Đang tải... (xem toàn văn)
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài “NGHIÊN CỨU VỀ INTERNET OF THINGS” Giảng viên hướng dẫn PGS TS HOÀNG MẠNH THẮNG Si[.]
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài “NGHIÊN CỨU VỀ INTERNET OF THINGS” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp : Khố : Hệ : PGS.TS HỒNG MẠNH THẮNG HỒNG DUY BÁO ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG K15B 2012.-2016 CHÍNH QUY Hà Nội, tháng /2016 HỒNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài “NGHIÊN CỨU VỀ INTERNET OF THINGS” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp : Khoá : Hệ : PGS.TS HỒNG MẠNH THẮNG HỒNG DUY BÁO ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG K15B 2012.-2016 CHÍNH QUY Hà Nội, tháng /2016 HỒNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên: Hoàng Duy Báo Lớp: Điện tử truyền thơng k15B Khố: 14 (2011-2015) Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Hệ đào tạo: ĐHCQ 1/ Tên đề tài thực tập tốt nghiệp: Nghiên cứu internet of things 2/ Nội dung đề tài thực tập tốt nghiệp: 1/ Lịch sử hình thành phát triển Internet of Things 2/ Kiến trúc Internet of Things 3/ Ứng dụng Internet of Things 4/ Thực tiễn Internet of Things Việt Nam 3/ Cơ sở liệu ban đầu Bài báo cáo thực tập tốt nghiệp nghiên cứu chủ yếu dựa phương pháp liệu thứ cấp, toàn sách tham khảo, báo, tạp chí khai tận dụng để nghiên cứu cụ thể chi tiết Internet of Things, cấu tạo, ứng dụng 4/ Ngày nộp đồ án: 23/02/2015 TRƯỞNG KHOA (Ký, ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU Tuy nhe nhóm từ lâu kỷ nguyên Internet of Things thực sự biết đến bùng nổ mạnh mẽ năm gần đây, sau phát triển smartphone, tablet kết nối không dây Và sau nhận ý cộng đồng, Internet of Things cho thấy tiềm với số liệu đáng kinh ngạc, theo nhà cung cấp mạng hàng đầu Cisoc dự báo đến năm 2020, có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, bao gồm hàng tỷ thiết bị di động, tivi, máy giặt Để thấy phát triển lĩnh vực này, tác giả sâu nghiên cứu lịch sử hình thành phát triển, cấu trúc, ứng dụng Internet of Things, cuối đánh giá hội thách thức Internet of Things Việt Nam Thứ tự nghiên cứu tương ứng với thứ tự trình bày đề mục nghiên cứu Do thời gian hạn hẹp, với hạn chế tài liệu tham khảo, nghiên cứu cịn thiếu sót, mong nhận đóng góp độc giả HỒNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin bày tỏ lịng biết sâu sắc tới PGS.TS Hồng Mạnh Thắng, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đưa lời khun hữu ích giúp tơi hồn thiện nghiên cứu Nếu khơng có tận tình giúp đỡ thầy, tơi khó lịng hồn thành báo cáo thời gian hạn chế Một lần xin chân thành cảm ơn thầy Tiếp theo xin cảm ơn giáo viên chủ nhiệm Phạm Lê Huyền Nhờ có thơng tin hữu ích, dẫn dắt nhiệt tình, tồn thể K15 khoa Điện tử thơng tin hồn thành xuất sắc yêu cầu đề Cuối cùng, xin cảm ơn bạn khoa Điện tử thông tin với thầy cô giáo môn giúp đỡ giải đắp thắc mắc để hồn thiện báo cáo HỒNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Chương LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA INTERNET OF THINGS……………………………………………………………………………………… 1.1 Lịch sử hình thành khái niệm…………………………………………………………… 1.2 Sự phát triển……………………………………………………………………………… 1.3 Những yếu tố ngăn cản phát triển Internet of Things……………………………… Chương CẤU TRÚC CỦA INTERNET OF THINGS………………………………… 2.1 Cấu hình Internet of Things…………………………………………………………… 2.2 kiến trúc Internet of Things…………………………………………………… Chương ỨNG DỤNG CỦA INTERNET OF THINGS………………………………… 3.1 Xây dựng tự động hóa nhà cửa………………………………………………………… 3.2 Thành phố………………………………………………………………………………… 3.2.Mơi trường………………………………………………………………………………… 3.4 Năng lượng……………………………………………………………………………… 3.5 Nông nghiệp……………………………………………………………………………… 3.6 Công nghiệp……………………………………………………………………………… 3.7 Hệ thống y tế…………………………………………………………………………… Chương THỰC TIỄN INTERNET OF THINGS TẠI VIỆT NAM………………… 4.1 Cơ hội…………………………………………………………………………………… 4.2 Thách thức……………………………………………………………………………… HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH Hình 1: Ước tính IOT đến năm 2020…………………………………………… Hình 2: Cấu phần IoT……………………………………………………… Hình 3: Ultra-nhỏ gọn hiệu suất cao e-la bàn: gia tốc 3D mơ-đun từ kế 3D… Hình 4: Cảm biến áp suất MEMS: 2.5 X 2.5 mm……………………………… Hình 5: Analogue MEMS Microphone………………………………………… Hình 6: Layered Architecture BlueNRG – Bluetooth……………………… Hình 7: Ứng dụng IOT……………………………………………………… KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Bluetooth……………………………………………………………………BLE Local area network………………………………………………………….LAN Internet of things……………………………………………………………IOT Information Communication Technology………………………………… ICT System on Chip…………………………………………………………… SOC HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA INTERNET OF THINGS 1.1 Lịch sử hình thành khái niệm Internet of Things (IoT) xuất có đời Internet, nhà phát minh mong muốn kết nối tất thứ qua mạng lưới đồng để điều khiển chúng phục vụ cho mục đích người Theo tư liệu IoT, xem máy bán nước giải khát tự động trường Đại học Mỹ Carnegie Melon vào đầu năm 1980 thiết bị mở cho xu hướng Chiếc máy lập trình để kết nối với người điều khiển qua Internet, nhằm kiểm tra tình trạng máy bổ sung nước cần thiết mà không cần tiếp xúc kiểm tra trực tiếp Sau đó, khái niệm Internet of Things chỉ thực đưa vào năm 1999, mà người ta bắt đầu nhận thấy tiềm xu hướng này, bên cạnh việc mạng Internet nhiều rào cản mặt khoa học công nghệ dần khai phá SAP AG nhà sản xuất hàng đầu gói phần mềm cho doanh nghiệp định nghĩa IOT nghĩa là: “Một giới mà thiết bị thông minh giao tiếp với thơng qua mạng thơng tin thiết lập trước thiết bị trở thành phận hoạt động hệ thống Hệ thống sở hạ tầng mạng yếu HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP tố phải có sẵn để liên kết với thiết bị thông minh để điều khiển giám sát thiết bị hệ thống” Trong đó, CASAGRAS đưa định nghĩa khác IOT vào năm 2009 sau: “Một sở hạ tầng mạng lưới liên kết thành phần thiết bị thông qua việc khai thác thu thập liệu khả thông tin liên lạc thiết bị với nhau.Cơ sở hạ tầng mạng hệ thống mạng Internet có, thiết bị với phát triển tương lai hệ thống Nó cung cấp cho thiết bị khả kết nối, truyền thông cảm biến làm sở cụ thể cho phát triển hệ thống ứng dụng cụ thể Những điều đặc trưng yếu tố độc lập việc thu thập liệu, trao đổi thông tin thiết bị, khả kết nối mạng khả tương tác thiết bị với thiết bị, với thiết bị với hệ thống ngược lại" Theo định nghĩa từ Wikipedia: “Internet of Things (IoT) là kịch giới, mà đồ vật, đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử Internet” Qua cách định nghĩa trên, hiểu Internet of Things tất thứ kết nối với qua mạng Internet với đặc điểm - Có thể kết nối lúc , nơi - Có thể xác định vị trí thiết bị - Trao đổi thơng tin thiết bị thông qua Internet mạng LAN nội Quả thực đời IoT mang lại bước tiến xa lịch sử công nghệ giới, trải qua thời gian, phát triển không ngừng IoT thay đổi sống người, mang tới giá trị đỉnh cao HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP 1.2 Sự phát triển IOT IOTcó thể thay đổi hồn tồn cách sống người tương lai Khi vật Internet hóa người dùng điều khiển chúng từ nơi nào, không bị giới hạn mặt không gian thời gian cần thiết bị thơng minh có kết nối Internet IOT chìa khóa thành cơng tương lai Theo ước đốn nhà nghiên cứu thị trường đến năm 2020, tồn giới có 34 tỷ thiết bị kết nối Internet - tức trung bình người sở hữu thiết bị online Các thiết bị chắn tạo nên cách mạng sống người, gọi là cuộc cách mạng Internet of Things Hình1 Ước tính IOT đến năm 2020 HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Hệ thống Hệ thống đề cập đến thiết bị cổ điển , thực nhiệm vụ xác định đồ gia dụng, điện chiếu sáng, đo lượng, truyền hình,vv… Công nghệ không dây Công nghệ không dây kết nối hệ thống sở để thiết bị khác, mạng nội đám mây. Công nghệ không dây cho phép giám sát kiểm soát hệ thống từ xa. Công nghệ không dây khác phổ biến Bluetooth, Bluetooth Smart, Zigbee, subGhz, Wi-Fi, vv… Hệ thống điều khiển Thiết bị hệ thống điều khiển sử dụng để giám sát hệ thống cách sử dụng công nghệ không dây. Hệ thống điều khiển thiết bị chuyên dụng điều khiển từ xa điện thoại thông minh máy tính bảng. Điện thoại thơng minh máy tính bảng dễ dàng để tích hợp thiết bị IOT Cổng Internet Gateway cửa sổ hệ thống IOT nội với giới bên ngồi Nó cửa ngõ nhà chuyên dụng điện thoại thông minh. Các công nghệ khác sử dụng cửa ngõ GSM, GPRS, cáp quang đường dây internet khác Cảm biến thông minh Cảm biến thông minh lên trình điều khiển quan trọng phát triển hệ thống IOT. Cảm biến thong minh làm cho để theo dõi chuyển động, môi trường thông số khác từ xa chuyển giao cho hệ thống điều khiển cổng thơng qua cơng nghệ khơng dây. Nó làm thay đổi sống người thực thiết bị có thơng minh Cảm biến thơng minh sử dụng rộng rãi hệ thống IOT điển hình Một số cảm biến phổ biến đề cập đây: HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Gia tốc Cũng gọi g-sensor, gia tốc sử dụng để phát gia tốc tuyến tính, độ rung, độ nghiêng, phát rơi tự Accelerometer sử dụng để thực tính san lấp mặt ngang, chống trộm, cảnh báo rung động, pedometer, giám sát từ xa người lớn trẻ em , vv… Gyroscope Biện pháp Gyroscope vận tốc góc sử dụng để thực tính chơi game, 3D chuột, đào tạo vận động viên , vv… Compass Magnetic Compass từ tính phát từ trường trái đất cho cảm giác hướng đến thiết bị. Nó sử dụng rộng rãi việc điều khiển nhà hướng đồ điện thoại di động Hình Ultra-nhỏ gọn hiệu suất cao e-la bàn: gia tốc 3D mô-đun từ kế 3D Cảm biến áp suất Cảm biến áp suất phát áp suất khí trái đất. Tính sử dụng để thực thước đo đo độ cao. Cảm biến áp suất LPS25H từ STMicroelectronics xác chí sử dụng để nói với sàn xây dựng xác. Tính sử dụng để thực chuyển hướng nhà, thực tế tăng cường 3D GPS HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Hình Cảm biến áp suất MEMS: 2.5 X 2.5 mm Cảm biến nhiệt độ độ ẩm Cảm biến nhiệt độ độ ẩm phát nhiệt độ độ ẩm tham số sử dụng để kiểm soát hoạt động thiết bị tiện ích mặc MEMS Microphone MEMS Microphone cảm biến âm mà chuyển đổi tín hiệu âm thành tín hiệu điện. MEMS Microphone ngày ưa thích micro thơng thường họ cung cấp SNR cao hơn, yếu tố hình thức nhỏ, giao diện kỹ thuật số, RF miễn dịch tốt vững mạnh cao chống rung Hình Analogue MEMS Microphone 10 HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Bluetooth [BLE] Bluetooth Bluetooth Low Energy [BLE] tiêu chuẩn cho phép kết nối thiết bị điện thấp cảm biến. Nó sử dụng truyền dẫn vơ tuyến bước sóng ngắn, băng tần 2.4GHz. Sử dụng Bluetooth thơng minh tốt phép truyền thơng hai chiều thiết bị khác không dây với tuổi thọ pin đáng kinh ngạc BLE kích hoạt thiết bị làm việc liên tục với điện thoại thơng minh tương thích lợi ích từ giao diện người dùng phong phú. Điện thoại thông minh truyền liệu qua đám mây cách sử dụng kết nối khác GPRS Công nghệ Bluetooth lượng thấp hoạt động dải tần tương tự cơng nghệ Bluetooth cổ điển cho phép kết nối điện cực thấp chuyển giao liệu cho ứng dụng trước bị giới hạn việc tiêu thụ điện Hình Layered Architecture BlueNRG – Bluetooth 11 HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Tín hiệu nhiệt độ quản lý pin Là thiết bị IOT ngày chạy pin lượng thấp độ xác Bộ khuếch đại hoạt động sáng tạo Comparators trở thành yếu tố quan trọng cho cầu tín hiệu cảm biến điều khiển. Bên cạnh đó, nhà nước xác phí pin cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất kéo dài tuổi thọ 12 HOÀNG DUY BÁO BÁO CÁO TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III ỨNG DỤNG CỦA INTERNET OF THINGS IoT có nhiều ứng dụng, kể đến lĩnh vực tiêu biểu thuộc ứng dụng IoT Cá nhân - giúp sống thông minh; Công nghiệp - hoạt động kinh doanh hiệu ; Cơ sở hạ tầng - giúp thành phố thơng minh Tuy nhiễn chia ứng dụng IoT thành khía cạnh nhỏ Hình ảnh cho thấy toàn ứng dụng IoT: Hình Ứng dụng IOT IoT bao gồm hàng loạt ứng dụng gồm nhà cửa, hệ thống lượng, nông nghiệp, y tế, công nghiệp, dịch vụ hậu cần môi trường.Một số ứng dụng bật IOT trình bày chi tiết bên Dựa ứng dụng cụ thể, sản phẩm chủ yếu dựa công nghệ IOT gồm thiết bị thông minh, thành phố thông minh, nhà thông minh, môi trường thông minh doanh nghiệp thông minh 3.1 Xây dựng tự động hóa nhà cửa 13 HỒNG DUY BÁO