thể phát triển các thiết bị đo nhiệt độ dựa trên công nghệ
này.
1.1.2. Tình hình trong nước
Trước việc IoT phát triển mạnh mẽ trên thế giới, Việt Nam cũng là một nước
đón đầu xu thế mới. Ngày 13/11/2015, trong khuôn khổ hội nghị quốc tế với chủ
đề: Ứng dụng của Internet of Things cho đô thị thông minh và chất lượng cuộc
sống diễn ra tại khu công nghệ cao TP.HCM (SHTP), các ứng dụng IoT trong thực
tế, xu hướng công nghệ và thị trường của IoT, khởi nghiệp cùng IoT cùng khuyến
nghị của chuyên gia về phát triển trên nền tảng IoT tiếp tục được các nhà khoa học
và các chuyên gia trao đổi.
Tuy vậy, hiện chưa có ứng dụng IoT thực sự nào ảnh hưởng mạnh tới đời
sống xã hội trong nước. Với giao thông, trong thời gian tới một số ứng dụng như
thu phí khơng dừng, phạt nguội bằng camera dự báo sẽ phổ biến tại các thành phố
lớn như TP.HCM, Hà Nội. Các lĩnh vực tiềm năng như y tế điện tử, nông nghiệp
thông minh, bất động sản thơng minh sẽ cần thêm thời gian để có những ứng dụng
IoT phù hợp với Việt Nam.
Trong công nghiệp nội địa, sản phẩm IoT của doanh nghiệp trong nước hiện chỉ
đếm được trên đầu ngón tay như: sản phẩm chip vi mạch của Trung tâm Nghiên cứu
và đào tạo thiết kế vi mạch – ICDREC; hệ thống cảm ứng độ ẩm, nhiệt độ trong nông
nghiệp của công ty Mimosa tại hệ sinh thái khởi nghiệp cơng nghệ – khu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

công nghệ phần mềm đại học quốc gia TP.HCM; chương trình TUHOC STEM và

các dịch vụ trên nền OEP của cơng ty DTT (trụ sở chính tại Hà Nội).
Các hệ thống IoT tại Việt Nam hiện có đều là của các doanh nghiệp nước
ngoài, các doanh nghiệp trong nước mới chỉ tập trung vào các ứng dụng trên nền
tảng điện thoại di động, máy tính và cịn chưa khai thác hết tính thơng minh của
các hệ thống cảm biến hay khai thác dữ liệu big data. Và đặc biệt các thiết bị phần
cứng thì hầu hết là nhập khẩu như camera, thiết bị RFID, các cảm biến hóa học.
Giải pháp IoT không chỉ là phần mềm, phần cứng tiêu chuẩn (máy tính, điện
thoại) mà cịn là các phần cứng đặc thù như camera, RFID, cảm biến mơi trường…
Có thể thấy, các hệ thống này liên quan tới các ngành vật liệu, hóa học, sinh học,
vật lý, y tế và đây là cơ hội cho các ngành khoa học công nghệ tại Việt Nam phối
hợp để làm ra những ứng dụng hữu ích.
1.2. Tính cấp thiết của luận văn
Hiện nay trong đời sống cũng như xã hội việc ứng dụng công nghệ Internet of
Things là rất cần thiết, con người có thể điều khiển mọi thứ xung quanh mình nhanh
và hiệu quả hơn.Vì vậy vậy chúng ta tìm hiểu về nó là một điều thật sự đúng đắn.
Hiện nay trong đời sống và tất cả các lĩnh vực khác về kinh tế, quốc phịng, cơng
nghiệp, nơng nghiệp,… việc đo và cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm đóng vai trị hết sức quan
trọng vì nó liên quan đến chất lượng sản phẩm. Ví dụ như cảnh báo q nhiệt trong lị
luyện kim, cán thép, hệ thống đo nhiệt độ và độ ẩm mơi trường đất để phục vụ tưới
tiêu…. Do đó việc nghiên cứu và thiết kế các hệ thống đo và cảnh báo
nhiệt độ, độ ẩm ngày càng đòi hỏi độ chính xác cao đáp ứng nhu cầu của thị trường.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ và hệ thống thơng tin thì việc đo
và cảnh báo an toàn về nhiệt độ, độ ẩm sẽ được đảm bảo chính xác và từ đó kịp thời
hạn chế các hậu quả do nhiệt độ, độ ẩm gây ra ở mức thấp nhất. Các hệ thống đo và
cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm sẽ giúp cho con người chủ động hơn trong việc cảnh báo an
toàn cho các hệ thống dây chuyền, các kho bảo quản sản phẩm, cũng như cảnh báo
cho chính con người chúng ta. Do vậy việc thực hiện luận văn: Ứng dụng công nghệ
Internet of Things trong thu thập và đánh giá nhiệt độ, độ ẩm mơi trường đảm bảo tính
cấp thiết, quan trọng trong sự phát triển của thế giới hiện đại.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

1.3. Phạm vi nghiên cứu của luận văn
Luận văn ứng dụng công nghệ Internet of Things ứng dụng trong nông nghiệp
ở các trang trại cần sự đảm bảo về nhiệt độ độ ẩm( trang trại chăn nuôi gà, trồng
nấm, vườn ươm cây, lị ấm trứng…). Ứng dụng trong cơng nghiệp để đảm bảo tính
chính xác trong sản xuất. Sản phẩm cũng có thể được ứng dụng trong giám sát,
quan trắc, thời tiết môi trường. Dựa vào sự thay đổi của nhiệt độ độ ẩm mơi trường
theo thời gian để có những dự báo cũng như biện pháp phù hợp với khu vực cần
khảo sát thực nghiệm.
1.4. Mục tiêu của luận văn
Luận văn ứng dụng công nghệ Internet of Thing trong nơng nghiệp thơng
minh có mục tiêu cần đạt được là:
Nghiên cứu và tìm hiểu lý thuyết chung về cơng nghệ Internet of
Things
–

Ứng dụng công nghệ Internet of Things vào việc thiết kế thi công sản phẩm

thu thập và đánh giá nhiệt độ, độ ẩm môi trường để điều khiển các thơng số mơi

trường cần thiết.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ INTERNET OF THINGS
2.1. Tổng quan về Internet of Things
2.1.1. Giới thiệu về mô hình Internet of Things (IoT)
2.1.1.1.IoT
IoT (Internet of Things) là một mạng lưới gồm các đối tượng có khả năng kết
nối Internet và tác động qua lại giữa các dịch vụ web.
IoT không chỉ là các máy “giao tiếp” với nhau mà còn nhiều thứ khác nữa,
bao gồm khả năng thay đổi hoàn toàn thế giới, cả trong cuộc sống và cách chúng ta
cảm nhận trong thực tế.

Hình 2.1. Mơ hình IoT trong nông nghiệp công nghệ cao
IoT là thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết
(identifiable) cũng như chỉ sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang tính kết
nối. Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông là một 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 không dây dùng sóng radio)
cũng như một số loại cảm biến khác. IoT sau đó cũng được dùng nhiều trong các
ấn phẩm đến từ các hãng và nhà phân tích.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Vào tháng 6 năm 2009, Ashton từng cho biết rằng “hiện nay máy tính – và
Internet gần như phụ thuộc hoàn toàn vào con người để chuyển tải dữ liệu. Gần
như tất cả trong số 50 Petabyte dữ liệu đang có trên Internet (vào thời điểm đó)
đều được ghi lại hoặc tạo ra bởi con người chúng ta, thông qua các cách thức như
gõ chữ, nhấn nút, chụp ảnh, quét mã vạch… Con người chính là nhân tố quyết định
trong thế giới Internet hiện nay. Thế nhưng con người lại có nhiều nhược điểm:
chúng ta chỉ có thời gian hạn chế, khả năng tập trung và độ chính xác cũng ở mức

thấp so với máy móc. Điều đó có nghĩa là chúng ta không giỏi trong việc thu thập
thông tin về thế giới xung quanh, và đây là một vấn đề lớn.
Một quan điểm khác lại cho rằng, IoT gồm các đối tượng thơng minh có thể
được điều khiển và tương tác với những đối tượng có thể đáp ứng tương tác từ xa,
hay có thể làm việc độc lập nhằm cung cấp các dịch vụ và giải pháp mà không cần
sự can thiệp của con người.
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 cơng
nghệ. Trong những năm tiếp theo, bạn sẽ thấy ngày càng có nhiều thiết bị trên thị
trường. Những thách thức đang diễn ra là quản lý dữ liệu và chuyển sang IPv6
(IPv6 đã sẵn sàng và chạy với địa chỉ đã được cấp phát. IPv4 đã cạn kiệt và 2011
chỉ còn lại những địa chỉ cuối cùng).
2.1.1.2.Xu hướng và tính chất của IoT
2.1.1.2.1.Sự 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 khơng cần đến 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 dấu vết điện tử của con người khi chúng ta
tương tác với những thứ thơng 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.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

2.1.1.2.2.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.
2.1.1.2.3.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,
ngồi ra cịn bởi khả năng thêm vào các nhân tố mới.
2.1.1.2.4.Kích thước
Một mạng lưới IoT có thể chứa 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 người
trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả
năng theo dõi.
2.1.1.2.5.Vấn đề khơng 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 thơng tin được xử lý bởi con người.
Do đó những thông tin như địa điểm, thời gian, không gian của đối tượng khơng
mấy quan trọng bởi người xử lí thơng tin có thể quyết định các thơng tin này có
cần thiết hay khơng, 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 khơng hiệu quả. Ngồi 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 thác thức hiện nay.
2.1.1.2.6.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 cơng nghệ.
ARM đã “nhanh chân” trong việc nhận ra rằng, ổ đĩa có xu hướng sử dụng các
bộ vi điều khiển 32-bit là giải pháp cho những người có ý định thực hiện một số quyết
định của riêng họ theo một cách tự động. Gary tin rằng, khả năng của các bộ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

vi điều khiển này ngày càng tăng, điều này có nghĩa là người dùng có thể làm
những điều mà trước đây là bất khả.
Axel Pawlik, Giám đốc quản lý của RIPE NCC lý giải tại sao IPv6 cần thiết
cho tương lai của IoT, với IPv6 chúng ta sẽ có lượng địa chỉ phong phú và điều
này sẽ mở ra khả năng gán địa chỉ cho mỗi thiết bị (gadget) và chip. Các giải pháp
sẽ dễ dàng và đơn giản hơn, rõ ràng hơn, có thể phục hồi đến từng mục địa chỉ
riêng, và phạm vi phát triển vô cùng to lớn.
2.1.1.3. Những thách thức ảnh hưởng đến sự phát triển của mơ hình IoT
2.1.1.3.1.Chưa có sự chuẩn hóa
Sự chuẩn hóa ở đây được hiểu như là một ngôn ngữ giao tiếp 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 khơng thơi thì khơng có gì đảm bảo rằng các thiết bị biết cách
giao tiếp với nhau (ví dụ như bạn có thể đi từ Việt Nam đến Mỹ, nhưng khơng đảm
bảo rằng bạn có thể nói chuyện tới 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 cịn có như thế này hoạt động ổn bởi các máy chủ web, mail và FTP
thường khơng phải nói với nhau nhiều, khi cần, một phần mềm phiên dịch đơn
giản sẽ đứng ra làm trung gian để hai bên hiểu nhau. Còn với các thiết bị IoT,
chúng phải đảm đương rất nhiều thứ, phải nói chuyện với nhiều loại máy móc thiết
bị khác nhau. Đáng tiếc rằng hiện người ta chưa có nhiều sự đồng thuận về các
giao thức để IoT trao đổi dữ liệu.
2.1.1.3.2.Hàng rào 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 lí. Cách này cũng vẫn ổn, những thiết bị vẫn hồn tồn nói được
với nhau thơng qua chức năng phiên dịch của máy chủ. Thế nhưng mọi chuyện
không đơn giản như thế, cứ mỗi một mạng lưới như thế tạo thành một subnetwork
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

riêng, và vấn đề là các máy móc nằm trong subnetwork này không thể giao tiếp tốt
với subnetwork khác.
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 cơng nghệ khơng dây ngày nay. Cịn 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.
2.1.1.3.3.Chi phí phát triển mạng
Cách duy nhất để các thiết bị IoT có thể thật sự giao tiếp đó là khi có một
động lực kinh tế đẩy 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. Ví dụ: một cơng 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.
2.1.2. Các công nghệ thành phần

Hình 2.2. Mơ hình các cơng nghệ thành phần của IoT.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

2.1.2.1. Hệ thống nhúng (Embedded Sstems)

Hình 2.3. Mơ hình hệ thống nhúng giám sát điều khiển từ
xa 2.1.2.1.1.Định nghĩa
Hệ thống nhúng (Embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ thống có
khả năng tự trị được nhúng vào trong một mơi trường hay một hệ thống trung tâm.
Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các bài toán
chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực cơng nghiệp, tự động hố điều khiển, quan trắc
và truyền tin.
2.1.2.1.2.Đặc điểm
Các hệ thống nhúng được thiết kế để thực hiện một số nhiệm vụ chuyên dụng
chứ không phải đóng vai trị là các hệ thống máy tính đa chức năng. Một hệ thống
nhúng thường không phải là một khối riêng biệt mà là một hệ thống phức tạp nằm
trong thiết bị mà nó điều khiển. Phần mềm được viết cho các hệ thống nhúng được
gọi là firmware và được lưu trữ trong các chip bộ nhớ ROM hoặc bộ nhớ flash.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phần mềm thường chạy với số tài nguyên phần cứng hạn chế: khơng có bàn phím,
màn hình hoặc có nhưng với kích thước nhỏ, dung lượng thấp.
2.1.2.1.3.Kiến trúc phần mềm của hệ thống nhúng
–

Vịng lặp kiểm sốt đơn giản.

–

Hệ thống ngắt điều khiển.

–

Đa nhiệm tương tác.

–

Đa nhiệm ưu tiên.

–

Vi nhân ( Microkernel) và nhân ngoại (Exokernel).

–

Nhân khối ( Monolithic kernels ).

2.1.2.2.Mạng cảm biến không dây và mạng cảm biến rộng khắp (Wireless
Sensor and Ubiquitous Sensor Networks )

Hình 2.4. Mơ hình mạng cảm biến chuyển tiếp thông tin đến trạm gốc.
Mạng cảm biến không dây đã phát triển từ ý tưởng rằng các cảm biến khơng
dây nhỏ có thể được sử dụng để thu thập thông tin từ các môi trường vật lý trong
một số lượng lớn các trường hợp khác nhau, từ theo dõi cháy rừng và quan sát
động vật để quản lý nông nghiệp và giám sát công nghiệp. Mỗi một cảm biến
không dây truyền thông tin tới một trạm gốc. Cảm biến giúp đỡ lẫn nhau để

chuyển tiếp thông tin đến các trạm cơ sở.
Công việc đầu tiên trong các mạng cảm biến khơng dây được hình dung là
mạng cảm biến được cấu tạo thành các bụi thông minh (smart dust). Smart dust sẽ
gồm một số lượng lớn của các hệ thống điện siêu nhỏ với khả năng cảm biến, tính
tốn, và thơng tin liên lạc. Nó sẽ được trải rộng trên một khu vực nơi thành một
hiện tượng, chẳng hạn như độ ẩm, nhiệt độ, đã được đo. Bởi vì các vết bụi sẽ rất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

KHOA CHUYÊN MÔNTRƯỞNG KHOATHÁI NGUYÊN – 2020S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnLỜI CAM ĐOANTên tôi là : Nguyễn Văn HảiSinh ngày : 10/10/1981 Học viên lớp cao học CHK20KTĐT – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệpĐại học Thái Nguyên. Hiện đang công tác làm việc tại : Trường CĐ Kỹ Kỹ Thuật Công NghiệpXin cam kết ràng buộc : Đề tài “ Nghiên cứu IOT trong nông nghiệp công nghệ cao ” do Thầy giáo PGS.TS. Đào Huy Du hướng dẫn là cơng trình nghiên cứu và điều tra của riêngtơi. Tất cả tài liệu tìm hiểu thêm đều có nguồn gốc, nguồn gốc rõ ràng. Tác giả xin cam kết ràng buộc toàn bộ những nội dung trong luận văn đúng như nộidung trong đề cương và nhu yếu của thầy giáo hướng dẫn. Nếu sai tơi hồn toànchịu nghĩa vụ và trách nhiệm trước hội đồng khoa học và trước pháp lý. Thái Nguyên, ngày 28 tháng 3 năm2020Tác giả luận vănNguyễn Văn HảiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnLỜI CẢM ƠNSau một thời hạn điều tra và nghiên cứu và thao tác tráng lệ, được sự động viên, giúpđỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Đào Huy Du, luận văn vớiđề tài “ Nghiên cứu IOT trong nông nghiệp cơng nghệ cao ” đã hồn thành. Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn thâm thúy đến : Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Đào Huy Du đã tận tình hướng dẫn, giúp sức tơihồn thành luận văn này. Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp và đặc biệt quan trọng là những Thầy, cô trong KhoaĐiện tử đã trợ giúp tơi trong q trình học tập cũng như thực thi luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn bè bạn, đồng nghiệp và mái ấm gia đình đã động viên, khuyến khích, tạo điều kiện kèm theo giúp sức tôi trong suốt quy trình học tập, thực thi và hồnthành luận văn này. /. Thái Nguyên, ngày 28 tháng 3 năm2020Tác giả luận vănNguyễn Văn HảiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnMỤC LỤCMỤC LỤC ………………………………………………………………………………………………… iiiDANH MỤC HÌNH ẢNH …………………………………………………………………………… viiDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT …………………………………………………………….. ixLỜI NÓI ĐẦU ……………………………………………………………………………………………. 1CH ƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ………………………….. 21.1. Tình hình nghiên cứu và điều tra thuộc nghành nghề dịch vụ đề tài ………………………………………….. 21.1.1. Trên quốc tế …………………………………………………………………………………. 21.1.2. Tình hình trong nước …………………………………………………………………….. 51.2. Tính cấp thiết của luận văn …………………………………………………………………. 61.3. Phạm vi điều tra và nghiên cứu của luận văn ………………………………………………………… 71.4. Mục tiêu của luận văn ……………………………………………………………………….. 7CH ƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ INTERNET OF THINGS. …………… 82.1. Tổng quan về Internet of Things …………………………………………………………. 82.1.1. Giới thiệu về mơ hình Internet of Things ( IoT ) ………………………………….. 82.1.1. 1. IoT …………………………………………………………………………………….. 82.1.1. 2. Xu hướng và đặc thù của IoT ………………………………………………. 92.1.1. 2.1. Sự mưu trí ………………………………………………………………….. 92.1.1. 2.2. Kiến trúc dựa trên sự kiện …………………………………………………. 102.1.1.2.3. Là một mạng lưới hệ thống phức tạp …………………………………………………. 102.1.1.2.4. Kích thước ……………………………………………………………………… 102.1.1.2.5. Vấn đề khơng gian, thời hạn …………………………………………….. 102.1.1.2.6. Luồng nguồn năng lượng mới ……………………………………………………… 102.1.1.3. Những thử thách ảnh hưởng tác động đến sự tăng trưởng của mơ hình IoT 112.1.1.3.1. Chưa có sự chuẩn hóa ………………………………………………………. 112.1.1.3.2. Hàng rào subnetwork ……………………………………………………….. 112.1.1.3.3. giá thành tăng trưởng mạng …………………………………………………….. 122.1.2. Các cơng nghệ thành phần ……………………………………………………………. 122.1.2.1. Hệ thống nhúng ( Embedded Sstems ) ……………………………………. 132.1.2.1.1. Định nghĩa ……………………………………………………………………… 132.1.2.1.2. Đặc điểm ………………………………………………………………………… 132.1.2.1.3. Kiến trúc ứng dụng của mạng lưới hệ thống nhúng …………………………….. 14S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vn2. 1.2.2. Mạng cảm biến không dây và mạng cảm ứng rộng khắp ( WirelessSensor and Ubiquitous Sensor Networks ) ………………………………………… 142.1.2.3. Máy tính di động ( Mobile Computing ) ………………………………….. 152.1.2.4. Mạng máy tính ( Computer Networking ) ………………………………… 172.1.3. Cấu trúc mạng lan rộng ra …………………………………………………………………. 182.1.4. Các mơ hình ứng dụng của IoT ………………………………………………………. 192.1.4.1. Lưới điện thơng minh …………………………………………………………. 202.1.4.2. Nhà thơng minh …………………………………………………………………. 202.1.4.3. Tự động hóa tịa nhà …………………………………………………………… 212.1.4.4. Mạng những thành phố và đơ thị thơng minh ……………………………… 222.1.4.5. Hệ thống giao thông vận tải mưu trí …………………………………………… 222.1.5. Phần cứng và ứng dụng của một node mạng trong mơ hình ứng dụngIoT …………………………………………………………………………………………………….. 232.1.5.1. Phần cứng …………………………………………………………………………. 232.1.5.2. Phần mềm …………………………………………………………………………. 232.2. Kiến trúc tham chiếu của IoT …………………………………………………………….. 242.2.1. Tổng quan …………………………………………………………………………………… 242.2.2. Phân loại thiết bị IoT và phương pháp liên kết Internet ……………………….. 252.2.3. Các nhu yếu của kiến trúc tham chiếu cho IoT ………………………………….. 262.2.4. Mơ hình tham chiếu của IoT ………………………………………………………….. 272.2.4.1. Lớp thiết bị ( Devices ) …………………………………………………………. 282.2.4.2. Lớp truyền thông online ( Communications ) …………………………………….. 282.2.4.3. Lớp hợp nhất / Bus ( Aggregation / Bus ) ………………………………….. 292.2.4.4. Lớp giải quyết và xử lý sự kiện và nghiên cứu và phân tích ( Event Processing andAnalytics ) ……………………………………………………………………………………. 292.2.4.5. Lớp truyền thơng ngồi ( External Communication ) ……………….. 302.2.4.6. Lớp quản trị thiết bị ( Device Management ) …………………………… 302.2.4.7. Lớp quản trị định danh và truy nhập ( Identity and AccessManagement ) ……………………………………………………………………………….. 302.3. Giới thiệu về điện toán đám mây ………………………………………………………… 302.3.1. Giới thiệu chung ………………………………………………………………………….. 302.3.2. Các đặc thù ……………………………………………………………………………….. 33S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vn2. 3.2.1. Tự thay thế sửa chữa ………………………………………………………………………. 332.3.2.2. Nhiều người sử dụng …………………………………………………………… 332.3.2.3. Khả năng lan rộng ra tuyến tính ……………………………………………….. 332.3.2.4. Hưởng dịch vụ …………………………………………………………………… 332.3.2.5. Điều khiển SLA ( Service level agreement ) …………………………….. 332.3.2.6. Khả năng ảo hóa ……………………………………………………………….. 342.3.2.7. Linh hoạt ………………………………………………………………………….. 342.4. Các công nghệ tiên tiến truyền thông online trong IoT ……………………………………………….. 342.4.1. Radio Frequency Identification ( RFID ) ………………………………………….. 342.4.2. Bluetooth ……………………………………………………………………………………. 352.4.3. Zigbee ……………………………………………………………………………………….. 372.4.4. Wifi …………………………………………………………………………………………… 412.4.5. RF Links …………………………………………………………………………………….. 432.4.6. Mạng di động : Internet di động ( Cellular Networks : The MobileInternet ) ……………………………………………………………………………………………… 432.4.7. Truyền thơng có dây ( Wired Communication ) …………………………………. 442.4.8. Lựa chọn công nghệ tiên tiến truyền thông online cho IoT ………………………………………. 45CH ƯƠNG 3. CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TƯỚI TRONG NÔNG NGHIỆPTHÔNG MINH. ………………………………………………………………………………………… 473.1. Cơ sở triết lý vận dụng tính tốn chính sách tưới ………………………………………. 473.1.1. Phương trình cân đối nước tưới ……………………………………………………. 47CH ƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TƯỚI CHÈ TỰ ĐỘNG …… 534.1. Kỹ thuật tưới phun mưa …………………………………………………………………….. 534.2. Lựa chọn loại vòi phun …………………………………………………………………….. 534.2.1. Phân loại vòi phun ………………………………………………………………………. 534.2.2. Lựa chọn vòi phun ……………………………………………………………………….. 544.3. Xác định cường độ phun mưa ……………………………………………………………. 544.3.1. Xác định theo triết lý ………………………………………………………………… 544.3.2. Xác định theo số liệu thực đo ngoài hiện trường ………………………………. 554.3.3. Độ đồng đều của tưới phun mưa …………………………………………………….. 564.4. Kỹ thuật sắp xếp vịi phun …………………………………………………………………….. 564.4.1. Sơ đồ sắp xếp vịi phun ……………………………………………………………………. 56S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vn4. 4.2. Tính tốn số vịi phun và thời hạn tưới một lần ……………………………….. 4.4.3. Khoảng cách giữa những vòi phun ………………………………………………………. 4.4.4. Bố trí đường ống …………………………………………………………………………… 4.4.5. Tính tốn thủy lực đường ống …………………………………………………………. 4.5. Xác định lưu lượng và cột nước phong cách thiết kế cho máy bơm, động cơ …………….. 4.5.1. Lưu lượng phong cách thiết kế ………………………………………………………………………… 4.5.2. Cột nước phong cách thiết kế ………………………………………………………………………….. 4.6. Thiết kế mơ hình tưới chè vận dụng công nghệ tiên tiến tưới phun mưa tự động hóa ……. 4.6.1. Vùng nghiên cứu và điều tra : …………………………………………………………………………. 4.6.2. Xác định hiệu suất động cơ …………………………………………………………… 4.6.3. Thiết kế mạng lưới hệ thống tàng trữ nước tưới …………………………………………………. 4.7. Lựa chọn thiết bị trong mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển giám sát mạng lưới hệ thống tưới chè tự động664. 7.1. Hệ thống cảm ứng nhiệt độ đất …………………………………………………………. 4.7.2. Phương thức truyền thông online ………………………………………………………………. 4.7.3. Thiết kế bộ điều khiển và tinh chỉnh tưới nước tự động hóa cho cây chè ……………………….. 4.7.3. 1. Mơ hình tổng thể và toàn diện mạng lưới hệ thống tưới tự động hóa …………………………………… 4.7.3. 2. Sơ đồ mạch nguyên tắc và những thiết bị trong mạng lưới hệ thống ……………….. 4.7.4. Thiết kế ứng dụng tinh chỉnh và điều khiển mạng lưới hệ thống tưới tự động hóa dựa trên nhiệt độ vànhiệt độ ………………………………………………………………………………………………… 4.7.4. 1. Chương trình chính tinh chỉnh và điều khiển mạng lưới hệ thống …………………………………… 4.7.4. 2. Chương trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị ……………………………………………….. 4.7.4. 3. Chương trình điều khiển và tinh chỉnh và kiểm tra trạng thái thiết bị …………….. 4.7.4. 4. Chương trình chính điều khiển và tinh chỉnh thiết bị qua tin nhắn …………………. 4.7.4. 5. Chương trình chính Gửi / Nhận tài liệu và giải thuật địa chỉ …………. 4.7.5. Hệ thống điều khiển và tinh chỉnh tưới chè dựa vào nhiệt độ và nhiệt độ. …………………… 4.8. Kết luận chương 4 …………………………………………………………………………….. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ………………………………………………………………… 1. Kết quả điều tra và nghiên cứu đã đạt được ……………………………………………………………. 3. Hướng tăng trưởng của luận văn ……………………………………………………………… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnDANH MỤC HÌNH ẢNHHình 2.1. Mơ hình IoT trong nơng nghiệp cơng nghệ cao ………………………………….. 8H ình 2.2. Mơ hình những cơng nghệ thành phần của IoT …………………………………….. 12H ình 2.3. Mơ hình mạng lưới hệ thống nhúng giám sát tinh chỉnh và điều khiển từ xa …………………………… 13H ình 2.4. Mơ hình mạng cảm ứng chuyển tiếp thơng tin đến trạm gốc ……………… 14H ình 2.5. Mơ hình Mobile Computing ………………………………………………………….. 16H ình 2.6. Mơ hình Computing Netwworking …………………………………………………. 17H ình 2.7. Mơ hình mạng lan rộng ra ………………………………………………………………… 18H ình 2.8. Mơ hình TCP / IP. …………………………………………………………………………. 19H ình 2.9. Kiến trúc phần cứng của hai đối tượng người dùng mưu trí được trang bị những loạithiết bị truyền thơng khác nhau ……………………………………………………………………. 23H ình 2.10. Cấu phần của IoT ………………………………………………………………………. 24H ình 2.11. Hai mơ hình liên kết của thiết bị IoT ……………………………………………… 26H ình 2.12. Mơ hình tham chiếu của IoT ………………………………………………………… 27H ình 2.13. Mơ hình của điện tốn đám mây …………………………………………………… 32H ình 2.14. Cơ chế hoạt động giải trí của thẻ RFID. …………………………………………………… 34H ình 2.15. Một loại thẻ chip RFID phổ cập ………………………………………………….. 35H ình 2.16. Hình ảnh module Bluetooth HC05 ……………………………………………….. 36H ình 2.17. Mơ hình mạng Zigbee ………………………………………………………………… 39H ình 2.18. Cấu trúc của Zigbee ……………………………………………………………………. 40H ình 2.19. Mơ hình thu phát tuy nhiên Wifi …………………………………………………………. 42H ình 2.20. Module GPRS. ………………………………………………………………………….. 44H ình 4. 1. Các sơ đồ sắp xếp vịi phun mưa ………………………………………………………. 57H ình 4. 2. Cắt dọc một đường ống tưới phun mưa cho chè ………………………………. 59H ình 4. 3. Cảm biến nhiệt độ đất ( Moisture Sensor ) ………………………………………….. 66H ình 4.4. Module Sim 900A ……………………………………………………………………….. 68H ình 4.5. Sơ đồ khối mạng lưới hệ thống tưới nước tự động hóa …………………………………………… 70H ình 4.6. Sơ đồ mạch tổng thể và toàn diện của mạng lưới hệ thống ………………………………………………….. 71H ình 4.7. Hệ thống Simatic S7 1200 …………………………………………………………… 71H ình 4.8. CPU SIMATIC S7-1200 ……………………………………………………………….. 72H ình 4.9. CPU và những Module lan rộng ra Modules lan rộng ra tín hiệu vào / ra : ………… 74S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnHình 4.10. Sơ đồ giải thuật chương trình chính ………………………………………………. 78H ình 4.11. Sơ đồ giải thuật chương trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị chấp hành ……………… 79H ình 4.12. Sơ đồ giải thuật chương trình điều khiển và tinh chỉnh Bật thiết bị chấp hành ……….. 80H ình 4.13. Sơ đồ giải thuật chương trình điều khiển và tinh chỉnh Tắt thiết bị chấp hành ………… 80H ình 4.14. Sơ đồ giải thuật chương trình kiểm tra trạng thái những thiết bị ……………. 81H ình 4.15. Giải thuật gửi nhận tin nhắn ………………………………………………………… 82H ình 4.16. Giải thuật chương trình Nhận dữ liệu ……………………………………………. 83H ình 4.17. Giải thuật chương trình Gửi dữ liệu ………………………………………………. 83H ình 4.18. Giải thuật chương trình giải thuật địa chỉ …………………………………………. 84S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮTAPI – Giao diện lập trình ứng dụng ( Application Programming Interface ) IERC – Trung tâm Nghiên cứu IoT châu Âu ( European Internet of ThingsResearch Cluster ) IoT – Internet vạn vật ( Internet of Things ) LTE – Tiến hóa dài hạn ( Long Term Evolution ) M2M – Máy – Máy ( tương tác ) ( Machine-to-Machine ) MEMS – Hệ thống vi cơ điện tử ( Micro-Electro-Mechanical Systems ) PLC – Bộ điều khiển và tinh chỉnh logic khả trình ( Programmable Logic Controller ), RFID – Nhận dạng bằng tần số vơ tuyến ( Radio-frequency identification ) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnLỜI NĨI ĐẦUNgày nay khoa học cơng nghệ ngày càng tăng trưởng, con người ngày càng chếtạo ra được nhiều những đồ vật mưu trí hơn, văn minh hơn. Từ đó hoàn toàn có thể tối ưuhóa những nhu yếu của con người một cách thuận tiện hơn. Mỗi quy trình tiến độ tăng trưởng củalịch sử quốc tế đều gắn liền với những cuộc cách mạng về khoa học kĩ thuật. Vàngày nay, cuộc cách mạng Internet of Things đã tạo nên những đổi khác đáng kểcho đời sống con người ở hiện tại và trong tương lai. Internet of Things được ứng dụng vào rất nhiều mặt của đời sống. Ứngdụng trong công nghiệp, nông nghiệp, giáo dục, y tế … Đặc biệt là ứng dụng trongviệc giám sát sự biến hóa của môi trường tự nhiên, và việc tích lũy và nhìn nhận nhiệt độ độẩm mơi trường là một phần trong đó. Việc giám sát được nhiệt độ, nhiệt độ môitrường trải qua internet là một điều mang tính ứng dụng cao. Nhiệt độ, nhiệt độ làmột trong những đại lượng vật lý được chăm sóc nhiều do nó có vai trị quyết địnhtrong nhiều đặc thù của vật chất. Vì thế luận văn : “ Ứng dụng công nghệInternet of Things trong nông nghiệp mưu trí ” bảo vệ tính cấp thiết, quantrọng mà xã hội tăng trưởng đặt ra. Luận văn có bố cục tổng quan như sau : Chương 1. Tổng quan. Chương 2. Giới thiệu về Công nghệ Internet of Things. Chương 3. Cơ sở ứng dụng công nghệ tiên tiến tưới trong nông nghiệp thôngminh Chương 4. Thiết kế và lắp ráp mạng lưới hệ thống tưới chè tựđộngSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnCHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU1. 1. Tình hình điều tra và nghiên cứu thuộc nghành nghề dịch vụ đề tàiVới sự tăng trưởng của Internet, smartphone và đặc biệt quan trọng là những thiết bị cảmbiến, Internet of Things ( IoT ) đang trở thành xu thế mới của quốc tế. IoT đượcđịnh nghĩa là những đồ vật có năng lực liên kết Internet. Bạn vào nhà, mở khóacửa, đèn sẽ tự động hóa sáng chỗ bạn đứng, điều hòa sẽ tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ, nhạc sẽ tự động hóa bật để nghênh đón bạn … những điều chỉ có trong phim khoa họcviễn tưởng, đang dần trở thành hiện thực với công nghệ tiên tiến IoT. Việc giám sát được nhiệt độ, nhiệt độ môi trường tự nhiên là một yếu tố rất quan trọngtrong những ngành công nghiệp cũng như nông nghiệp, và thật là tuyệt vời nếu ở bấtkỳ nơi đâu và khi nào nếu bạn có internet thì bạn đề hoàn toàn có thể làm được điều đó. Cơngnghệ Internet of Things khiến điều này trở lên thuận tiện hơn. Nhiệt độ, nhiệt độ là một trong những đại lượng vật lý được chăm sóc nhiều donó có vai trị quyết định hành động trong nhiều đặc thù của vật chất. Một trong những đặcđiểm của nhiệt độ là làm đổi khác liên tục những đại lượng chịu sự tác động ảnh hưởng của nó, ví dụ như áp suất, thể tích của một chất khí. Nó cũng là yếu tố ảnh hưởng tác động rất lớnđến chính con người tất cả chúng ta và toàn bộ sự sống trên toàn cầu. Ngày nay khi nềncông nghiệp tăng trưởng mạnh, mẫu sản phẩm tạo ra ngày càng đa dạng và phong phú thì nhu cầulưu trữ sản phẩm & hàng hóa trong những nhà kho càng lớn. Việc trấn áp nhiệt độ, nhiệt độ khibảo quản, tàng trữ mẫu sản phẩm công – nông nghiệp trong những nhà kho là rất quan trọng. Cũng giống như vậy, trong những phịng thí nghiệm trong bệnh viện, trong những nhàkính trồng hoa lá cây cảnh, khu sản xuất rau sạch … việc bảo vệ nhiệt độ, nhiệt độ cũng làyếu tố quan trọng quyết đến đến chất lượng mẫu sản phẩm … 1.1.1. Trên thế giớiThế giới đang chuyển mình can đảm và mạnh mẽ trước xu thế ” Internet of Things ” ( IoT ). Tới năm 2021, dự kiến sẽ có 28 tỉ thiết bị liên kết trong đó có 15 tỉ thiết bị kết nốiIoT. Theo báo cáo giải trình Ericsson Mobility Report, tới năm 2021, dự kiến sẽ có 28 tỉthiết bị liên kết trong đó có 15 tỉ thiết bị liên kết IoT gồm có thiết bị M2M ( machine-to-machine ) như đồng hồ đeo tay đo mưu trí, cảm ứng trên đường, địa điểmSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnbán lẻ, những thiết bị điện tử tiêu dùng như TV, đầu DVR, thiết bị đeo. 13 tỉ còn lạilà điện thoại di động, máy tính xách tay PC, máy tính bảng. IDC dự kiến năm 2019, tồn cầu sẽ chi 1.300 tỉ đô la Mỹ cho IoT. Tới năm2020, theo dự đốn của Gartner thì giá trị ngày càng tăng do IoT mang lại sẽ là 1.900 tỉ đôla Mỹ. Và theo McKinsey, tới năm 2025 IoT sẽ góp phần vào nền kinh tế tài chính tồn cầulà 11.000 tỉ đơ la Mỹ. Tới năm 2021, dự kiến số thuê bao sẽ lên tới 9,1 tỉ. Số thuê bao này cao hơnsố dân bởi mỗi người hoàn toàn có thể chiếm hữu nhiều thiết bị. Trong những liên kết IoT như vậy, sẽ có gồm có cả những có ĐK thuê bao SIM / eSIM được gắn ngay trong thiếtbị và cả những thiết bị như điện tử tiêu dùng không cần dùng SIM ( Non-SIM ). IoT đang diễn ra một cách can đảm và mạnh mẽ. 50 % doanh nghiệp đã khởi đầu triển khainhững dự án Bất Động Sản về IoT. IoT mang lại một thời cơ lệch giá cho rất nhiều ngành vànhững giải pháp đó khởi đầu thương mại kinh doanh hóa với vận tốc rất nhanh. Ngành dịch vụtiện ích, giao thơng, tịa nhà mưu trí và những ngành kinh doanh nhỏ là những ngành đi đầutrong việc ứng dụng IoT. Tháng 2 vừa mới qua IBM ra mắt một công cụ tăng trưởng mã nguồn mở mớiđược gọi là Quarks. Công cụ này được cho là sẽ giúp những đơn vị sản xuất và nhà lậptrình tăng trưởng ứng dụng của mình hiệu suất cao hơn, dựa trên tài liệu từ những cảm biếncủa thiết bị Internet of Things ( IoT ). Ứng dụng của Quarks : Thực chất, Quarks dựa trên nền tảng những loại sản phẩm củaIBM Streams, một công cụ doanh nghiệp giúp giải quyết và xử lý lượng lớn những tài liệu trực tiếp. Nhưng Quarks độc lạ ở chỗ, nó được phong cách thiết kế từ đầu để cung ứng cho những nhà sảnxuất và nhà lập trình một cơng cụ mã nguồn mở, cho việc kiến thiết xây dựng những ứng dụng dựatrên những thiết bị liên kết. Ý tưởng này là một giải pháp để họ tận dụng lợi thế để xử lýdữ liệu trực tiếp từ những thiết bị IoT theo cách đơn thuần và hiệu suất cao. Ví dụ, bạn có thểtheo dõi sức khỏe thể chất của một bệnh nhân tiểu đường với những thiết bị đeo trên người, hoặcmột nhân viên cấp dưới thao tác tại mỏ than với chiếc mũ bảo hiểm có gắn những cảm ứng. Mỗitình huống này đều tương quan đến việc giám sát tài liệu ngay khi cảm ứng thu nhậnđược, sau đó truy vấn và truyền tài liệu đó theo thời hạn thực tới người hay thiết bịcần thiết. Ví dụ, khi một cảm ứng trên mũ bảo hiểm của ngườiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnthợ mỏ phát tín hiệu cảnh báo nhắc nhở điều kiện kèm theo khơng an tồn, họ cần được biết ngay lậptức. Sẽ khơng thể có độ trễ khi thiết bị truyền tài liệu về cơ sở tài liệu của doanhnghiệp, để so sánh với những tài liệu khác. Trong khi những chương trình hoàn toàn có thể tạo điềukiện đẩy nhanh vận tốc tiếp xúc giữa thiết bị và thiết bị, thiết bị và con người, nhưng tiềm năng của chúng vẫn chưa kết thúc tại đây. Các ứng dụng cịn có thểgửi những tài liệu về doanh nghiệp, để hoàn toàn có thể so sánh được với lượng tài liệu lớn hơnthông qua những thiết bị tựa như theo thời hạn. Ví dụ với một thiết bị y khoa, cácnhà nghiên cứu và điều tra hoàn toàn có thể xem làm thế nào một nhóm người phản ứng với phác đồđiều trị theo thời hạn, hay bác sỹ của những bệnh nhân hoàn toàn có thể nhận tài liệu một cáchthường xuyên để theo dõi sức khỏe thể chất của những bệnh nhân. Thậm chí, những ứng dụng hoàn toàn có thể link với nền tảng Watson Health của IBM, để hoàn toàn có thể nhìn nhận tập tài liệu trong điều kiện kèm theo y tế. Sau đó, nền tảng này sẽ gửi lạiphản hồi cho người bệnh hay bác sỹ để đưa ra chiêu thức điều trị thích hợp. Đại diện Ericsson cho biết, ngay từ đầu năm năm nay, hãng này đã giới thiệugiải pháp Connected Water với trách nhiệm giám sát chất lượng nước dựa trên kết nối4G / LTE và Internet of Things tại triển lãm CES ( Mỹ ). Ericsson và nhà mạngAT và T hợp tác tiến hành giải pháp giúp tổ chức triển khai bảo vệ sơng Chattahoochee ởAtlanta kiểm sốt nước sơng và cảnh báo nhắc nhở kịp thời về sự ô nhiễm. Lưu vực sôngnày được sử dụng để cung ứng nguồn nước hoạt động và sinh hoạt cho hơn 4.000 người dân. Các thiết bị cảm ứng tiên phong được đặt ở khu vực đầu nguồn con sông tại ProctorCreek. Dịng chảy của con sơng này tác động ảnh hưởng tới hơn 60.000 người dân sinhsống ở những khu công nghiệp, khu dân cư, cơng viên, trường học quanh đó. Connected Water đặt những cảm ứng giá tiền rất thấp vào dịng nước trong hệthống sơng hồ. Chúng có vai trị đo và ghi nhận thời hạn thực những thông số kỹ thuật quantrọng về chất lượng nước như độ sạch, lượng sắt kẽm kim loại nặng và liên tục chuyểnthông số này qua đám mây và mạng di động trải qua công nghệ tiên tiến LTE Low PowerWide Area ( LSWA ). Các thiết bị này có tuổi thọ pin rất lâu bảo vệ tính hiệu quảlâu dài, giúp chính quyền sở tại địa phương giám sát hiệu suất cao và có hành vi kịp thời, nhanh gọn so với những yếu tố ơ nhiễm nếu xảy ra. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnTrên quốc tế đã và đang nghiên cứu và điều tra một số ít mạng lưới hệ thống, thiết bị đo nhiệt độtrong tổng thể những nghành nghề dịch vụ hoàn toàn có thể kể đến như : Nhà sản xuất chip vi tinh chỉnh và điều khiển số 1 quốc tế – Atmel đã cho ra đời dịngchip đo nhiệt độ có tên gọi AT30TS750, truyền thông online theo giao thức số với bộ nhớEEPROM tích hợp. Alfredo Milani Comparetti đã cho sinh ra ứng dụng Speedfan theo dõi điệnáp, vận tốc quạt và nhiệt độ trong máy tính với màn hình hiển thị phần cứng chip. Tại Úc những nhà vật lý học thuộc Đại học Adelaide tun bố đã sản xuất thànhcơng nhiệt kế đúng chuẩn nhất quốc tế. Hãng Cypress Micro System đã cho sinh ra cơng nghệ PSOC ( ProgrammableSystem On Chip ) để hoàn toàn có thể tăng trưởng những thiết bị đo nhiệt độ dựa trên công nghệnày. 1.1.2. Tình hình trong nướcTrước việc IoT tăng trưởng can đảm và mạnh mẽ trên quốc tế, Nước Ta cũng là một nướcđón đầu xu thế mới. Ngày 13/11/2015, trong khuôn khổ hội nghị quốc tế với chủđề : Ứng dụng của Internet of Things cho đô thị mưu trí và chất lượng cuộcsống diễn ra tại khu công nghệ cao TP Hồ Chí Minh ( SHTP ), những ứng dụng IoT trong thựctế, xu thế công nghệ tiên tiến và thị trường của IoT, khởi nghiệp cùng IoT cùng khuyếnnghị của chuyên viên về tăng trưởng trên nền tảng IoT liên tục được những nhà khoa họcvà những chuyên viên trao đổi. Tuy vậy, hiện chưa có ứng dụng IoT thực sự nào ảnh hưởng tác động mạnh tới đờisống xã hội trong nước. Với giao thông vận tải, trong thời hạn tới 1 số ít ứng dụng nhưthu phí khơng dừng, phạt nguội bằng camera dự báo sẽ thông dụng tại những thành phốlớn như TP. Hồ Chí Minh, Thành Phố Hà Nội. Các nghành tiềm năng như y tế điện tử, nông nghiệpthông minh, bất động sản thơng minh sẽ cần thêm thời hạn để có những ứng dụngIoT tương thích với Nước Ta. Trong công nghiệp trong nước, mẫu sản phẩm IoT của doanh nghiệp trong nước hiện chỉđếm được trên đầu ngón tay như : loại sản phẩm chip vi mạch của Trung tâm Nghiên cứuvà đào tạo và giảng dạy phong cách thiết kế vi mạch – ICDREC ; mạng lưới hệ thống cảm ứng nhiệt độ, nhiệt độ trong nôngnghiệp của công ty Mimosa tại hệ sinh thái khởi nghiệp cơng nghệ – khuSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vncông nghệ phần mềm ĐH vương quốc TP. Hồ Chí Minh ; chương trình TUHOC STEM vàcác dịch vụ trên nền OEP của cơng ty DTT ( trụ sở chính tại TP.HN ). Các mạng lưới hệ thống IoT tại Nước Ta hiện có đều là của những doanh nghiệp nướcngoài, những doanh nghiệp trong nước mới chỉ tập trung chuyên sâu vào những ứng dụng trên nềntảng điện thoại di động, máy tính và cịn chưa khai thác hết tính thơng minh củacác mạng lưới hệ thống cảm ứng hay khai thác tài liệu big data. Và đặc biệt quan trọng những thiết bị phầncứng thì hầu hết là nhập khẩu như camera, thiết bị RFID, những cảm ứng hóa học. Giải pháp IoT không chỉ là ứng dụng, phần cứng tiêu chuẩn ( máy tính, điệnthoại ) mà cịn là những phần cứng đặc trưng như camera, RFID, cảm ứng mơi trường … Có thể thấy, những mạng lưới hệ thống này tương quan tới những ngành vật tư, hóa học, sinh học, vật lý, y tế và đây là thời cơ cho những ngành khoa học công nghệ tiên tiến tại Nước Ta phốihợp để làm ra những ứng dụng có ích. 1.2. Tính cấp thiết của luận vănHiện nay trong đời sống cũng như xã hội việc ứng dụng công nghệ tiên tiến Internet ofThings là rất thiết yếu, con người hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh mọi thứ xung quanh mình nhanhvà hiệu suất cao hơn. Vì vậy vậy tất cả chúng ta tìm hiểu và khám phá về nó là một điều thật sự đúng đắn. Hiện nay trong đời sống và tổng thể những nghành khác về kinh tế tài chính, quốc phịng, cơngnghiệp, nơng nghiệp, … việc đo và cảnh báo nhắc nhở nhiệt độ, nhiệt độ đóng vai trị rất là quantrọng vì nó tương quan đến chất lượng loại sản phẩm. Ví dụ như cảnh báo nhắc nhở q nhiệt trong lịluyện kim, cán thép, mạng lưới hệ thống đo nhiệt độ và nhiệt độ mơi trường đất để Giao hàng tướitiêu …. Do đó việc điều tra và nghiên cứu và phong cách thiết kế những mạng lưới hệ thống đo và cảnh báonhiệt độ, nhiệt độ ngày càng yên cầu độ đúng chuẩn cao cung ứng nhu yếu của thị trường. Cùng với sự tăng trưởng nhanh gọn của cơng nghệ và mạng lưới hệ thống thơng tin thì việc đovà cảnh báo an toàn về nhiệt độ, nhiệt độ sẽ được bảo vệ đúng chuẩn và từ đó kịp thờihạn chế những hậu quả do nhiệt độ, nhiệt độ gây ra ở mức thấp nhất. Các mạng lưới hệ thống đo vàcảnh báo nhiệt độ, nhiệt độ sẽ giúp cho con người dữ thế chủ động hơn trong việc cảnh báo nhắc nhở antoàn cho những mạng lưới hệ thống dây chuyền sản xuất, những kho dữ gìn và bảo vệ loại sản phẩm, cũng như cảnh báocho chính con người tất cả chúng ta. Do vậy việc thực thi luận văn : Ứng dụng công nghệInternet of Things trong tích lũy và nhìn nhận nhiệt độ, nhiệt độ mơi trường bảo vệ tínhcấp thiết, quan trọng trong sự tăng trưởng của quốc tế văn minh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vn1. 3. Phạm vi điều tra và nghiên cứu của luận vănLuận văn ứng dụng công nghệ tiên tiến Internet of Things ứng dụng trong nông nghiệpở những trang trại cần sự bảo vệ về nhiệt độ nhiệt độ ( trang trại chăn nuôi gà, trồngnấm, vườn ươm cây, lị ấm trứng … ). Ứng dụng trong cơng nghiệp để bảo vệ tínhchính xác trong sản xuất. Sản phẩm cũng hoàn toàn có thể được ứng dụng trong giám sát, quan trắc, thời tiết môi trường tự nhiên. Dựa vào sự đổi khác của nhiệt độ nhiệt độ mơi trườngtheo thời hạn để có những dự báo cũng như giải pháp tương thích với khu vực cầnkhảo sát thực nghiệm. 1.4. Mục tiêu của luận vănLuận văn ứng dụng công nghệ tiên tiến Internet of Thing trong nơng nghiệp thơngminh có tiềm năng cần đạt được là : Nghiên cứu và tìm hiểu và khám phá triết lý chung về cơng nghệ Internet ofThingsỨng dụng công nghệ tiên tiến Internet of Things vào việc phong cách thiết kế thi công sản phẩmthu thập và nhìn nhận nhiệt độ, nhiệt độ môi trường tự nhiên để điều khiển và tinh chỉnh những thơng số mơitrường thiết yếu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnCHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ INTERNET OF THINGS2. 1. Tổng quan về Internet of Things2. 1.1. Giới thiệu về quy mô Internet of Things ( IoT ) 2.1.1. 1. IoTIoT ( Internet of Things ) là một mạng lưới gồm những đối tượng người dùng có năng lực kếtnối Internet và tác động ảnh hưởng qua lại giữa những dịch vụ web. IoT không chỉ là những máy ” tiếp xúc ” với nhau mà còn nhiều thứ khác nữa, gồm có năng lực biến hóa trọn vẹn quốc tế, cả trong đời sống và cách chúng tacảm nhận trong thực tiễn. Hình 2.1. Mơ hình IoT trong nông nghiệp công nghệ tiên tiến caoIoT là thuật ngữ dùng để chỉ những đối tượng người dùng hoàn toàn có thể được phân biệt ( identifiable ) cũng như chỉ sự sống sót của chúng trong một kiến trúc mang tính kếtnối. Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông là một nhàkhoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở ĐH MIT, nơi thiết lập những quychuẩn toàn thế giới cho RFID ( một phương pháp tiếp xúc không dây dùng sóng radio ) cũng như 1 số ít loại cảm ứng khác. IoT sau đó cũng được dùng nhiều trong cácấn phẩm đến từ những hãng và nhà nghiên cứu và phân tích. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnVào tháng 6 năm 2009, Ashton từng cho biết rằng ” lúc bấy giờ máy tính – vàInternet gần như nhờ vào trọn vẹn vào con người để chuyển tải tài liệu. Gầnnhư toàn bộ trong số 50 Petabyte dữ liệu đang có trên Internet ( vào thời gian đó ) đều được ghi lại hoặc tạo ra bởi con người tất cả chúng ta, trải qua những phương pháp nhưgõ chữ, nhấn nút, chụp ảnh, quét mã vạch … Con người chính là tác nhân quyết địnhtrong quốc tế Internet lúc bấy giờ. Thế nhưng con người lại có nhiều điểm yếu kém : tất cả chúng ta chỉ có thời hạn hạn chế, năng lực tập trung chuyên sâu và độ đúng mực cũng ở mứcthấp so với máy móc. Điều đó có nghĩa là tất cả chúng ta không giỏi trong việc thu thậpthông tin về quốc tế xung quanh, và đây là một yếu tố lớn. Một quan điểm khác lại cho rằng, IoT gồm những đối tượng người dùng thơng minh có thểđược điều khiển và tinh chỉnh và tương tác với những đối tượng người dùng hoàn toàn có thể phân phối tương tác từ xa, hay hoàn toàn có thể thao tác độc lập nhằm mục đích cung ứng những dịch vụ và giải pháp mà không cầnsự can thiệp của con người. Hiện nay, IoT đang trải qua tiến trình tăng trưởng ” bộc phát ” và điều này xảy ranhờ vào 1 số ít tác nhân, trong đó gồm IPv6, 4G, ngân sách, tính sẵn có của cơngnghệ. Trong những năm tiếp theo, bạn sẽ thấy ngày càng có nhiều thiết bị trên thịtrường. Những thử thách đang diễn ra là quản trị tài liệu và chuyển sang IPv6 ( IPv6 đã chuẩn bị sẵn sàng và chạy với địa chỉ đã được cấp phép. IPv4 đã hết sạch và 2011 chỉ còn lại những địa chỉ ở đầu cuối ). 2.1.1. 2. Xu hướng và đặc thù của IoT2. 1.1.2. 1. Sự thông minhSự mưu trí và tự động hóa trong điều khiển và tinh chỉnh thực ra không phải là một phầntrong sáng tạo độc đáo về IoT. Các máy móc hoàn toàn có thể thuận tiện nhận ra và phản hồi lại môitrường xung quanh ( ambient intelligence ), chúng cũng hoàn toàn có thể tự điều khiển và tinh chỉnh bảnthân ( autonomous control ) mà khơng cần đến liên kết mạng. Việc tích hợp trí thơng minh vào IoT cịn hoàn toàn có thể giúp những thiết bị, máy móc, ứng dụng tích lũy và nghiên cứu và phân tích những dấu vết điện tử của con người khi chúng tatương tác với những thứ thơng minh, từ đó phát hiện ra những tri thức mới liên quantới đời sống, môi trường tự nhiên, những mối tương tác xã hội cũng như hành vi con người. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vn2. 1.1.2. 2. Kiến trúc dựa trên sự kiệnCác thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo những sự kiện diễn ratrong lúc chúng hoạt động giải trí theo thời hạn thực. Một số nhà nghiên cứu từng nóirằng một mạng lưới những sensor chính là một thành phần đơn thuần của IoT. 2.1.1. 2.3. Là một mạng lưới hệ thống phức tạpTrong một quốc tế mở, IoT sẽ mang đặc thù phức tạp bởi nó gồm có mộtlượng lớn những đường link giữa những thiết bị, máy móc, dịch vụ với nhau, ngồi ra cịn bởi năng lực thêm vào những tác nhân mới. 2.1.1. 2.4. Kích thướcMột mạng lưới IoT hoàn toàn có thể chứa 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nốivà mạng lưới này hoàn toàn có thể theo dõi sự vận động và di chuyển của từng đối tượng người dùng. Một ngườitrong thành thị hoàn toàn có thể bị phủ bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng người tiêu dùng có khảnăng theo dõi. 2.1.1. 2.5. Vấn đề khơng gian, thời gianTrong IoT, vị trí địa lý đúng mực của một vật nào đó là rất quan trọng. Hiệnnay, Internet hầu hết được sử dụng để quản lí thơng tin được giải quyết và xử lý bởi con người. Do đó những thông tin như khu vực, thời hạn, khoảng trống của đối tượng người dùng khơngmấy quan trọng bởi người xử lí thơng tin hoàn toàn có thể quyết định hành động những thơng tin này cócần thiết hay khơng, và nếu cần thì họ hoàn toàn có thể bổ trợ thêm. Trong khi đó, IoT vềlý thuyết sẽ tích lũy rất nhiều tài liệu, trong đó hoàn toàn có thể có tài liệu thừa về khu vực, và việc xử lí tài liệu đó được xem như khơng hiệu suất cao. Ngồi ra, việc xử lí mộtkhối lượng lớn tài liệu trong thời hạn ngắn đủ để phân phối cho hoạt động giải trí của cácđối tượng cũng là một thác thức lúc bấy giờ. 2.1.1. 2.6. Luồng nguồn năng lượng mớiHiện nay, IoT đang trải qua tiến trình tăng trưởng ” bộc phát ” và điều này xảy ranhờ vào 1 số ít tác nhân, trong đó gồm IPv6, 4G, ngân sách, tính sẵn có của cơng nghệ. ARM đã ” nhanh chân ” trong việc nhận ra rằng, ổ đĩa có xu thế sử dụng cácbộ vi điều khiển và tinh chỉnh 32 – bit là giải pháp cho những người có dự tính thực thi một số ít quyếtđịnh của riêng họ theo một cách tự động hóa. Gary tin rằng, năng lực của những bộSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu.vnvi điều khiển và tinh chỉnh này ngày càng tăng, điều này có nghĩa là người dùng hoàn toàn có thể làmnhững điều mà trước kia là bất khả. Axel Pawlik, Giám đốc quản trị của RIPE NCC lý giải tại sao IPv6 cần thiếtcho tương lai của IoT, với IPv6 tất cả chúng ta sẽ có lượng địa chỉ phong phú và đa dạng và điềunày sẽ mở ra năng lực gán địa chỉ cho mỗi thiết bị ( gadget ) và chip. Các giải phápsẽ thuận tiện và đơn thuần hơn, rõ ràng hơn, hoàn toàn có thể hồi sinh đến từng mục địa chỉriêng, và khoanh vùng phạm vi tăng trưởng vô cùng to lớn. 2.1.1. 3. Những thử thách ảnh hưởng tác động đến sự tăng trưởng của mơ hình IoT2. 1.1.3. 1. Chưa có sự chuẩn hóaSự chuẩn hóa ở đây được hiểu như thể một ngôn từ tiếp xúc chung. Ở mứccơ bản nhất, Internet là một mạng dùng để nối thiết bị này với thiết bị khác. Nếuchỉ riêng có liên kết khơng thơi thì khơng có gì bảo vệ rằng những thiết bị biết cáchgiao tiếp với nhau ( ví dụ như bạn hoàn toàn có thể đi từ Nước Ta đến Mỹ, nhưng khơng đảmbảo rằng bạn hoàn toàn có thể chuyện trò tới với người Mỹ ). Để những thiết bị hoàn toàn có thể tiếp xúc với nhau, chúng sẽ cần một hoặc nhiều giaothức ( protocols ), hoàn toàn có thể xem là một thứ ngôn từ chuyên biệt để xử lý một tácvụ nào đó. Chắc chắn bạn đã không ít sử dụng một trong những giao thức phổ biếnnhất quốc tế, đó là HyperText Transfer Protocol ( HTTP ) để tải web. Ngoài rachúng ta cịn có như thế này hoạt động giải trí ổn bởi những sever web, mail và FTPthường khơng phải nói với nhau nhiều, khi cần, một ứng dụng phiên dịch đơngiản sẽ đứng ra làm trung gian để hai bên hiểu nhau. Còn với những thiết bị IoT, chúng phải đảm đương rất nhiều thứ, phải trò chuyện với nhiều loại máy móc thiếtbị khác nhau. Đáng tiếc rằng hiện người ta chưa có nhiều sự đồng thuận về cácgiao thức để IoT trao đổi tài liệu. 2.1.1. 3.2. Hàng rào subnetworkNhư đã nói ở trên, thay vì tiếp xúc trực tiếp với nhau, những thiết bị IoT hiệnnay đa phần liên kết đến một sever TT do hãng sản xuất, một nhà pháttriển nào đó quản lí. Cách này cũng vẫn ổn, những thiết bị vẫn hồn tồn nói đượcvới nhau thơng qua công dụng phiên dịch của sever. Thế nhưng mọi chuyệnkhông đơn thuần như vậy, cứ mỗi một mạng lưới như vậy tạo thành một subnetworkSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnriêng, và yếu tố là những máy móc nằm trong subnetwork này không hề tiếp xúc tốtvới subnetwork khác. Một số trong những yếu tố nói trên chỉ đơn thuần là yếu tố về kiến trúc mạng, về liên kết mà những thiết bị sẽ liên lạc với nhau ( Wifi, Bluetooth, NFC, … ). Nhữngthứ này thì tương đối dễ khắc phục với cơng nghệ khơng dây ngày này. Cịn vớicác yếu tố về giao thức thì phức tạp hơn rất nhiều, nó chính là vật cản lớn và trựctiếp trên còn đường tăng trưởng của Internet of Things. 2.1.1. 3.3. Chi tiêu tăng trưởng mạngCách duy nhất để những thiết bị IoT hoàn toàn có thể thật sự tiếp xúc đó là khi có mộtđộng lực kinh tế tài chính tăng cường khiến những đơn vị sản xuất đồng ý chấp thuận san sẻ quyền điều khiểncũng như tài liệu mà những thiết bị của họ tích lũy được, hiện tại những động lực nàykhơng nhiều. Ví dụ : một cơng ty thu gom rác muốn kiểm tra xem những thùng rác cóđầy hay chưa. Khi đó, họ phải gặp đơn vị sản xuất thùng rác, bảo vệ rằng họ có thểtruy cập vào mạng lưới hệ thống quản lí của từng thùng một. Điều đó khiến ngân sách bị đội lên, và cơng ty thu gom rác hoàn toàn có thể đơn thuần chọn giải pháp cho một người chạy xekiểm tra từng thùng một. 2.1.2. Các công nghệ tiên tiến thành phầnHình 2.2. Mơ hình những cơng nghệ thành phần của IoT. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vn2. 1.2.1. Hệ thống nhúng ( Embedded Sstems ) Hình 2.3. Mơ hình mạng lưới hệ thống nhúng giám sát điều khiển và tinh chỉnh từxa 2.1.2. 1.1. Định nghĩaHệ thống nhúng ( Embedded system ) là một thuật ngữ để chỉ một mạng lưới hệ thống cókhả năng tự trị được nhúng vào trong một mơi trường hay một mạng lưới hệ thống TT. Đó là những mạng lưới hệ thống tích hợp cả phần cứng và ứng dụng ship hàng những bài toánchuyên dụng trong nhiều nghành cơng nghiệp, tự động hóa hố điều khiển và tinh chỉnh, quan trắcvà truyền tin. 2.1.2. 1.2. Đặc điểmCác mạng lưới hệ thống nhúng được phong cách thiết kế để thực thi 1 số ít trách nhiệm chuyên dụngchứ không phải đóng vai trị là những mạng lưới hệ thống máy tính đa tính năng. Một hệ thốngnhúng thường không phải là một khối riêng không liên quan gì đến nhau mà là một mạng lưới hệ thống phức tạp nằmtrong thiết bị mà nó điều khiển và tinh chỉnh. Phần mềm được viết cho những mạng lưới hệ thống nhúng đượcgọi là firmware và được tàng trữ trong những chip bộ nhớ ROM hoặc bộ nhớ flash. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu. vnPhần mềm thường chạy với số tài nguyên phần cứng hạn chế : khơng có bàn phím, màn hình hiển thị hoặc có nhưng với kích cỡ nhỏ, dung tích thấp. 2.1.2. 1.3. Kiến trúc ứng dụng của mạng lưới hệ thống nhúngVịng lặp kiểm sốt đơn thuần. Hệ thống ngắt điều khiển và tinh chỉnh. Đa nhiệm tương tác. Đa nhiệm ưu tiên. Vi nhân ( Microkernel ) và nhân ngoại ( Exokernel ). Nhân khối ( Monolithic kernels ). 2.1.2. 2. Mạng cảm biến không dây và mạng cảm ứng rộng khắp ( WirelessSensor and Ubiquitous Sensor Networks ) Hình 2.4. Mơ hình mạng cảm ứng chuyển tiếp thông tin đến trạm gốc. Mạng cảm biến không dây đã tăng trưởng từ ý tưởng sáng tạo rằng những cảm ứng khơngdây nhỏ hoàn toàn có thể được sử dụng để tích lũy thông tin từ những thiên nhiên và môi trường vật lý trongmột số lượng lớn những trường hợp khác nhau, từ theo dõi cháy rừng và quan sátđộng vật để quản trị nông nghiệp và giám sát công nghiệp. Mỗi một cảm biếnkhông dây truyền thông tin tới một trạm gốc. Cảm biến giúp sức lẫn nhau đểchuyển tiếp thông tin đến những trạm cơ sở. Công việc tiên phong trong những mạng cảm ứng khơng dây được tưởng tượng làmạng cảm ứng được cấu trúc thành những bụi mưu trí ( smart dust ). Smart dust sẽgồm một số lượng lớn của những mạng lưới hệ thống điện siêu nhỏ với năng lực cảm ứng, tínhtốn, và thơng tin liên lạc. Nó sẽ được trải rộng trên một khu vực nơi thành mộthiện tượng, ví dụ điển hình như nhiệt độ, nhiệt độ, đã được đo. Bởi vì những vết bụi sẽ rấtSố hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTNhttp : / / lrc.tnu.edu.vn

Source: https://evbn.org
Category: Bài Tập