Báo cáo đồ án viễn thông tìm hiểu iot trong smart city

Thành phố thông minh là một hệ thống hữu cơ tổng thể được kết nối từ nhiều hệthống thành phần với hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể hành xử thông minh như con người,gồm mạng viễn thông số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-o0o -BÁO CÁO ĐỒ ÁN VIỄN THÔNG TÌM HIỂU IOT TRONG SMART CITY GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐỖ XUÂN THU

LỚP: 71DCDT21

Trần Văn DũngĐặng Ngọc Hiếu

Vũ Quang Huy

Vũ Việt HùngTrần Đức Giang

Lê Hoàng TuấnNguyễn Xuân TuấnNguyễn Công Tuấn

HÀ NỘI 09-2023 MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, khi cuộc sống đô thị ngày càng phát triển và quy mô của các thành phố trên khắp thế giới không ngừng tăng lên, sự xuất hiện của công nghệ Internet of Things (IoT) đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc xây dựng và quản lý các thành phố thông minh (smart city) IoT đã mở ra một thế giới mới của khả năng kết nối, thu thập dữ liệu và tự động hóa, giúp chúng ta nâng cao chất lượng cuộc sống, tối ưu hóa nguồn lực và bảo vệ môi trường.

Đồ án này tập trung vào khám phá và phân tích các ứng dụng của IoT trong lĩnh vực quản lý năng lượng trong smart city Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về cách IoT có thể được tích hợp vào hạ tầng đô thị để tối ưu hóa sử dụng năng lượng, giảm thiểu lãng phí, và định hình một môi trường số thông minh.

Trong quá trình nghiên cứu, chúng ta sẽ xem xét các dự án thực tế đã triển khai trên thế giới, từ các thành phố lớn đến những địa phương nhỏ, để hiểu rõ hơn về những lợi ích và thách thức mà IoT mang lại trong quản lý năng lượng Đồng thời, chúng ta sẽ đàm phán về những tiềm năng và hướng phát triển tương lai của IoT trong ngữ cảnh đô thị thông minh.

Qua đồ án này, hy vọng rằng chúng ta sẽ có cái nhìn sâu sắc về cách công nghệ IoT không chỉ là một công cụ hiệu quả trong quản lý năng lượng mà còn là yếu tố quyết định giúp chúng ta xây dựng những thành phố thông minh, bền vững và thân thiện với môi trường.

I.kiến thức tổng quan1.1 Định nghĩa smart city

1.1.1 Định nghĩa

Thành phố thông minh hay đô thị thông minh là một khu vực thành thị sử dụngcác loại phương pháp điện tử và cảm biến khác nhau để thu thập dữ liệu Thông tin chitiết thu được từ dữ liệu đó được sử dụng để quản lý tài sản, tài nguyên và dịch vụ mộtcách hiệu quả; đổi lại, dữ liệu đó được sử dụng để cải thiện hoạt động trên toàn thànhphố Điều này bao gồm dữ liệu được thu thập từ người dân, thiết bị, tòa nhà và tài sản,sau đó được xử lý và phân tích để giám sát và quản lý hệ thống giao thông và vận tải, nhàmáy điện, tiện ích, mạng lưới cấp nước, chất thải, phát hiện tội phạm, hệ thống thông tin,trường học, thư viện, bệnh viện và các dịch vụ cộng đồng khác

Thành phố thông minh là một hệ thống hữu cơ tổng thể được kết nối từ nhiều hệthống thành phần với hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể hành xử thông minh như con người,gồm mạng viễn thông số (dây thần kinh), hệ thống nhúng thông minh (não bộ), các cảmbiến (giác quan) và phần mềm (tinh thần và nhận thức) để nâng cao chất lượng cuộcsống, cải thiện chất lượng phục vụ của chính quyền thành phố, giảm tiêu thụ năng lượng,quản lý hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên

1.1.2 các yếu tố chính

Các yếu tố chính cần thiết tạo nên bộ khung của đô thị hay thành phố thông minh tíchhợp có ảnh hưởng hai chiều, tác động lẫn nhau, bao gồm:

 Hạ Tầng Kỹ Thuật và Công Nghệ Thông Tin

Hạ tầng kỹ thuật tiên tiến và các công nghệ thông tin đột phá là cơ sở của Smart City.Với mạng 5G mạnh mẽ và hệ thống cảm biến thông minh, dữ liệu từ khắp nơi được thuthập và phân tích để cung cấp thông tin quan trọng Từ việc điều khiển giao thông đến dựbáo nguồn năng lượng, công nghệ thông tin định hình mô hình quản lý đô thị hiện đại

 Quản lý – Tổ chức

Tại khu đô thị thông minh việc quản lý và vận hành sẽ được áp dụng những công nghệhiện đại, giúp xử lí nhanh chóng, tránh nhầm lẫn, phục vụ tốt nhất cho nhu cầu của cưdân trong đời sống hàng ngày như tìm chỗ trống để xe ô tô, báo cáo tiền sinh hoạt,

 Quản Lý Tài Nguyên và Môi Trường Đô Thị Thông Minh

Trong bối cảnh tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt, đô thị thông minh là giải pháp cho việcquản lý tài nguyên một cách thông minh và bền vững Không chỉ giúp tiết kiệm năng

lượng và tài nguyên, mô hình này còn tạo cơ hội tái sử dụng và tái chế, góp phần bảo vệmôi trường và tạo điều kiện sống tốt hơn cho thế hệ tương lai.

 Giao Thông và Hệ Thống Vận Chuyển Thông Minh

Thách thức về giao thông và ùn tắc đang ngày càng trở nên nghiêm trọng Smart City đưa

ra giải pháp thông qua việc phát triển hệ thống giao thông thông minh, sử dụng dữ liệuthời gian thực để dự báo và giảm thiểu ùn tắc Hệ thống vận chuyển thông minh cũngthúc đẩy sự phát triển của phương tiện công cộng, giúp cải thiện chất lượng không khí vàcuộc sống của cư dân

 Dịch Vụ Công Và Tương Tác Dân Cư

Đô thị thông minh Smart City mang đến sự tiện lợi cho cư dân thông qua việc cung cấpdịch vụ công trực tuyến Từ việc thanh toán hóa đơn đến đăng ký giấy tờ, mọi thủ tục trởnên đơn giản và nhanh chóng Nền tảng tương tác dân cư giúp cư dân tham gia vào việcđưa ra ý kiến và đóng góp vào quyết định về phát triển đô thị

 An Ninh Thông Tin và Quản Lý Dữ Liệu Trong Đô Thị Thông Minh

Với việc số hóa và gắn kết, bảo mật thông tin là yếu tố quan trọng của Smart City Hệthống an ninh thông tin và quản lý dữ liệu đảm bảo sự riêng tư và bảo mật của thông tin

cá nhân, ngăn chặn nguy cơ xâm nhập và lợi dụng dữ liệu

1.2 Khái niệm IoT trong Smart City

1.2.1 khái niệm IOT

Internet Vạn Vật tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT là một liên mạng,trong đó các thiết bị thông minh, phương tiện vận tải, phòng ốc và các trang thiết bị khácđược nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng vớikhả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữliệu

Hệ thống IoT cho phép vật được cảm nhận hoặc được điều khiển từ xa thông qua

hạ tầng mạng hiện hữu, tạo cơ hội cho thế giới thực được tích hợp trực tiếp hơn vào hệthống điện toán, hệ quả là hiệu năng, độ tin cậy và lợi ích kinh tế được tăng cường bêncạnh việc giảm thiểu sự can dự của con người. Khi IoT được gia tố cảm biến và cơ cấuchấp hành, công nghệ này trở thành một dạng thức của hệ thống ảo-thực với tính tổngquát cao hơn, bao gồm luôn cả những công nghệ như điện lưới thông minh, nhà máy điện

ảo, nhà thông minh, vận tải thông minh và thành phố thông minh Mỗi vật được nhậndạng riêng biệt trong hệ thống điện toán nhúng và có khả năng phối hợp với nhau trongcùng hạ tầng Internet hiện hữu. 

1.2.2 IOT trong smart city

IoT cho phép thu thập hàng loạt dữ liệu quan trọng theo thời gian thực có thể được

sử dụng để cung cấp thông tin chuyên sâu và cuối cùng là các hành động giúp tăng hiệuquả chung và hoạt động của thành phố Để làm vậy IOT sử dụng các giao thức nhằm tạođiều kiện thuận lợi cho việc truyền dữ liệu từ nguồn tới đích

Giao thức IOT (IOT protocol) được chia thành 4 lớp:

- Lớp ứng dụng

Sau khi dữ liệu đã được thu thập, gửi qua mạng và được xử lý thêm, dữ liệu sẽ sẵnsàng được những người ra quyết định của thành phố và thậm chí cả những người dânbình thường xem xét. Trong lớp ứng dụng, mọi người có thể diễn giải dữ liệu theo cách

có ý nghĩa để thông báo hành động trong tương lai

1.3 Ưu điểm và Thách thức của IOT trong Smart city

1.3.1.Ưu điểm

Các thành phố thông minh dựa vào Internet of Things (IoT) để tận dụng việc kết hợp sửdụng ứng dụng, hệ thống kết nối, các công trình, thiết bị, và nhiều yếu tố khác nhau đểtạo ra môi trường sống và làm việc hiệu quả Dưới đây là một số lợi ích của nó:

 Quản lý cơ sở hạ tầng cải thiện:Công nghệ IoT có thể được sử dụng để giám sát vàquản lý cơ sở hạ tầng của thành phố, bao gồm cả cầu, đường, và các công trìnhxây dựng Điều này giúp xác định nhu cầu bảo dưỡng, giảm thời gian ngừng hoạtđộng và nâng cao an toàn tổng thể

 An toàn cộng đồng nâng cao: Các cảm biến và camera kết nối qua IoT có thể cảithiện an toàn cộng đồng bằng cách phát hiện các rủi ro an ninh tiềm ẩn, theo dõihoạt động tội phạm và giám sát thời gian phản ứng trong tình huống khẩn cấp

 Vận tải hiệu quả: IoT hỗ trợ tối ưu hóa các tuyến vận tải công cộng, giảm ùn tắc

và cải thiện lưu thông giao thông Các phương tiện kết nối cũng có thể giao tiếpvới nhau và với hệ thống giao thông, tạo điều kiện cho việc đi lại an toàn và hiệuquả hơn

 Tiết kiệm năng lượng: Công nghệ IoT cho phép giám sát và quản lý việc sử dụngnăng lượng trong các tòa nhà và không gian công cộng, giảm lãng phí năng lượng

và tiết kiệm chi phí

 Quản lý rác hiệu quả: Các cảm biến IoT có thể giúp tối ưu hóa tuyến thu gom rác,giảm ảnh hưởng môi trường từ việc thu gom rác và giảm chi phí

 Tăng cường tương tác với cộng đồng: Các nền tảng có kết nối IoT có thể cho phépcộng đồng tham gia vào quy hoạch đô thị, đưa ra phản hồi về dịch vụ đô thị và báocáo vấn đề trong thời gian thực

 Sức khỏe và sự an toàn: IoT có thể được sử dụng để giám sát chất lượng khôngkhí, phát hiện nguy cơ môi trường và theo dõi xu hướng sức khỏe, cung cấp dữliệu quý báu cho các quan chức y tế công cộng phát triển chính sách cải thiện sứckhỏe cộng đồng

IoT trong các thành phố thông minh có thể giúp cải thiện chất lượng cuộc sốngcủa người dân, thúc đẩy sự đổi mới và tăng trưởng kinh tế, tạo nên một tương lai bềnvững và chống chọi

Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức hiện tại hạn chế việc áp dụng IoT:

 Các lỗ hổng bảo mật (quyền riêng tư, phá hoại, từ chối dịch vụ): Việc các hackertấn công vào các mục tiêu quan trọng sẽ khiến mối nguy hiểm này rất lớn Rõràng, hậu quả của việc phá hoại và từ chối dịch vụ có thể nghiêm trọng hơn nhiều

so với xâm nhập quyền riêng tư cá nhân Nếu có sự thay đổi tỷ lệ pha trộn chấtkhử trùng tại nhà máy xử lý nước hoặc dừng hệ thống làm mát tại nhà máy điệnhạt nhân có khả năng khiến cả thành phố gặp nguy hiểm ngay lập tức

 Các vấn đề pháp lý và pháp lý: Điều này áp dụng chủ yếu cho các thiết bị y tế,ngân hàng, bảo hiểm, thiết bị cơ sở hạ tầng, thiết bị sản xuất và đặc biệt là các thiết

bị liên quan đến dược phẩm và thực phẩm Điều này làm tăng thêm thời gian vàchi phí cần thiết để đưa các sản phẩm này ra thị trường

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

 Thiếu một kiến trúc và tiêu chuẩn hóa chung: Sự phân mảnh liên tục trong quátrình triển khai IoT sẽ làm giảm giá trị và tăng chi phí cho người dùng cuối Hầuhết các sản phẩm đều nhắm mục tiêu các lĩnh vực rất cụ thể Một số nguyên nhâncủa sự phân mảnh này là do lo ngại về bảo mật và quyền riêng tư, cố gắng chiếmlĩnh thị trường, cố gắng tránh các vấn đề với tài sản trí tuệ của đối thủ cạnh tranh

và hiện tại thiếu sự lãnh đạo rõ ràng trong lĩnh vực này

 Khả năng mở rộng: Điều này hiện không phải là vấn đề lớn, nhưng nó chắc chắn

sẽ trở thành một vấn đề chủ yếu liên quan đến đám mây khi số lượng thiết bị hoạtđộng tăng lên Điều này sẽ tăng băng thông dữ liệu cần thiết và thời gian cần thiết

để xác minh giao dịch

 Hạn chế của các cảm biến hiện tại: Các loại cảm biến cơ bản, chẳng hạn như nhiệt

độ, ánh sáng, chuyển động, âm thanh, màu sắc, radar, máy quét laser, siêu âm vàtia X, đã khá hiệu quả Hơn nữa, những tiến bộ gần đây trong vi điện tử, cùng vớinhững tiến bộ trong cảm biến trạng thái rắn, sẽ làm cho các cảm biến trần ít trởthành vấn đề trong tương lai Thách thức sẽ là làm sao cho cảm biến có thể hoạtđộng tốt trong môi trường đông đúc, ồn ào và phức tạp hơn Việc áp dụng cácthuật toán tương tự như logic mờ hứa hẹn sẽ làm giảm vấn đề này trong tương lai

 Nguồn điện nằm ngoài mạng lưới: Mặc dù Ethernet, WIFI, 3G và Bluetooth đã cóthể giải quyết hầu hết các vấn đề kết nối bằng cách cung cấp cho các thiết bị khác

nhau các hình thức khác nhau, tuy nhiên hạn chế về thời lượng pin vẫn còn Hầuhết các điện thoại thông minh vẫn cần phải được sạc mỗi ngày và hầu hết các cảmbiến vẫn cần thay pin thường xuyên hoặc kết nối với lưới điện Sẽ có một sự khácbiệt nếu năng lượng có thể được phát không dây đến các thiết bị như vậy từ xahoặc nếu nguồn năng lượng có thể tồn tại ít nhất một năm có thể được tích hợpvào các cảm biến.

II.CƠ SỞ HẠ TẦNG IOT TRONG SMART CITY 2.1 Cảm Biến và Thiết Bị Kết Nối:

Cảm biến Internet of Things:

Cảm biến IoT là những phần cứng phát hiện những thay đổi trong môi trường vàthu thập dữ liệu Cảm biến IoT dùng để thu thập dữ liệu, giao tiếp và chia sẻ chúng vớicác thiết bị được kết nối của toàn bộ mạng Tất cả dữ liệu được thu thập này cho phép cácthiết bị chạy tự động, do đó làm cho toàn bộ hệ sinh thái “thông minh hơn” hằng ngày.Cảm biến IoT có phần giống với Network Interface Cards (NIC), kết nối các máy tínhthông qua Ethernet hoặc Wi-Fi Trên thực tế, cảm biến IoT có các địa chỉ IPv6 duy nhất

để tiện theo dõi trên mạng IoT Theo đó, những cảm biến giống như hệ thống thần kinhtrên các mạng IoT vì chúng phát hiện và đo lường các hiện tượng trong thế giới thực

Thiết bị Internet of Things:

Thiết bị IoT là thiết bị điện toán phi tiêu chuẩn kết nối không dây với mạng và cókhả năng truyền dữ liệu, chẳng hạn như nhiều thiết bị trên IoT

Phân loại, ứng dụng cảm biến và thiết bị kết nối:

- Cảm biến nhiệt độ:

Cảm biến nhiệt độ đo nhiệt trong nguồn nhiệt Nó có thể phát hiện những thay đổinhiệt độ và chuyển những thay đổi này thành dữ liệu Máy móc được sử dụng trong sảnxuất thường yêu cầu nhiệt độ môi trường và nhiệt độ thiết bị phải ở một mức nhất định.Tương tự, trong nông nghiệp, nhiệt độ của đất là yếu tố quan trọng trong sự phát triển củacây trồng Cảm biến nhiệt độ có thể được chia thành loại tiếp xúc và loại không tiếp xúctheo quan điểm sử dụng Đầu tiên là cảm biến nhiệt độ tiếp xúc trực tiếp với đối tượngđược đo và sự thay đổi nhiệt độ của đối tượng đo được cảm nhận bởi phần tử nhạy cảmvới nhiệt độ Trong đó, cảm biến nhiệt độ giữ một khoảng cách nhất định với đối tượngcần đo, phát hiện cường độ tia hồng ngoại phát ra từ đối tượng cần đo và tính toán nhiệt

độ Cảm biến nhiệt độ chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực liên quan chặt chẽ đếnnhiệt độ, chẳng hạn như giữ nhiệt thông minh và phát hiện nhiệt độ môi trường xungquanh

- Cảm biến độ ẩm:

Cảm biến độ ẩm có thể đo thành phần hơi nước trong không khí hoặc các chất khíkhác Cảm biến độ ẩm thường được tìm thấy trong các hệ thống sưởi ấm, thông gió vàđiều hòa không khí (HVAC) trong các lĩnh vực công nghiệp và dân dụng Chúng có thể

được tìm thấy ở nhiều khu vực khác, bao gồm cả bệnh viện và trạm thời tiết, để báo cáo

và dự đoán thời tiết

- Cảm biến áp suất:

Cảm biến áp suất là thiết bị có thể cảm nhận tín hiệu áp suất và chuyển tín hiệu ápsuất thành tín hiệu điện sử dụng được theo một quy luật nhất định.Cảm biến áp suấtthường được cấu tạo bởi một phần tử nhạy cảm với áp suất và một bộ phận xử lý tín hiệu.Theo các loại áp suất thử nghiệm khác nhau, cảm biến áp suất có thể được chia thànhcảm biến áp suất đồng hồ, cảm biến chênh lệch áp suất và cảm biến áp suất tuyệt đối.Cảm biến áp suất cảm nhận những thay đổi trong chất khí và chất lỏng Khi áp suất thayđổi, cảm biến sẽ phát hiện những thay đổi này và truyền chúng đến hệ thống được kếtnối Các trường hợp sử dụng phổ biến bao gồm kiểm tra rò rỉ, có thể là kết quả của sự suygiảm Cảm biến áp suất cũng rất hữu ích trong sản xuất hệ thống nước vì nó dễ dàng pháthiện sự dao động hoặc sụt giảm áp suất

- Cảm biến tiệm cận:

Cảm biến khoảng cách là một thiết bị có thể cảm nhận được khoảng cách của mộtđối tượng Nó là một thuật ngữ chung cho các cảm biến để phát hiện mà không cần chạmvào đối tượng phát hiện Thông tin chuyển động và thông tin tồn tại của đối tượng đượcphát hiện được chuyển thành tín hiệu điện Cảm biến tiệm cận được sử dụng để phát hiệnkhông tiếp xúc các đối tượng gần cảm biến Các loại cảm biến này thường phát ra trườngđiện từ hoặc chùm bức xạ, chẳng hạn như tia hồng ngoại Có một số trường hợp sử dụngthú vị cho cảm biến tiệm cận Trong bán lẻ, cảm biến khoảng cách có thể phát hiệnchuyển động giữa khách hàng và sản phẩm mà họ quan tâm Người dùng có thể đượcthông báo về mọi khoản giảm giá hoặc giá đặc biệt cho các sản phẩm gần cảm biến Cảmbiến tiệm cận cũng được sử dụng trong bãi đậu xe ở trung tâm mua sắm, sân vận động vàsân bay để chỉ ra chỗ đậu xe Chúng cũng có thể được sử dụng trên dây chuyền lắp ráptrong hóa chất, thực phẩm và nhiều loại công nghiệp khác

- Cảm biến chuyển động:

Cảm biến chuyển động rất nhạy và sử dụng các vi sóng để phát hiện sự thay đổi(dịch chuyển) trong môi trường xung quanh, do các vật thể chuyển động tạo ra Chúngkhác với các cảm biến tiệm cận ở tất cả các khía cạnh: vỏ, mạch và ứng dụng Tuy nhiên,chúng cũng có thể được sử dụng như cảm biến tiệm cận

- Cảm biến mức:

Một cảm biến được sử dụng để xác định mức hoặc số lượng chất lỏng, chất lỏnghoặc các chất khác chảy trong một hệ thống đóng hoặc mở được gọi là cảm biến mức

chất lỏng Cảm biến mức chất lỏng được sử dụng để phát hiện mức chất lỏng của các chấtbao gồm chất lỏng, bột và vật liệu dạng hạt Cảm biến đo mức chất lỏng được sử dụngtrong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất dầu khí, xử lý nước và các nhà máy sản xuất

đồ uống, thực phẩm Hệ thống quản lý chất thải là một trường hợp sử dụng phổ biến vìcảm biến mức có thể phát hiện mức chất thải trong thùng rác hoặc thùng

- Cảm biến chất lượng nước:

Cảm biến chất lượng nước chủ yếu được sử dụng để phát hiện chất lượng nước vàgiám sát ion trong hệ thống phân phối nước Nước được sử dụng ở mọi nơi trong sản xuất

và đời sống Các cảm biến này đóng một vai trò quan trọng trong việc giám sát chấtlượng nước cho các mục đích khác nhau Chúng được sử dụng trong các ngành côngnghiệp khác nhau Cảm biến chất lượng nước thông thường có các loại sau: Cảm biến dưlượng clo, Cảm biến oxy hòa tan, Cảm biến độ dẫn điện nước EC, Cảm biến pH, Cảmbiến độ đục

- Cảm biến con quay hồi chuyển:

Cảm biến con quay hồi chuyển đo vận tốc góc, thường được định nghĩa là thước đotốc độ và chuyển động quay quanh một trục Các trường hợp sử dụng bao gồm ô tô,chẳng hạn như điều hướng ô tô và hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (chống trượt) Cáctrường hợp sử dụng khác bao gồm hệ thống phát hiện rung máy và cảm biến chuyển độngcho trò chơi điện tử

- Cảm biến khí:

Các loại cảm biến này theo dõi và phát hiện những thay đổi về chất lượng khôngkhí, bao gồm cả sự hiện diện của khí độc, dễ cháy hoặc có hại Các ngành sử dụng cảmbiến khí bao gồm khai thác mỏ, dầu khí, nghiên cứu hóa học và sản xuất Một trường hợp

sử dụng phổ biến của người tiêu dùng là máy dò CO2 carbon dioxide quen thuộc được sửdụng trong nhiều hộ gia đình Sau đây là một số cảm biến Gas thông dụng: Cảm biếnCO2 carbon dioxide, Máy dò CO carbon monoxide, Cảm biến H2 hydro, Cảm biến PM,Cảm biến oxit nitơ, Cảm biến khí O2 oxi, Máy đo O3 ôzôn, Cảm biến NH3 amoniac,Cảm biến CH4 mêtan

- Cảm biến hồng ngoại:

Các loại cảm biến này cảm nhận các đặc điểm của môi trường xung quanh bằngcách phát ra hoặc phát hiện bức xạ hồng ngoại Chúng cũng có thể đo nhiệt do các vật thểtỏa ra Cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong các dự án IoT khác nhau bao gồm chămsóc sức khỏe vì chúng đơn giản hóa việc theo dõi lưu lượng máu và huyết áp TV sửdụng cảm biến hồng ngoại để giải mã các tín hiệu được gửi bởi điều khiển từ xa Một ứng

dụng thú vị khác là các nhà sử học nghệ thuật sử dụng cảm biến hồng ngoại để xem cáclớp ẩn trong tranh để giúp xác định tác phẩm nghệ thuật là nguyên bản hay giả mạo, hoặcliệu nó đã bị thay đổi thông qua quá trình phục chế.

- Cảm biến quang học:

Cảm biến quang học chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện Có rất nhiều ứngdụng và trường hợp sử dụng cho cảm biến quang học Trong ngành công nghiệp ô tô, cácphương tiện sử dụng cảm biến quang học để nhận biết biển báo, chướng ngại vật vànhững thứ khác mà người lái xe sẽ nhận thấy khi lái xe hoặc đỗ xe Cảm biến quang họcđóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của ô tô không người lái Cảm biến quanghọc rất phổ biến trong điện thoại thông minh Ví dụ, cảm biến ánh sáng xung quanh cóthể kéo dài tuổi thọ pin Cảm biến quang học cũng được sử dụng trong lĩnh vực y sinh,bao gồm phân tích hơi thở và theo dõi nhịp tim

- Cảm biến khói:

Cảm biến khói được sử dụng để phát hiện có khói và nồng độ khói trong môitrường, chẳng hạn như phát hiện khói dày đặc trong khi hỏa hoạn Khi đầu dò khói gặpkhói hoặc một số khí cụ thể, điện trở bên trong của đầu dò khói sẽ thay đổi và một giá trịtương tự được tạo ra để kiểm soát nó Cảm biến khói sử dụng nguyên tắc là sự thay đổiđiện trở của phần tử nhạy cảm với khói bị ảnh hưởng bởi nồng độ của khói (chủ yếu làcác hạt dễ cháy) để gửi tín hiệu tương tự về nồng độ khói đến máy chủ Cảm biến khói làtên gọi khác của thiết bị báo khói Bởi vì nó có thể phát hiện khói tạo ra trong đám cháy

và dễ dàng lắp đặt, nó được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm mua sắm, khách sạn,cửa hàng, nhà kho, phòng máy tính, nhà ở và những nơi khác để phát hiện an toàn cháy

- Cảm biến hình ảnh:

Cảm biến hình ảnh sử dụng chức năng chuyển đổi quang điện của thiết bị quangđiện để chuyển đổi hình ảnh ánh sáng trên bề mặt cảm quang thành tín hiệu điện tỷ lệ vớihình ảnh ánh sáng Cảm quang là thành phần cốt lõi nhất của camera công nghiệp, cảmquang có hai loại là CMOS và CCD Quy trình độc đáo của CCD có ưu điểm là hiệu ứng

độ rọi thấp tốt, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao, độ trong suốt mạnh và khả năng tái tạo màutốt, và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cao cấp như giao thông vận tải và điều trị

y tế Do ưu điểm về hình ảnh, nó sẽ tiếp tục được sử dụng lâu dài, nhưng đồng thời, giáthành cao và mức tiêu thụ điện năng cao cũng hạn chế không gian phát triển thị trườngcủa nó CCD và CMOS có lợi thế trong các kịch bản ứng dụng khác nhau, nhưng với sựcải tiến liên tục của công nghệ và kỹ thuật CMOS, cùng với sự sụt giảm liên tục của giáCMOS cao cấp, người ta tin rằng CMOS sẽ ngày càng chiếm một vai trò quan trọngtrong sự phát triển tương lai của cao - camera định nghĩa trong ngành an ninh Các ứng

dụng chính của cảm biến hình ảnh là trong máy ảnh kỹ thuật số và mô-đun, thiết bị hìnhảnh y tế và nhìn ban đêm, thiết bị ảnh nhiệt, radar, sonar, phòng media, sinh trắc học vàthiết bị IRIS.

- Cảm biến hóa học:

Cảm biến hóa học là thiết bị nhạy cảm với các chất hóa học khác nhau và chuyểnđổi nồng độ của chúng thành tín hiệu điện để phát hiện Tương tự như các cơ quan cảmgiác của con người, các cảm biến hóa học gần tương ứng với các cơ quan mùi và vị củacon người Nhưng nó không chỉ đơn giản là mô phỏng bộ phận cơ thể người mà nó còn

có thể cảm nhận được một số chất mà bộ phận cơ thể người không thể cảm nhận đượcnhư H2 và CO Chúng được sử dụng rộng rãi trong giám sát môi trường công nghiệp vàkiểm soát quá trình, phát hiện các hóa chất nguy hiểm được thải ra một cách cố ý hoặc vô

ý, phát hiện nổ và phóng xạ, trạm vũ trụ, quy trình tái chế trong ngành dược phẩm vàphòng thí nghiệm, v.v

- Cảm biến âm thanh:

Cảm biến âm thanh là một cảm biến có thể phát hiện, đo lường và hiển thị các dạngsóng âm thanh Cảm biến có một chip microphone điện tử tích hợp nhạy cảm với âmthanh Sóng âm thanh làm rung màng electret trong microphone, làm thay đổi điện dung

và tạo ra một điện áp nhỏ tương ứng với sự thay đổi đó Điện áp này sau đó được chuyểnđổi thành điện áp 0-5V, được chấp nhận bởi bộ thu thập dữ liệu thông qua chuyển đổiAnalog/ Digital và truyền đến máy tính Nó được sử dụng rộng rãi trong giám sát tiếng

ồn đường huyết mạch giao thông, phát hiện tiếng ồn ranh giới doanh nghiệp công nghiệp,phát hiện tiếng ồn ranh giới công trường xây dựng, phát hiện tiếng ồn môi trường khuvực đô thị và phát hiện, giám sát và đánh giá tiếng ồn môi trường sống xã hội

- Cảm biến gia tốc kế:

Cảm biến gia tốc là một thiết bị có thể đo gia tốc Nó thường bao gồm khối lượng,

bộ giảm chấn, thành phần đàn hồi, thành phần nhạy cảm và mạch thích ứng Cảm biếngia tốc có thể giúp robot hiểu được môi trường của nó Bạn đang leo núi? Vẫn xuống dốc,bạn có bị ngã không? Hay đối với robot bay, việc kiểm soát thái độ cũng là điều tối quantrọng Cảm biến gia tốc phổ biến bao gồm điện dung, cảm ứng, biến dạng, biến áp, ápđiện, v.v Chúng được sử dụng rộng rãi trong thiết bị di động và phương tiện, đo độ rung,điều khiển và phát hiện ô tô, phát hiện rơi tự do, máy bay và ngành hàng không, phát hiệnchuyển động, giám sát hành vi của vận động viên , điện tử tiêu dùng, công trường côngnghiệp và xây dựng, v.v

- Cảm biến ánh sáng:

Cảm biến ánh sáng thường dùng để chỉ một thiết bị có thể cảm nhận một cách nhạybén năng lượng ánh sáng từ tia cực tím sang tia hồng ngoại và chuyển đổi năng lượngánh sáng thành tín hiệu điện Cảm biến ánh sáng là một loại thiết bị cảm biến, được cấutạo chủ yếu bởi các phần tử cảm quang Nó chủ yếu được chia thành bốn loại: cảm biếnánh sáng xung quanh, cảm biến ánh sáng hồng ngoại, cảm biến ánh sáng mặt trời và cảmbiến ánh sáng tia cực tím Nó chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực thay đổi ứng dụngđiện tử thân xe và hệ thống chiếu sáng thông minh Công nghệ đo lường điện hiện đạingày càng hoàn thiện hơn Nó đã được sử dụng rộng rãi trong phép đo các đại lượng điện

và không điện do độ chính xác cao và dễ dàng kết nối với máy tính vi mô để thực hiệnquá trình xử lý thời gian thực tự động

2 Mạng Kết Nối:

Công nghệ IoT trong smart city sử dụng nhiều loại mạng để kết nối và truyền tải dữliệu Tùy thuộc vào ứng dụng, các yếu tố như phạm vi, yêu cầu dữ liệu, bảo mật và nhucầu điện năng cũng như thời lượng pin sẽ quyết định việc lựa chọn một hoặc một số hìnhthức kết hợp công nghệ Dưới đây là một số loại mạng và ứng dụng của chúng trong ngữcảnh của smart city:

dù nó cung cấp phạm vi tương tự như Bluetooth nhưng nó đã được thiết kế để giảm đáng

kể mức tiêu thụ điện năng

Tuy nhiên, Smart / BLE không thực sự được thiết kế để truyền tệp và phù hợp hơnvới các khối dữ liệu nhỏ Nó chắc chắn có một lợi thế lớn trong bối cảnh thiết bị cá nhânhơn so với nhiều công nghệ cạnh tranh do nó được tích hợp rộng rãi trong điện thoạithông minh và nhiều thiết bị di động khác

Các thiết bị sử dụng các tính năng Bluetooth Smart kết hợp Thông số kỹ thuật cốtlõi của Bluetooth phiên bản 4.0 (hoặc cao hơn - phiên bản mới nhất là phiên bản 4.2 đượccông bố vào cuối năm 2014) với cấu hình lõi năng lượng thấp và tốc độ dữ liệu cơ bản

kết hợp cho bộ thu phát RF, băng tần cơ sở và ngăn xếp giao thức Quan trọng là, phiênbản 4.2 thông qua Cấu hình hỗ trợ giao thức Internet sẽ cho phép các cảm biến BluetoothSmart truy cập Internet trực tiếp thông qua kết nối 6LoWPAN (thông tin thêm về điềunày bên dưới) Kết nối IP này giúp bạn có thể sử dụng cơ sở hạ tầng IP hiện có để quản lýcác thiết bị Bluetooth Smart 'edge'

Tiêu chuẩn: Đặc điểm kỹ thuật lõi Bluetooth 4.2

Tần số: 2.4GHz (ISM)

Phạm vi: 50-150m (Thông minh / BLE)

Tốc độ dữ liệu: 1Mbps (Smart / BLE)

- Zigbee

ZigBee, giống như Bluetooth, có một cơ sở hoạt động được cài đặt lớn, mặc dù có

lẽ truyền thống nhiều hơn trong các môi trường công nghiệp ZigBee PRO và ZigBeeRemote Control (RF4CE), trong số các cấu hình ZigBee có sẵn khác, dựa trên giao thứcIEEE802.15.4, là công nghệ mạng không dây tiêu chuẩn ngành hoạt động ở 2.4GHznhắm mục tiêu các ứng dụng yêu cầu trao đổi dữ liệu tương đối thường xuyên ở mức dữliệu thấp- tỷ lệ trong một khu vực hạn chế và trong phạm vi 100m chẳng hạn như trongnhà hoặc tòa nhà

ZigBee / RF4CE có một số lợi thế đáng kể trong các hệ thống phức tạp cung cấphoạt động tiêu thụ điện năng thấp, bảo mật cao, mạnh mẽ và khả năng mở rộng cao với sốlượng nút cao và có vị trí tốt để tận dụng điều khiển không dây và mạng cảm biến trongcác ứng dụng M2M và IoT Phiên bản mới nhất của ZigBeelà phiên bản 3.0 mới ra mắtgần đây, về cơ bản là sự hợp nhất của các tiêu chuẩn không dây ZigBee khác nhau thànhmột tiêu chuẩn duy nhất Một sản phẩm và bộ ví dụ để phát triển ZigBee là IC hệ thốngtrên chip CC2538SF53RTQT ZigBee của TI của TI (827-4647) và CC2538 ZigBeeDevelopment Kit(819-7414)

Tiêu chuẩn: ZigBee 3.0 dựa trên IEEE802.15.4

sản phẩm khác Được tối ưu hóa để giao tiếp đáng tin cậy và có độ trễ thấp đối với cácgói dữ liệu nhỏ với tốc độ dữ liệu lên đến 100kbit / s, nó hoạt động ở băng tần dưới 1GHz

và không bị nhiễu từ WiFi và các công nghệ không dây khác trong phạm vi 2,4 GHz nhưBluetooth hoặc ZigBee Nó hỗ trợ mạng lưới đầy đủ mà không cần nút điều phối và cókhả năng mở rộng rất cao, cho phép kiểm soát lên đến 232 thiết bị Z-Wave sử dụng mộtgiao thức đơn giản hơn một số giao thức khác, có thể cho phép phát triển nhanh hơn vàđơn giản hơn, nhưng nhà sản xuất chip duy nhất là Sigma Designs so với nhiều nguồncho các công nghệ không dây khác như ZigBee và những người khác

Tiêu chuẩn: Z-Wave Alliance ZAD12837 / ITU-T G.9959

và nén tiêu đề Tiêu chuẩn này có quyền tự do về dải tần và lớp vật lý và cũng có thểđược sử dụng trên nhiều nền tảng truyền thông, bao gồm Ethernet, Wi-Fi, 802.15.4 vàISM dưới 1GHz Một thuộc tính quan trọng là ngăn xếp IPv6 (Giao thức Internet phiênbản 6), đây là phần giới thiệu rất quan trọng trong những năm gần đây để kích hoạt IoT.IPv6 là sự kế thừa của IPv4 và cung cấp khoảng 5 x 10 28địa chỉ cho mọi người trên thếgiới, cho phép bất kỳ đối tượng hoặc thiết bị nhúng nào trên thế giới có địa chỉ IP duynhất của riêng mình và kết nối với Internet Đặc biệt được thiết kế để tự động hóa giađình hoặc tòa nhà, chẳng hạn như IPv6 cung cấp cơ chế vận chuyển cơ bản để tạo ra các

hệ thống điều khiển phức tạp và giao tiếp với các thiết bị theo cách tiết kiệm chi phíthông qua mạng không dây công suất thấp

Được thiết kế để gửi các gói IPv6 qua các mạng dựa trên IEEE802.15.4 và triểnkhai các tiêu chuẩn IP mở bao gồm TCP, UDP, HTTP, COAP, MQTT và websockets,tiêu chuẩn này cung cấp các nút địa chỉ đầu cuối, cho phép bộ định tuyến kết nối mạngvới IP 6LowPAN là một mạng lưới mạnh mẽ, có thể mở rộng và tự phục hồi Các thiết

bị bộ định tuyến dạng lưới có thể định tuyến dữ liệu dành cho các thiết bị khác, trong khicác máy chủ có thể ngủ trong thời gian dài Giải thích về 6LowPAN có sẵn tại đây với sự

hỗ trợ của TI

Tiêu chuẩn: RFC6282

Tần số: (được điều chỉnh và sử dụng trên nhiều phương tiện mạng khác bao gồmBluetooth Smart (2.4GHz) hoặc ZigBee hoặc RF công suất thấp (sub-1GHz)

lý số lượng lớn dữ liệu

Hiện tại, tiêu chuẩn WiFi phổ biến nhất được sử dụng trong gia đình và nhiều doanhnghiệp là 802.11n, cung cấp thông lượng nghiêm trọng trong khoảng hàng trăm megabitmỗi giây, rất tốt cho việc truyền tệp, nhưng có thể quá tốn điện đối với nhiều ứng dụngIoT Một loạt các bộ công cụ phát triển RF được thiết kế để xây dựng các ứng dụng dựatrên WiFi có sẵn từ RS

Tiêu chuẩn: Dựa trên 802.11n (cách sử dụng phổ biến nhất trong gia đình ngày nay)Tần số: băng tần 2.4GHz và 5GHz

Phạm vi: Khoảng 50m

Tốc độ dữ liệu: tối đa 600 Mbps, nhưng 150-200 Mbps là điển hình hơn, tùy thuộcvào tần số kênh được sử dụng và số lượng ăng-ten (chuẩn 802.11-ac mới nhất nên cungcấp 500 Mbps đến 1Gbps)

- Sóng Di động

Bất kỳ ứng dụng IoT nào yêu cầu hoạt động trên khoảng cách xa hơn đều có thểtận dụng khả năng giao tiếp di động GSM / 3G / 4G Mặc dù mạng di động rõ ràng cókhả năng gửi số lượng lớn dữ liệu, đặc biệt là đối với 4G, chi phí và mức tiêu thụ điệnnăng cũng sẽ quá cao đối với nhiều ứng dụng, nhưng nó có thể lý tưởng cho các dự án dữliệu băng thông thấp dựa trên cảm biến sẽ gửi rất thấp lượng dữ liệu qua Internet Mộtsản phẩm chủ chốt trong lĩnh vực này là dòng sản phẩm SparqEE , bao gồm bảng pháttriển CELLv1.0 cực nhỏ ban đầu và một loạt bảng kết nối khiên để sử dụng với nền tảngRaspberry Pi và Arduino

Tiêu chuẩn: GSM / GPRS / EDGE (2G), UMTS / HSPA (3G), LTE (4G)

Tần số: 900/1800/1900 / 2100MHz

Phạm vi: tối đa 35km cho GSM; Tối đa 200km đối với HSPA

Tốc độ dữ liệu (tải xuống thông thường): 35-170kps (GPRS), 120-384kbps(EDGE), 384Kbps-2Mbps (UMTS), 600kbps-10Mbps (HSPA), 3-10Mbps (LTE)

- NFC

NFC (Giao tiếp trường gần) là công nghệ cho phép tương tác hai chiều đơn giản

và an toàn giữa các thiết bị điện tử và đặc biệt có thể áp dụng cho điện thoại thông minh,cho phép người tiêu dùng thực hiện các giao dịch thanh toán không tiếp xúc, truy cập nộidung kỹ thuật số và kết nối các thiết bị điện tử Về cơ bản, nó mở rộng khả năng của côngnghệ thẻ không tiếp xúc và cho phép các thiết bị chia sẻ thông tin ở khoảng cách nhỏ hơn4cm Thông tin thêm có sẵn tại đây

Tiêu chuẩn: ISO / IEC 18000-3

Tần số: 13,56MHz (ISM)

Phạm vi: 10cm

Tốc độ dữ liệu: 100–420kbps

- LoRaWAN

LoRaWAN nhắm mục tiêu vào các ứng dụng mạng diện rộng (WAN) và được thiết

kế để cung cấp mạng WAN công suất thấp với các tính năng đặc biệt cần thiết để hỗ trợgiao tiếp hai chiều an toàn di động chi phí thấp trong IoT, M2M và thành phố thông minh

và các ứng dụng công nghiệp Được tối ưu hóa để tiêu thụ điện năng thấp và hỗ trợ cácmạng lớn với hàng triệu triệu thiết bị, tốc độ dữ liệu nằm trong khoảng từ 0,3 kbps đến 50kbps

Tiêu chuẩn: LoRaWAN

Tần số: Nhiều

Phạm vi: 2-5km (môi trường nội thành), 15km (môi trường ngoại thành)

Tốc độ dữ liệu: 0,3-50 kbps.Các loại mạng trên đều đóng vai trò quan trọng trongviệc xây dựng hạ tầng kết nối cho smart city, giúp cải thiện hiệu suất, tiết kiệm nănglượng và tạo ra một môi trường thông tin liên tục và đáng tin cậy

dữ liệu IoT một cách hiệu quả, đồng thời tạo ra một môi trường linh hoạt cho việc triểnkhai và quản lý các ứng dụng thông minh trong smart city.

Hơn nữa, khả năng hỗ trợ xử lý dữ liệu theo thời gian thực của đám mây là yếu tốthay đổi cuộc chơi trong quản lý dữ liệu IoT và thành phố thông minh. Với các giải phápdựa trên đám mây, thành phố có thể nhanh chóng phân tích các luồng dữ liệu đến, chophép phản ứng nhanh với các tình huống mới nổi, cho dù đó là điều chỉnh tín hiệu giaothông để giảm bớt tắc nghẽn hay thông báo cho chính quyền về các bất thường về môitrường. Sức mạnh tính toán và khả năng mở rộng của đám mây khiến nó trở thành sự kếthợp hoàn hảo để xử lý luồng dữ liệu năng động và không thể đoán trước của các dự ánthành phố thông minh và IoT, cho phép hiểu biết sâu sắc và hành động dựa trên dữ liệunhằm nâng cao mức sống đô thị và quản lý tài nguyên

-Xử lý dữ liệu thời gian thực

Điện toán đám mây đóng vai trò then chốt trong các yêu cầu xử lý dữ liệu thờigian thực của các dự án thành phố thông minh và IoT. Những sáng kiến này liên tục trànngập dữ liệu truyền từ vô số cảm biến và thiết bị, bao gồm camera giao thông, trạm giámsát môi trường và cơ sở hạ tầng thông minh. Nền tảng đám mây cung cấp sức mạnh tínhtoán cần thiết để xử lý và phân tích dữ liệu này trong thời gian thực. Khả năng này chophép các thành phố thông minh đưa ra quyết định nhanh chóng, dựa trên dữ liệu và ứngphó với các tình huống động như tắc nghẽn giao thông, biến động chất lượng không khí

và các sự cố khẩn cấp một cách nhanh chóng và chính xác

Hơn nữa, khả năng mở rộng của điện toán đám mây đặc biệt có lợi cho nhu cầuluôn thay đổi của các dự án thành phố thông minh và IoT. Khi xảy ra các sự kiện quy môlớn hoặc dữ liệu tăng đột ngột, nền tảng đám mây có thể mở rộng quy mô tài nguyên mộtcách liền mạch để đáp ứng tải tăng lên. Tính linh hoạt này đảm bảo rằng các thành phốthông minh có thể duy trì khả năng xử lý dữ liệu theo thời gian thực nhất quán, ngay cả

khi các yêu cầu về cơ sở hạ tầng và dữ liệu của chúng phát triển. Bằng cách tận dụng sứcmạnh và khả năng mở rộng của đám mây, các thành phố thông minh có thể khai tháctiềm năng xử lý dữ liệu theo thời gian thực để tối ưu hóa hoạt động đô thị, tăng cường antoàn công cộng và cải thiện chất lượng cuộc sống chung cho người dân.

-Khả năng mở rộng

Điện toán đám mây đóng vai trò là trụ cột cơ bản trong khả năng mở rộng của các

dự án thành phố thông minh và IoT. Bản chất năng động của môi trường đô thị và hệ sinhthái IoT đòi hỏi các giải pháp có thể mở rộng hoặc thu gọn nhanh chóng để đáp ứng nhucầu thay đổi. Nền tảng đám mây cung cấp môi trường lý tưởng cho khả năng mở rộngbằng cách cho phép các thành phố và tổ chức điều chỉnh tài nguyên khi cần thiết. Cho dù

đó là luồng dữ liệu từ các cảm biến bổ sung hay nhu cầu hỗ trợ các ứng dụng mới, điệntoán đám mây có thể mở rộng quy mô tài nguyên một cách liền mạch để đáp ứng nhữngnhu cầu này. Khả năng thích ứng này đảm bảo rằng các dự án thành phố thông minh cóthể tiếp tục phát triển và phát triển mà không gặp phải những hạn chế về cơ sở hạ tầng cốđịnh tại chỗ

Hơn nữa, điện toán đám mây thúc đẩy sự hợp tác và khả năng tương tác giữa cácbên liên quan khác nhau trong các dự án thành phố thông minh và IoT. Khi các phòngban, cơ quan và tổ chức khác nhau làm việc cùng nhau để cải thiện cuộc sống đô thị, nềntảng đám mây cung cấp một không gian thống nhất để chia sẻ dữ liệu và tài nguyên. Khảnăng tương tác và cộng tác dễ dàng này cho phép các thành phố thông minh mở rộng quy

mô hiệu quả hơn và chia sẻ tài nguyên trên nhiều lĩnh vực như giao thông, an toàn côngcộng và giám sát môi trường. Các giải pháp dựa trên đám mây không chỉ hỗ trợ khả năng

mở rộng của các dự án này mà còn thúc đẩy cách tiếp cận gắn kết và phối hợp tốt để giảiquyết những thách thức phức tạp của môi trường đô thị hiện đại

-Quản lý thiết bị

Điện toán đám mây đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý thiết bị trongbối cảnh các dự án thành phố thông minh và IoT. Với sự gia tăng của các cảm biến,camera và thiết bị IoT được kết nối với nhau, việc quản lý thiết bị tập trung trở nên cầnthiết để hoạt động hiệu quả. Nền tảng đám mây cung cấp giải pháp quản lý từ xa, tậptrung cho phép giám sát, kiểm soát và bảo trì một loạt thiết bị từ một giao diện duynhất. Cách tiếp cận hợp lý này giúp đơn giản hóa việc cung cấp, cập nhật và bảo mật thiết

bị, giảm sự phức tạp trong việc quản lý hệ sinh thái IoT đa dạng

Hơn nữa, điện toán đám mây cung cấp cho các dự án thành phố thông minh khảnăng giám sát từ xa tình trạng và hiệu suất của các thiết bị IoT trong thời gian thực. Bằngcách tích hợp với nền tảng quản lý thiết bị, giải pháp đám mây có thể tạo ra cảnh báo về

các sự cố hoặc lỗi tiềm ẩn, cho phép quản trị viên chủ động giải quyết các vấn đề trướckhi chúng ảnh hưởng đến các dịch vụ hoặc cơ sở hạ tầng của thành phố. Điều này khôngchỉ nâng cao độ tin cậy của hệ thống thành phố thông minh và IoT mà còn giảm nhu cầubảo trì thủ công, tại chỗ, góp phần quản lý thiết bị hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn trongmôi trường đô thị.

-Bảo mật và quyền riêng tư

Điện toán đám mây là công cụ giúp tăng cường bảo mật và quyền riêng tư dữ liệutrong bối cảnh các dự án thành phố thông minh và IoT. Với luồng dữ liệu khổng lồ từnhiều cảm biến và thiết bị khác nhau, việc duy trì tính bảo mật và toàn vẹn dữ liệu là mốiquan tâm hàng đầu. Các nhà cung cấp đám mây đầu tư mạnh vào các biện pháp bảo mậtnhư mã hóa, kiểm soát truy cập và giao thức xác thực để bảo vệ dữ liệu được lưu trữ và

xử lý trên đám mây. Các biện pháp này giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm được thu thập bởicác thiết bị IoT và đảm bảo rằng thông tin đó vẫn an toàn trước sự truy cập trái phép hoặccác mối đe dọa trên mạng

Hơn nữa, điện toán đám mây mang lại lợi thế về quản lý quyền riêng tư và bảomật tập trung cho các sáng kiến thành phố thông minh. Các thành phố có thể triển khaicác giải pháp quản lý quyền truy cập và nhận dạng mạnh mẽ, đảm bảo rằng chỉ những cánhân hoặc hệ thống được ủy quyền mới có thể truy cập dữ liệu nhạy cảm. Cách tiếp cậntập trung này giúp đơn giản hóa việc giám sát, kiểm tra bảo mật và thực thi chính sách,giúp việc tuân thủ các quy định bảo vệ dữ liệu dễ dàng hơn và ứng phó nhanh chóng vớicác sự cố bảo mật. Bằng cách khai thác các tính năng bảo mật của điện toán đám mây,các dự án thành phố thông minh và IoT có thể xây dựng nền tảng niềm tin giữa người dân

và các bên liên quan, đảm bảo với họ rằng dữ liệu của họ được xử lý một cách cẩn trọng

và bảo mật tối đa

-Hiệu quả chi phí

Điện toán đám mây mang lại những lợi thế đáng kể về hiệu quả chi phí trong lĩnhvực thành phố thông minh và các dự án IoT. Việc thiết lập cơ sở hạ tầng CNTT truyềnthống có thể tốn kém, đòi hỏi đầu tư vốn đáng kể vào trung tâm dữ liệu, máy chủ và phầncứng. Ngược lại, điện toán đám mây tuân theo mô hình trả tiền theo mức sử dụng, chophép các thành phố mở rộng quy mô tài nguyên dựa trên mức sử dụng thực tế, giảm chiphí trả trước và loại bỏ nhu cầu chi tiêu vốn trả trước quá mức. Mô hình trả tiền cho mỗilần sử dụng này đảm bảo rằng các dự án thành phố thông minh chỉ trả tiền cho sức mạnhtính toán, lưu trữ và dịch vụ mà chúng yêu cầu, giúp tiết kiệm chi phí và có thể chuyểnhướng sang các khía cạnh quan trọng khác của phát triển đô thị

Ngoài ra, hiệu quả chi phí của điện toán đám mây còn mở rộng sang việc bảo trì

và quản lý. Các nhà cung cấp đám mây xử lý các tác vụ thường ngày như cập nhật phầnmềm, quản lý bản vá và bảo trì phần cứng, giải phóng các thành phố thông minh khỏigánh nặng quản lý cơ sở hạ tầng liên tục. Điều này không chỉ giảm chi phí hoạt động màcòn cho phép nguồn lực CNTT tập trung vào các nhiệm vụ mang tính chiến lược và đổimới hơn thay vì bảo trì hệ thống hàng ngày. Kết quả là tạo ra một cách tiếp cận CNTThợp lý và tiết kiệm chi phí hơn, cho phép các dự án thành phố thông minh tối đa hóa ngânsách và phân bổ nguồn lực ở những nơi cần thiết nhất, cuối cùng góp phần vào sự thànhcông và bền vững của các sáng kiến phát triển đô thị

-Hợp tác và Khả năng tương tác

Điện toán đám mây đóng vai trò là chất xúc tác mạnh mẽ cho sự hợp tác và khảnăng tương tác trong bối cảnh các dự án thành phố thông minh và IoT. Những sáng kiến này thường có sự tham gia của nhiều bên liên quan, bao gồm các cơ quan chính phủ,doanh nghiệp tư nhân, tổ chức nghiên cứu và cộng đồng địa phương. Nền tảng đám mâycung cấp một môi trường chung, tập trung, nơi dữ liệu và tài nguyên có thể được chia sẻmột cách an toàn giữa những người tham gia đa dạng này. Điều này thúc đẩy một hệ sinhthái cộng tác vượt qua ranh giới tổ chức, cho phép các bên liên quan làm việc cùng nhaumột cách liền mạch và chia sẻ dữ liệu, hiểu biết sâu sắc và tài nguyên vì lợi ích lớn hơncủa thành phố và người dân

Hơn nữa, điện toán đám mây thúc đẩy khả năng tương tác bằng cách cung cấp cácgiao thức truyền thông và định dạng dữ liệu được tiêu chuẩn hóa. Các thiết bị và hệ thốngIoT từ nhiều nhà cung cấp và lĩnh vực khác nhau có thể dễ dàng giao tiếp và chia sẻ dữliệu trên đám mây, loại bỏ các vấn đề về tương thích và kho dữ liệu. Khả năng tương tácnày đảm bảo rằng các thành phần đa dạng của hệ sinh thái thành phố thông minh, nhưgiao thông, an toàn công cộng, giám sát môi trường và hệ thống chăm sóc sức khỏe, cóthể phối hợp hài hòa với nhau. Bằng cách cung cấp khuôn khổ hợp tác và khả năng tươngtác này, điện toán đám mây cho phép các thành phố thông minh tận dụng chuyên môn vànguồn lực chung của nhiều bên liên quan, mang lại cách tiếp cận gắn kết và hiệu quả hơn

để giải quyết những thách thức phức tạp của phát triển đô thị

-Khả năng tiếp cận

Điện toán đám mây tăng cường đáng kể khả năng tiếp cận trong bối cảnh các dự

án thành phố thông minh và IoT. Một trong những lợi thế chính của nó là khả năng cungcấp quyền truy cập vào dữ liệu và dịch vụ từ hầu hết mọi nơi có kết nối internet. Khảnăng truy cập từ xa này là vô giá đối với các quan chức thành phố, những người ứng phóđầu tiên và những nhân viên có liên quan khác, những người cần truy cập dữ liệu thời

gian thực và đưa ra quyết định sáng suốt khi đang di chuyển. Với các giải pháp dựa trênđám mây, họ có thể truy cập thông tin quan trọng một cách an toàn bằng nhiều loại thiết

bị, bao gồm cả điện thoại thông minh và máy tính bảng, đảm bảo rằng họ vẫn được kếtnối và cập nhật thông tin trong môi trường đô thị năng động

Hơn nữa, điện toán đám mây thúc đẩy tính toàn diện bằng cách cho phép cácthành phố thông minh cung cấp thông tin và dịch vụ cho nhiều đối tượng hơn. Thông quacác ứng dụng và nền tảng dựa trên đám mây, các thành phố có thể cung cấp cho ngườidân giao diện thân thiện với người dùng để truy cập các dịch vụ và dữ liệu. Khả năng tiếpcận này đặc biệt quan trọng để cung cấp các dịch vụ thành phố thông minh cho tất cảngười dân, bất kể chuyên môn kỹ thuật hoặc vị trí địa lý của họ. Bằng cách tận dụng khảnăng của đám mây, các dự án thành phố thông minh và IoT có thể đảm bảo rằng các sángkiến của họ có tính toàn diện và dễ tiếp cận đối với nhiều cá nhân, cuối cùng là cải thiệnchất lượng cuộc sống cho mọi cư dân

-Tính bền vững về môi trường

Điện toán đám mây đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tính bền vững

về môi trường trong khuôn khổ các dự án thành phố thông minh và IoT. Một trong nhữngcách đáng chú ý nhất mà nó góp phần vào sự bền vững là tối ưu hóa việc sử dụng tàinguyên. Các nhà cung cấp đám mây vận hành các trung tâm dữ liệu bằng các biện pháptiết kiệm năng lượng, hệ thống làm mát tiên tiến và ảo hóa máy chủ, giúp giảm tổng thểmức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon. Cách tiếp cận thân thiện với môitrường này đối với hoạt động của trung tâm dữ liệu giúp giảm tác động môi trường tổngthể của các dự án thành phố thông minh

Hơn nữa, điện toán đám mây hỗ trợ phát triển các giải pháp thành phố thông minhnhằm giải quyết các thách thức về môi trường. Các cảm biến và thiết bị IoT, được tíchhợp với nền tảng đám mây, cho phép giám sát và phân tích dữ liệu môi trường theo thờigian thực, chẳng hạn như chất lượng không khí, mức tiêu thụ năng lượng và quản lý chấtthải. Bằng cách thu thập và xử lý dữ liệu này trên đám mây, các thành phố thông minh cóthể thực hiện các biện pháp hiệu quả và bền vững hơn, chẳng hạn như quản lý giao thôngnăng động để giảm tắc nghẽn và khí thải, tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng và cải thiệnhiệu quả thu gom rác thải. Những hiểu biết sâu sắc được cung cấp bởi phân tích dữ liệudựa trên đám mây cho phép các thành phố đưa ra quyết định sáng suốt có tác động tíchcực đến môi trường và góp phần vào tương lai đô thị xanh hơn, bền vững hơn

4 Nền tảng phần mềm

Phần mềm Smart city

Phần mềm Smart city được hiểu là những giải pháp công nghệ ứng dụng cho đô thịthông minh tại Việt Nam, bao gồm 1 hệ sinh thái các sản phẩm, dịch vụ dựa trên nền tảngInternet Vạn Vật (Internet of Things – iOT) Không chỉ giúp cho cư dân trải nghiệm cuộcsống tiện ích tại khu đô thị mà còn hỗ trợ chủ đầu tư, ban quản lý tòa nhà nâng cao chấtlượng sản phẩm, dịch vụ phục vụ cư dân, xây dựng uy tín thương hiệu với đối tác, kháchhàng, hướng tới sự phát triển bền vững.

Đặc trưng của phần mềm Smart city

Hệ sinh thái quản trị, vận hành khu đô thị hợp nhất

Phần mềm Smart city dành cho tất cả các đối tượng sinh sống, có vai trò và tráchnhiệm tại khu đô thị như chủ đầu tư, ban quản lý, dân cư,… Thông qua việc sử dụngphần mềm mà người quản lý hệ thống có thể lấy dữ liệu và biến nó thành các thông tinhữu ích, tối ưu hóa chức năng của thành phố đồng thời cung cấp các giải pháp thiết yếucho các đối tượng liên quan Toàn bộ quá trình điều hành, quản lý khu đô thị và nhữngtrải nghiệm tiện ích của cư dân đều được quản trị trên một nền tảng phần mềm linh hoạt

và tiện dụng

Nền tảng Iot Platform lưu trữ dữ liệu tập trung

Nền tảng lot Platform là một mô hình hệ thống tạo, quản lý và tự động hóa đơn giảncác ứng dụng, chạy phân tích và lưu trữ và bảo mật dữ liệu tập trung Đây được xem nhưmột hệ điều hành, nền tảng hợp nhất cho phép kết nối và quản lý tập trung các thiết bịIoT Đồng thời hỗ trợ các nhà cung cấp dịch vụ phát triển ứng dụng cho nhiều lĩnh vựckhác nhau như Y tế, Giao thông, Giáo dục, Điện lực… giúp cuộc sống dễ dàng và tiện lợihơn

Xu hướng tất yếu của tương lai – chính xác, tinh gọn, tiết kiệm chi phí

Đi đôi với sự phát triển của xã hội thì phần mềm Smart city sẽ trở thành một xuhướng tất yếu giúp việc quản lý và duy trì hoạt động của các đô thị trở nên hiệu quả, tối

ưu hơn Đây là công cụ quản lý đô thị thông minh chính xác, được lập trình sẵn các tínhnăng, công thức tính toán xử lý số liệu,… một cách đầy đủ Ngoài ra, việc tinh gọn cácquy trình cũng góp phần tiết kiệm thời gian và giảm bớt nhân sự vận hành Từ đó, tiếtkiệm chi phí một cách triệt để

Với những tính năng và phương pháp vượt trội thì đây là một công cụ lý tưởng vàcần thiết cho cuộc sống tương lai

5 Quản lý môi trường và năng lượng

Các thành phố lớn đang tập trung vào xây dựng hệ thống mạng lưới nhằm thu thậpthông tin để phân tích, đánh giá tổng quan về môi trường Song song với đó là phát triển

các ứng dụng điều khiển tương tác, cảnh báo sớm và hỗ trợ xử lý sự cố Các ứng dụngnày được dựa nền tảng dịch vụ tương tác thông minh, cho phép cơ quan quản lý, cư dânthành phố và mọi thành phần kinh tế, xã hội tham gia đóng góp xây dựng môi trường.Cùng với đó thì tiết kiệm năng lượng là một trong những tiêu chí hàng đầu của thành phốthông minh Lưới điện thông minh điện kết hợp với hệ thống phân phối năng lượng mới,như bể cấp nhiên liệu hay sử dụng nguồn tài nguyên tái tạo (mặt trời, gió…) Tất cả cộngđồng liên kết với nhau để sử dụng năng lượng hiệu quả hơn bằng hệ thống thế hệ mới vàcông nghệ thông tin – truyền thông (ICT) Việc quản lý năng lượng bao gồm quản lý mứctiêu thụ và tăng cường tiết kiệm năng lượng Hiện tại, thuật ngữ BEMS (building energymanagement systems) được nhắc đến như một dịch vụ quản lý năng lượng và đáp ứng tứcthời nhu cầu, nhưng đồng thời vẫn tiết kiệm năng lượng cho nhiều người sử dụng ở mứctiện nghi Italy, Malta và Texas đang áp dụng các đồng hồ đo và công cụ thông minh đểgiúp lưới điện của thành phố họ ổn định, hiệu quả hơn, và sẵn sàng tích hợp với cácnguồn năng lượng tái tạo và xe điện.

Tại châu Á, điển hình với thành phố Songdo ở Hàn Quốc được xem là thành phốthông minh đầu tiên trên thế giới Cảm biến ở đây có khả năng giám sát tất cả mọi thứ từnhiệt độ, việc sử dụng năng lượng và lưu lượng giao thông Các chất thải gia đình đượchút thẳng từ nhà bếp thông qua một mạng lưới các đường hầm dưới lòng đất để làm giảmchi phí cho các trung tâm xử lý Tại đây chúng ta sẽ không nhìn thấy xe chở rác trênđường phố Không chỉ Songdo mà nhiều thành phố cũng đã thành công trong việc ứngdụng công nghệ cao như Masdar (tiểu vương quốc Ả-rập Abu Dhabi) và Paredes (Bồ ĐàoNha) nhằm tác động tối thiểu đến môi trường và cung cấp những tiện nghi công nghệ caonhư sử dụng năng lượng mặt trời để điều hòa không khí, và hệ thống xử lý chất thải bằngkhí nén thay vì xe rác Thành phố Masdar mong muốn có thể điều chỉnh khu trung tâmtheo thời gian thực vì vậy họ thiết kế thành phố có thể là đầu tiên trên thế giới có khảnăng phát triển bền vững về kinh tế và môi trường, không thải khí carbon khi hoạt động.Trong khi đó ở Ấn Độ, nơi mà người dân sống ở đô thị được dự đoán sẽ tăng đến 31%vào năm 2026, chính phủ nước này đã đưa kế hoạch đầu tư 1,2 tỷ USD vào 100 thànhphố thông minh mới nhưng dường như con số này chẳng thấm vào đâu so với sự bùng nổdân số

- Y tế thông minh đem lại những giải pháp phát hiện sớm tình trạng sức khỏe đểgiảm thiểu gánh nặng bệnh tật cũng như nâng cao tuổi thọ.

- Chính quyền điện tử đem lại những tiện ích cho người dân khi sử dụng dịch vụcông cũng như hỗ trợ cán bộ trong việc giảm bớt một số thủ tục làm việc khôngcần thiết

- Giúp thành phố hướng tới phát triển bền vững

Quản lý dữ liệu

7 Tương tác với cộng đồng

Công nghệ trong thành phố thông minh

Một thành phố thông minh chủ yếu dựa vào việc triển khai công nghệ Các kết hợp khácnhau của cơ sở hạ tầng công nghệ tương tác để tạo thành một loạt các công nghệ thànhphố thông minh với các mức độ tương tác khác nhau giữa con người và hệ thống côngnghệ. 

 Kỹ thuật số: Cần có cơ sở hạ tầng theo định hướng dịch vụ để kết nối các cá nhân và

thiết bị trong một thành phố thông minh Chúng bao gồm các dịch vụ đổi mới và cơ

sở hạ tầng truyền thông. 

 Thông minh: Các công nghệ nhận thức, chẳng hạn như trí tuệ nhân tạo và học máy,

có thể được đào tạo dựa trên dữ liệu được tạo ra bởi các thiết bị trong thành phố đượckết nối để xác định các mẫu Hiệu quả và tác động của các quyết định chính sách cụthể có thể được định lượng bằng các hệ thống nhận thức nghiên cứu các tương tác liêntục của con người với môi trường xung quanh đô thị của họ

 Phổ biến: Một thành phố phổ biến cung cấp quyền truy cập vào các dịch vụ công

cộng thông qua bất kỳ thiết bị được kết nối nào U-city (Ubiquitous city) là một phần

mở rộng của khái niệm thành phố kỹ thuật số vì cơ sở vật chất về khả năng tiếp cậnvới mọi cơ sở hạ tầng. 

 Kết nối vật lý: Các thành phần vật lý của hệ thống CNTT rất quan trọng đối với sự

phát triển thành phố thông minh giai đoạn đầu Cơ sở hạ tầng có dây là cần thiết để hỗtrợ IoT và các công nghệ không dây làm trung tâm cho cuộc sống được kết nối vớinhau nhiều hơn Môi trường thành phố có dây cung cấp quyền truy cập chung vào cơ

sở hạ tầng vật lý và kỹ thuật số được cập nhật liên tục Những công nghệ mới nhấttrong viễn thông, robot, IoT và các công nghệ kết nối khác nhau sau đó có thể đượctriển khai để hỗ trợ nguồn nhân lực và năng suất

 Hybrid: Một thành phố lai (hybrid) là sự kết hợp của một sự điều chỉnh vật lý và một

thành phố ảo (virtual) liên quan đến không gian vật lý Mối quan hệ này có thể là một

trong những thiết kế ảo hoặc sự hiện diện của một khối lượng quan trọng của nhữngngười tham gia cộng đồng ảo trong một không gian đô thị vật lý Không gian kết hợp

có thể phục vụ để hiện thực hóa các dự án trạng thái trong tương lai cho các dịch vụ

và tích hợp thành phố thông minh. 

 Thành phố thông tin: Sự đa dạng của các thiết bị tương tác trong thành phố thông

minh tạo ra một lượng lớn dữ liệu Cách thông tin đó được diễn giải và lưu trữ là rấtquan trọng đối với sự tăng trưởng và an ninh của Thành phố thông minh

Các sáng kiến thành phố thông minh có những tác động tích cực có thể đo lường đượcđối với chất lượng cuộc sống của người dân Con người của thành phố thông minh - nềnkinh tế, mạng lưới tri thức và hệ thống hỗ trợ con người - là một chỉ số quan trọng cho sựthành công của thành phố. 

 Sáng tạo: Các sáng kiến nghệ thuật và văn hóa là những lĩnh vực trọng tâm phổ biến

trong quy hoạch thành phố thông minh Sự đổi mới gắn liền với sự tò mò và sáng tạocủa trí tuệ, và nhiều dự án khác nhau đã chứng minh rằng những người lao động trithức tham gia vào sự kết hợp đa dạng của các hoạt động văn hóa và nghệ thuật. 

 Học tập: Vì tính di động là một lĩnh vực quan trọng của phát triển Thành phố thông

minh, nên việc xây dựng lực lượng lao động có năng lực thông qua các sáng kiến giáodục là cần thiết Năng lực học tập của một thành phố bao gồm hệ thống giáo dục của

nó, bao gồm đào tạo và hỗ trợ lực lượng lao động sẵn có, sự phát triển và trao đổi vănhóa của nó. 

 Tính nhân văn: Nhiều chương trình Smart City tập trung vào phát triển cơ sở hạ tầng

mềm, như tăng cường khả năng tiếp cận các tổ chức tình nguyện và các khu vực antoàn được chỉ định Sự tập trung vào vốn xã hội và quan hệ có nghĩa là sự đa dạng,hòa nhập và khả năng tiếp cận phổ biến đối với các dịch vụ công được đưa vào quyhoạch thành phố. 

 Kiến thức: Sự phát triển của nền kinh tế tri thức là trọng tâm của các dự án Thành

phố thông minh Các thành phố thông minh đang tìm cách trở thành trung tâm củahoạt động kinh tế trong các lĩnh vực công nghệ và dịch vụ mới nổi nhấn mạnh giá trịcủa sự đổi mới trong phát triển thành phố

III Bảo mật3.1 Tầm quan trọng và mục tiêu của bảo mật trong hệ thống IoT

3.1.1 Tầm quan trọng của bảo mật trong hệ thống IoT

Bảo mật trong hệ thống IoT là một yếu tố vô cùng quan trọng vì nó đảm bảo tính

an toàn, bảo vệ dữ liệu và đảm bảo hoạt động ổn định của các thiết bị kết nối trong mạnglưới IoT Dưới đây là một số tầm quan trọng của bảo mật trong hệ thống IoT:

1 Bảo vệ dữ liệu cá nhân và nhạy cảm: Trong hệ thống IoT, các thiết bị thu thập vàtruyền dữ liệu từ người dùng và môi trường xung quanh Bảo mật đảm bảo rằng

dữ liệu cá nhân và nhạy cảm như thông tin tài khoản ngân hàng, thông tin y tế, v.v.được bảo vệ khỏi việc truy cập trái phép và lạm dụng Điều này đảm bảo tínhriêng tư và đáng tin cậy của dữ liệu người dùng

2 Ngăn chặn tấn công mạng và xâm nhập: Hệ thống IoT có thể trở thành mục tiêucủa các cuộc tấn công mạng như tấn công từ chối dịch vụ (DoS), tấn công man-in-the-middle, tấn công đánh cắp dữ liệu, và nhiều hình thức tấn công khác Bảo mậttrong hệ thống IoT đảm bảo triển khai các biện pháp bảo mật như xác thực, mãhóa dữ liệu, và phân quyền truy cập để ngăn chặn và giảm thiểu rủi ro của cáccuộc tấn công

3 Đảm bảo tính tin cậy và an toàn của hệ thống: Trong một mạng lưới IoT, sự tin cậy

và an toàn của hệ thống là rất quan trọng Bảo mật giúp đảm bảo rằng các thiết bịkết nối, cảm biến và ứng dụng hoạt động theo yêu cầu và không bị chiếm đoạthoặc sử dụng sai mục đích Điều này đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy của hệthống IoT

4 Bảo vệ quyền riêng tư và uy tín của người dùng: Với sự gia tăng của các thiết bịIoT trong cuộc sống hàng ngày, việc bảo vệ quyền riêng tư của người dùng trở nêncàng quan trọng hơn Bảo mật trong hệ thống IoT đảm bảo rằng thông tin cá nhân

và hành vi của người dùng không bị lộ ra ngoài mạng lưới IoT và không bị sửdụng sai mục đích Điều này giúp xây dựng lòng tin và đảm bảo uy tín của hệthống IoT

5 Bảo vệ khỏi các hậu quả tiềm ẩn: Một sự cố bảo mật trong hệ thống IoT có thể gây

ra những hậu quả tiềm ẩn và lớn lao Ví dụ, một thiết bị IoT bị xâm nhập có thểđược sử dụng để tiến hành các cuộc tấn công vào hệ thống mạng lớn hơn, hoặc đểgây hại cho môi trường vật lý Bảo mật trong hệ thống IoT giúp ngăn chặn nhữnghậu quả đáng tiếc như vật việc này xảy ra và đảm bảo an toàn cho cả hệ thống vàngười dùng

Tóm lại, bảo mật trong hệ thống IoT là một yếu tố cần thiết để đảm bảo tính an toàn,bảo vệ dữ liệu và đáng tin cậy của hệ thống Nó giúp ngăn chặn các cuộc tấn công mạng,bảo vệ quyền riêng tư của người dùng, đảm bảo tính tin cậy và an toàn của hệ thống, vàngăn chặn các hậu quả tiềm ẩn Việc đảm bảo bảo mật trong hệ thống IoT là quan trọng

để khám phá và tận dụng tiềm năng của công nghệ IoT một cách an toàn và bền vững

3.1.2 Mục tiêu của bảo mật trong hệ thống IoT

Mục tiêu của bảo mật trong hệ thống IoT là bảo vệ tính bảo mật và an toàn của cácthiết bị, dữ liệu và hoạt động trong mạng lưới IoT Dưới đây là những mục tiêu chính củabảo mật trong hệ thống IoT:

-Xác thực (Authentication): Mục tiêu này nhằm đảm bảo rằng các thiết bị IoT vàngười dùng chỉ được phép truy cập vào hệ thống sau khi xác thực thành công Quá trìnhxác thực bao gồm xác định danh tính và đảm bảo rằng người dùng hoặc thiết bị có quyềntruy cập vào thông tin và tài nguyên

-Tính riêng tư (Privacy): Đảm bảo tính riêng tư của dữ liệu là một mục tiêu quantrọng trong hệ thống IoT Các biện pháp bảo mật phù hợp phải được triển khai để đảmbảo rằng dữ liệu cá nhân và nhạy cảm không bị lộ ra công chúng hoặc sử dụng sai mụcđích

-Bảo vệ dữ liệu (Data Protection): Mục tiêu này nhằm đảm bảo tính toàn vẹn vàbảo mật của dữ liệu trong quá trình thu thập, truyền và lưu trữ Mã hóa dữ liệu, chữ ký số

và các biện pháp bảo mật khác được sử dụng để ngăn chặn truy cập trái phép và thay đổi

dữ liệu

-An ninh mạng (Network Security): Mục tiêu này nhằm đảm bảo an toàn và bảomật của mạng lưới IoT Các biện pháp bảo mật mạng, bao gồm cả mạng không dây vàmạng dây, được triển khai để ngăn chặn các cuộc tấn công mạng như tấn công từ chốidịch vụ (DoS), tấn công man-in-the-middle và tấn công đánh cắp dữ liệu

-Quản lý quyền truy cập (Access Control): Mục tiêu này nhằm đảm bảo rằng chỉnhững người dùng và thiết bị được ủy quyền mới có thể truy cập vào các tài nguyên trong

hệ thống IoT Quản lý quyền truy cập đảm bảo rằng người dùng chỉ có thể truy cập vàthực hiện các hoạt động phù hợp với vai trò và quyền hạn của họ

-Giám sát và phát hiện xâm nhập (Monitoring and Intrusion Detection): Mục tiêunày nhằm giám sát hoạt động của hệ thống IoT và phát hiện các hoạt động xâm nhậphoặc bất thường Các công cụ và kỹ thuật giám sát, như hệ thống phát hiện xâm nhập(IDS) và hệ thống phát hiện xâm nhập tiên tiến (Advanced IDS), được sử dụng để pháthiện và đối phó với các mối đe dọa bảo mật

-Sẵn sàng và khả năng phục hồi (Resilience and Recovery): Mục tiêu này nhằmđảm bảo rằng hệ thống IoT có khả năng chống lại và phục hồi từ các cuộc tấn công hay

sự cố bảo mật Sao lưu dữ liệu, khôi phục hệ thống và kế hoạch phục hồi sau scác sự cốđược triển khai để đảm bảo sự sẵn sàng và khả năng phục hồi của hệ thống

Tổng quát, mục tiêu của bảo mật trong hệ thống IoT là đảm bảo tính toàn vẹn, bảomật và an toàn của các thiết bị, dữ liệu và hoạt động trong mạng lưới IoT Bằng cáchtriển khai các biện pháp và công nghệ bảo mật phù hợp, mục tiêu này giúp ngăn chặn cáccuộc tấn công, bảo vệ quyền riêng tư của người dùng, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu

và đảm bảo hoạt động ổn định và đáng tin cậy của hệ thống IoT

3.2 Thách thức về bảo mật trong hệ thống IoT

Có nhiều thách thức về bảo mật trong hệ thống IoT do tính đặc biệt và phức tạp củamôi trường này Dưới đây là một số thách thức chính:

- Quy mô lớn và phân tán: Hệ thống IoT có thể bao gồm hàng triệu thiết bị kết nối, từcác cảm biến đơn giản đến các thiết bị thông minh phức tạp Quy mô lớn và phân tán tạo

ra thách thức trong việc quản lý và bảo mật các thiết bị này, đặc biệt là khi cần áp dụngcác biện pháp bảo mật đồng nhất trên toàn bộ hệ thống

- Thiếu chuẩn mức độ bảo mật: Trong một số trường hợp, các thiết bị IoT không đượcthiết kế với các tiêu chuẩn bảo mật đủ mạnh Việc thiếu các chuẩn mức độ bảo mật thíchhợp có thể tạo ra các điểm yếu và lỗ hổng bảo mật, khiến cho các thiết bị IoT trở thànhmục tiêu dễ bị tấn công

- Quản lý và cập nhật phần mềm: Các thiết bị IoT thường chạy các phần mềm nhúng(embedded software) có hạn chế về tài nguyên và không được cập nhật thường xuyên.Điều này tạo ra một thách thức trong việc quản lý và cập nhật các thiết bị IoT để vá lỗibảo mật hoặc triển khai các bản vá bảo mật mới nhất

- Tương tác giữa các thành phần: Hệ thống IoT bao gồm sự tương tác giữa nhiềuthành phần, từ thiết bị, mạng, đám mây đến ứng dụng và dịch vụ Việc đảm bảo tính bảomật và an toàn trong quá trình truyền tải dữ liệu và tương tác giữa các thành phần là mộtthách thức quan trọng

- Bảo mật dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT thường chứa thông tin nhạycảm và cá nhân Bảo vệ tính riêng tư và bảo mật của dữ liệu trong quá trình thu thập,truyền tải và lưu trữ là một thách thức quan trọng Sự lưu trữ và xử lý không an toàn cóthể dẫn đến việc rò rỉ thông tin hoặc vi phạm quyền riêng tư

- Sự thiếu nhận thức về bảo mật: Một thách thức quan trọng khác là sự thiếu nhậnthức về bảo mật trong cộng đồng IoT Cả người dùng cuối và nhà phát triển thiết bị IoT

thường không có đủ kiến thức và nhận thức về các nguy cơ bảo mật và biện pháp bảo vệ.Điều này dẫn đến việc sử dụng mật khẩu yếu, không cập nhật phần mềm, và không ápdụng các biện pháp bảo mật cần thiết.

Để đối phó với các thách thức này, cần có sự chú trọng vào việc thiết kế, triển khai vàquản lý bảo mật trong hệ thống IoT Điều này bao gồm việc áp dụng các tiêu chuẩn bảomật, mã hóa dữ liệu, quản lý quyền truy cập, giám sát liên tục, cập nhật phần mềm định

kỳ và giáo dục người dùng về an ninh thông tin

3.3 Các phương pháp bảo mật IoT trong smart city

Bảo mật trong smart city, nơi mà hệ thống IoT được triển khai rộng rãi, là một yếu

tố cực kỳ quan trọng Dưới đây là một số phương pháp bảo mật IoT trong smart city:

-Xác thực và ủy quyền: Xác thực là quá trình xác định danh tính và xác minh tínhhợp pháp của các thiết bị và người dùng Quá trình ủy quyền đảm bảo rằng chỉ nhữngthiết bị và người dùng được phép có quyền truy cập vào các tài nguyên và chức năng cụthể Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng mã xác thực, chứng chỉ kỹ thuật

số và các phương pháp xác thực hai yếu tố

-Mã hóa dữ liệu: Mã hóa dữ liệu là quá trình chuyển đổi thông tin thành dạngkhông đọc được để ngăn chặn việc truy cập trái phép Việc sử dụng mã hóa dữ liệu trongquá trình truyền tải và lưu trữ giúp bảo vệ thông tin nhạy cảm khỏi việc lọt vào tay kẻ tấncông

-Mạng riêng ảo (VPN): Sử dụng VPN giữa các thiết bị IoT và hệ thống quản lýsmart city giúp tăng cường bảo mật VPN tạo ra một kênh kết nối bảo mật và mã hóathông tin truyền qua mạng công cộng, ngăn chặn kẻ tấn công từ việc đánh cắp thông tinhay theo dõi lưu lượng mạng

-Giám sát và phát hiện xâm nhập: Sử dụng các công cụ và hệ thống giám sát mạng

để theo dõi và phát hiện các hoạt động xâm nhập Các công cụ này có thể phát hiện cáchành vi đáng ngờ, gửi cảnh báo và ngăn chặn các cuộc tấn công

-Quản lý và cập nhật phần mềm: Đảm bảo rằng các thiết bị IoT và phần mềm điềukhiển được cập nhật đều đặn để áp dụng các bản vá bảo mật mới nhất và vá các lỗ hổngbảo mật đã biết Quản lý phần mềm cũng nên bao gồm việc xác thực và kiểm tra tính toànvẹn của phần mềm trước khi triển khai

-Quản lý quyền truy cập: Điều chỉnh và quản lý quyền truy cập vào các thiết bịIoT và tài nguyên trong smart city Điều này đảm bảo chỉ những người dùng hoặc thiết bịđược ủy quyền mới có thể truy cập vào các chức năng và dữ liệu cần thiết

-Giáo dục và nhận thức bảo mật: Đào tạo và tăng cường nhận thức về bảo mật chongười dùng cuối, nhà quản lý và nhà phát triển là rất quan trọng Việc cung cấp hướngdẫn về các biện pháp bảo mật căn bản và những hành vi an toàn giúp người dùng hiểu và

áp dụng các biện pháp bảo mật trong quá trình sử dụng các thiết bị IoT

-Kiểm tra thám tử (Penetration testing):Kiểm tra thám tử (penetration testing) làmột phương pháp quan trọng để đánh giá tính bảo mật của hệ thống IoT trong smart city.Qua quá trình này, các chuyên gia bảo mật sẽ cố gắng xâm nhập và thử nghiệm hệ thống

để tìm ra các lỗ hổng bảo mật và điểm yếu Bằng cách phát hiện và khắc phục các lỗhổng này, hệ thống có thể được nâng cao tính bảo mật

Tóm lại, bảo mật trong smart city yêu cầu một phương pháp kết hợp và toàn diện.Kết hợp các biện pháp xác thực, mã hóa dữ liệu, sử dụng VPN, giám sát mạng, quản lýphần mềm, quản lý quyền truy cập, giáo dục bảo mật và kiểm tra thám tử sẽ giúp bảo vệ

hệ thống IoT và dữ liệu trong smart city khỏi các mối đe dọa bảo mật

IV Ứng dụng Thực tế của IoT trong Smart City4.1 Giao thông thông minh

4.1.1 Quản lý động cơ và đỗ xe thông minh

 Quản lý động cơ

- Ứng dụng của công nghệ IoT trong việc quản lý hệ thống bảo dưỡng ô tô

Đây là một trong những ứng dụng không thể bỏ qua của công nghệ IoT vào ngànhcông nghiệp ô tô Cảm biến trong các bộ phận vận hành của xe được kết nối có nhiệm vụgiám sát các chỉ số chức năng như nhiệt độ, trạng thái động cơ, tốc độ, hệ thống điện vàđiều hướng Đồng thời, với việc kết hợp trí tuệ nhân tạo AI, hệ thống này còn có thể đolường các biến hiệu suất và dự báo các điểm chuẩn hiệu suất Thông tin thu thập sẽ được

xử lý trên đám mây và gửi về cho chủ sở hữu các cảnh báo bảo trì, dự đoán thời điểm bộphận xe cần được nâng cấp, bảo dưỡng để kịp thời xử lý, tránh hỏng hóc hoàn toàn.Trong hệ thống giao tiếp xe với mọi thứ V2X (Vehicle to Everything), người lái thậm chí

có thể chuyển cảnh báo bảo dưỡng cho nhà sản xuất hoặc thợ cơ khí

- Ứng dụng của công nghệ IoT trong cải tiến ô tô tự hành

Ô tô tự hành luôn là một chủ đề nóng trong ngành công nghiệp xe hơi Các nhàsản xuất đang không ngừng nỗ lực phát triển một chiếc xe hoàn toàn tự động, đảm nhậntất cả mọi chức năng lái Tuy nhiên, để cho ra mắt một phương tiện tự lái độc lập là điềukhông hề dễ dàng Các hãng lớn hiện đang dần cải tiến, đưa ra thị trường các dòng xe bán

tự hành hỗ trợ một phần cho người lái trong hoạt động đi lại, phanh, dừng đỗ và chuyểnlàn đường Những chiếc xe này được tích hợp công nghệ IoT cùng với các cảm biếnkhoảng cách và hệ thống camera có khả năng đưa ra quyết định ngay lập tức trong một sốtrường hợp khẩn cấp, giảm thiểu tối đa rủi ro cho con người, mang lại cảm giác lái xethoải mái và an toàn hơn

- Ứng dụng của công nghệ IoT mở ra không gian trải nghiệm cá nhân trên ô tô

Thời đại công nghệ kỹ thuật số đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành ô tô Lầnđầu tiên người dùng được sở hữu và trải nghiệm những hành trình tuyệt vời hơn nhờ sự

có mặt của Iot và loạt tính năng thông minh tân tiến nhất của thời đại 4.0

- Công nghệ IoT và ứng dụng hỗ trợ phát triển hệ thống giám sát tài xế

IoT thông qua các camera và công nghệ tầm nhìn tiên tiến cùng trí tuệ nhân tạotoàn diện cho phép giám sát, phân tích hành vi của người điều khiển, tình trạng ngồitrong cabin và theo dõi vị trí lái xe Theo đó, hệ thống này có khả năng quan sát người láiđang trong trạng trạng thái tỉnh táo hay mệt mỏi, có cảm xúc vui vẻ hay đang buồn hoặc