Đồ Án Đề Tài Tìm Hiểu Về Internet Vạn Vật(Iot).Pdf

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Theo báo cáo tháng 6/2015 của McKinsey về Internet vạn vật Internet of Things - IoT, có tên là Mapping the value beyond the hype - định ra cácgiá trị Internet của vạn v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

ĐỒ ÁNMÔN HỌC: TIN HỌC ỨNG DỤNG

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ INTERNET VẠN VẬT(IoT)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

ĐỒ ÁNMÔN HỌC: TIN HỌC ỨNG DỤNG

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ INTERNET VẠN VẬT(IoT)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 4

2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 4

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA INTERNET VẠN VẬT 6

1.1 KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM 6

1.1.1 Khái niệm 6

1.1.2 Đặc điểm của Internet vạn vật 6

1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA INTERNET VẠN VẬT 7

1.2.1 Tiềm năng phát triển của Internet vạn vật 7

1.2.2 Các nhà cung cấp dịch vụ IoT trên thế giới 8

1.3 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MẠNG INTERNET VẠN VẬT 9

1.4 CÁC YÊU CẦU CỦA MỘT HỆ THỐNG INTERNET VẠN VẬT 12

1.5 BẢO MẬT TRONG INTERNET VẠN VẬT 13

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THỰC TIỄN ỨNG DỤNG CỦA INTERNET VẠN VẬT TRONG CUỘC VÀ KINH DOANH 16

2.1 NHỮNG XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ MỚI 16

2.1.1 Công nghệ tương tác thực tế ( Augmented Reality – AR) và Công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality – VR) 16

2.1.2 Máy học (Machine learning) 17

2.1.3 Tự động hóa 17

2.1.4 Thuần hóa Big Data 17

2.1.5 Tích hợp vật chất hữu hình-kỹ thuật số 17

2.1.6 Tất cả mọi thứ theo yêu cầu 18

2.2 ỨNG DỤNG INTERNET VẠN VẬT TRONG GIAO THÔNG VÀ VẬN CHUYỂN 18

2.3 ỨNG DỤNG INTERNET VẠN VẬT TRONG CHĂM SÓC SỨC KHỎE 20

2.4 INTERNET VẠN V•T VÀ MÔI TRƯỜNG THÔNG MINH 20

2.4.1 Thành phố thông minh (Smart City) 20

2.4.2 Internet vạn vật và công nghệ "Nhà thông minh" (IoT and Smart hometech) 22

2.4.3 Văn phòng làm việc thông minh 23

2.4.4 Bảo tàng thông minh 23

2.4.5 Bệnh viện thông minh 25

KẾT LUẬN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

3

MỞ ĐẦU

1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Theo báo cáo tháng 6/2015 của McKinsey về Internet vạn vật (Internet

of Things - IoT), có tên là Mapping the value beyond the hype - định ra cácgiá trị Internet của vạn vật.Internet vạn vật là một mạng lưới của nhiều thiết bị giaotiếp với nhau mà không có sự tham gia của con người Sự giao tiếp giữa các thiết bịchủ yếu liên quan đến việc thu thập và xử lý dữ liệu để các thiết bị có thể tự đưa raquyết định và hành động phù hợp Vì thế nên nó mới được gọi là: Internet of Things.Mọi đối tượng trong mạng lưới được đánh dấu thông qua nhiều công nghệ như côngnghệ nhận dạng bằng sóng tần vô tuyến (RFID), công nghệ giao tiếp tầm ngắn (NFC),

mã vạch, mã phản ứng nhanh (QR), kỹ thuật đánh dấu hình ảnh (watermark)…Việckết nối này đ ợc thực hiện qua wifi, mạng viễn thông băng rộng 3G, 4G, bluetooth,ƣchuẩn giao tiếp không dây khoảng cách ngắn (ZigBee), hồng ngoại

2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu khả năng ứng dụng Internet vạn vật tại thị trường

TMĐT Việt Nam

Nhiệm vụ nghiên cứu:

- Hệ thống một số lý thuyết về Internet vạn vật

- Đúc rút các bài học kinh nghiệm quốc tế về ứng dụng Internet vạn vật

- Nhận diện lợi ích, hạn chế, cơ hội, thách thức, điều kiện ứng dụng và các ứng dụngphổ biến của Internet vạn vật trong TMĐT

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Phạm vi nghiên cứu

- Thời gian nghiên cứu: 8 tháng từ 1/8/2016 đến 31/3/2017

- Không gian nghiên cứu: nghiên cứu tổng quan về Internet vạn vật như quá trình pháttriển của công nghệ, ưu điểm và nhược điểm, phương thức hoạt động, các thành phần

cơ bản và tìm hiểu khả năng ứng dụng Internet vạn vật trong cuộc sống và trongTMĐT

3.2.Đối tượng nghiên cứu

4

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là Internet vạn vật và khả năng ứng dụng Internet vạnvật trong các doanh nghiệp TMĐT.

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp thu thập dữ liệu sơ cấp: quan sát, phỏng vấn trực tiếp, qua điện

thoại, qua internet

Phương pháp quan sát: Quan sát là phương pháp tri giác có mục đích, có kế hoạch

một sự kiện, hiện tượng, quá trình (hay hành vi cử chỉ của con người) trong nhữnghoàn cảnh tự nhiên khác nhau nhằm thu thập những số liệu, sự kiện cụ thể đặc trưngcho quá trình diễn biến của sự kiện, hiện tượng đó

Ý nghĩa của phương pháp là: Quan sát là phương thức cơ bản để nhận thức sự

vật Quan sát sử dụng một trong hai trường hợp: phát hiện vấn đề nghiên cứu: đặt giảthuyết kiểm chứng giả thuyết Quan sát đem lại cho người nghiên cứu những tài liệu

cụ thể, cảm tính trực quan, song có ý nghĩa khoa học rất lớn, đem lại cho khoa họcnhững giá trị thực sự

Trong đề tài của mình, phương pháp quan sát đ ợc áp dụng đối với các mục cóƣliên quan tới ứng dụng và xu hướng của Internet vạn vật

Phương pháp phỏng vấn: Phương pháp phỏng vấn là phương pháp dùng hệ

thống câu hỏi miệng nhằm thu được những thông tin nói lên nhận thức hoặc thái độcủa người được phỏng vấn với sự kiện hay vấn đề được hỏi Có 3 hình thức phỏng vấnchính là phỏng vấn trực tiếp, phỏng vấn qua điện thoại, phỏng vấn qua email.Trong đềtài của mình, tác giả sử dụng phương pháp phỏng vấn qua email là chủ đạo và phươngpháp này được áp dụng đối với các mục có liên quan tới khả năng ứng dụng củaInternet vạn vật trong TMĐT cũng như cơ hội và trở ngại khi phát triển lĩnh vực nàytại các doanh nghiệp TMĐT Việt Nam

Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp

- Nguồn nội bộ trong các doanh nghiệp (phòng kế hoạch, phòng công nghệ,phòng TMĐT, )

- Tài liệu đã xuất bản: ấn phẩm, tạp chí, đặc san…

- Các công ty nghiên cứu, niên giám thống kê, nguồn dữ liệu thương mại

- Internet

5

Phương pháp xử lý dữ liệu: Sử dụng phương pháp cân đối, quy nạp, so sánh, diễn

Theo Wikipedia: Internet of Things (IoT) là một kịch bản của thế giới, khi mà

mỗi đồ vật, mỗi con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả cókhả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cầnđến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã pháttriển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet.Theo

đó, ta có thể hiểu IoT là mọi vật đều có thể kết nối với nhau qua Internet, người dùng

có thể kiểm soát đồ vật của mình qua một thiết bị thông minh như máy tính, máy tínhbảng hay điện thoại thông minh

Theo howstuffworks.com, Internet of things hay còn được biết đến với cái tên

Internet of Everything (IoE), là tập hợp của tất cả các thiết bị có thể kết nối với cáctrang web, cho phép thu thập, gửi và xử lý thông tin ở môi trường xung quanh chúng.Các thiết bị này được tích hợp với các bộ cảm biến bô xử lý của máy tính và, những phần mềm có thể tương tác với nhau Các nhà khoa học gọi chúng là những thiết bị “đươc kết nối” hay những thiết bi “thông minh” • Dữ liêu từ những thiết bithông minh đựơc truyền tới các thiết bị khác tạo thành một quá trình đựơc gọi là M2M (machineto-machine)

1.1.2 Đặc điểm của Internet vạn vật

Internet vạn vật có những đặt điểm cơ bản sau:

- Tính kết nối liên thông (interconnectivity): với IoT, bất cứ điều gì cũng có thể kết nốivới nhau thông qua mạng lưới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể

- Những dịch vụ liên quan đến “Things”: hệ thống IoT có khả năng cung cấp các dịch

vụ liên quan đến “Things”, chẳng hạn như bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữa

6

Physical Thing và Virtual Thing Để cung cấp dịch vụ này, cả công nghệ phần cứng vàphầm mềm sẽ phải thay đổi.

- Tính không đồng nhất: các thiết bị trong IoT là không đồng nhất vì nó có phần cứng vàmạng khác nhau Các thiết bị giữa các mạng có thể tương tác với sự liên kết

- Thay đổi linh hoạt: tình trạng của các thiết bị tự động thay đổi, ví dụ, ngủ và thức dậy,kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị đó, tốc độ và số lượng thiết bị có thể tự động thayđổi

- Quy mô lớn: sẽ có một lượng rất các thiết bị được quản lý và giao tiếp với nhau Sốlượng này lớn hơn nhiều số lượng số lượng máy tính kết nối Internet hiện nay

1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA INTERNET VẠN VẬT

1.2.1 Tiềm năng phát triển của Internet vạn vật

Khái niệm internet kết nối vạn vật lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1999.Nhưng phải hơn 10 năm sau, thế giới mới nhận thấy ảnh hưởng ngày càng sâu,rộn của xu hướng này Sau hội nghị thế giới về CNTT lần thứ 4 diễn ra tại Phápnăm 2014, chủ đề Internet vạn vật mới thực sự phổ biến trên thế giới Và khi bắtđầu ra mắt các dịch vụ vào năm 2010, doanh thu toàn cầu của Internet of Things

đã đạt được hơn 7,4 tỷ đô la, với hơn 887 giao dịch Đa dạng các lĩnh vực từ tựđộng, chăm sóc sức khoẻ, đến bảo hiểm và ngành công nghiệp nặng, IoT đã vàđang biến đổi toàn bộ các ngành công nghiệp trên toàn cầu

Theo IDC, tính đến hết năm 2016, cả thế giới đã có 28,4 tỷ thiết bị baogồm máy vi tính, máy có dây và truyền thông qua Internet, thiết bị cảm biếntheo dõi, giám sát hoặc cung cấp dữ liệu cho những thứ có liên quan.Trong đó,khách hàng cá nhân chiếm phần lớn (60%) thiết bị kết nối IoT, phần còn lạithuộc về khách hàng doanh nghiệp Điều này cho thấy người dùng cá nhân cónhu cầu rất cao trong việc sử dụng công nghệ để nâng cao chất lượng cuộc sống

Dự báo đến năm 2020, con số này sẽ tăng lên gần gấp đôi, có 4 tỷ ng ời kết nốiƣvới nhau, doanh thu đạt 4.000 tỷ USD, có hơn 25 triệu ứng dụng, hơn 25 tỷ hệthống nhúng và hệ thống thông minh, 50.000 tỷ Gigabytes dữ liệu

Khi phát triển IoT, có thể nói chi phí là rào cản lớn nhất bởi lẽ cách duynhất để các thiết bị IoT có thể giao tiếp với nhau là khi có một động lực kinh tế

7

đủ mạnh khiến các nhà sản xuất đồng ý chia sẻ quyền điều khiển cũng như dữliệu mà các thiết bị mà họ thu thập được

Thống kê mới đây của Gartner cho thấy cả khách hàng cá nhân và doanhnghiệp ngày càng mạnh tay chi tiền để sử dụng dịch vụ này.Cụ thể, họ sẵn sàng

bỏ ra 939 tỷ USD để kết nối 3,8 tỷ thiết bị vào mạng IoT vào năm 2014 Số tiềnnày tăng lên thành 1.183 tỷ $ vào tháng 11/2015, dự báo 1.414 vào năm 2016 và

3010 vào năm 2020

1.2.2 Các nhà cung cấp dịch vụ IoT trên thế giới

Theo dữ liệu CB Insights, tính đến 15/12/2015, đã có khoảng 100 doanh nghiệpkinh doanh IoT bao gồm phát triển các bộ cảm biến, thiết bị đeo bám, cơ sở hạ tầngIoT, máy bay không người lái, nền tảng dữ liệu, cũng như các vật dụng gia đình.Thiết bị có thể đeo được (Wearable device): Một loại thiết bị có thể đeo ở cổtay, gắn vào cơ thể và đầu Hầu hết các công ty trong nhóm này đều là các nhà sảnxuất dụng cụ thể dục và đồng hồ thông minh Các sản phẩm khác trong lĩnh vực này

bao gồm các sản phẩm đặc biệt cho trẻ sơ sinh, ví dụ như máy báokhóc của Owlet và Sproutling, trang phục thông minh của Lumo vàOMsignal, cũng như các cảm biến sinh trắc học

Cơ sở hạ tầng và cảm biến (Infrastructure and Sensor): Các công ty trongnhóm này đang xây dựng mạng lưới và phát triển các cảm biến vật

8

ra các hệ thống cho việc sử dụng nước và thủy lợi Enlighted sử dụngkết nối phần cứng để tối ưu hóa khôngkhí, cái này còn gọi là công nghệ HVAC (heating, ventilation, and airconditioning).

Ngành công nghiệp IoT (Industrial IoT): công nghiệp IoT nhằm tạo ra cácmạng lưới được thiết kế riêng cho các ngành công nghiệp nặng như

- RFID [Radio Frequency Code] tags và EPC [Electronic Product Code]

9

- NFC [Near Field Communication]: được sử dụng cho phép tương tác haichiều giữa các thiết bị điện tử.

- Bluetooth LE: Được sử dụng khi các thiết bị giao tiếp ở khoảng cách ngắn Ví

Dụ điều khiển máy lạnh, TV, đèn, máy giặt….Nguyên tắc hoạt động là nhờ phần mềmđược cài trên di động, được ví như đầu não trung tâm, ra lệnh thông qua sóngbluetooth trong phạm vi hữu dụng

- Z-Wave: Đây là công nghệ giao tiếp RF năng lượng thấp Nó chủ yếu sử dụngtrong thiết bị tự động trong nhà, điều khiển đèn…

- WiFi: Đây là công nghệ được sử dụng phổ biến trong IoT giúp truyền dữ liệu

- Phần mềm có khả năng tự kết nối và tương tác qua mạng

- Phân tích dữ liệu lớn (Big Data)

Ngoài những kĩ thuật nói trên, nếu nhìn từ thế giới web, chúng ta có thể sửdụng

các địa chỉ độc nhất để xác định từng vật, chẳng hạn như địa chỉ IP Mỗi thiết bị sẽ cómột IP riêng biệt không nhầm lẫn Sự xuất hiện của IPv6 với không gian địa chỉ cực kìrộng lớn sẽ giúp mọi thứ có thể dễ dàng kết nối vào Internet cũng như kết nối vớinhau

Các thiết bi trong IoT được tích hơp với các bộ cảm biến , bộ xử lý của máytính và những phần mềm có khả năng tương tác với nhau Dữ liệu từ thiết bi nàytruyền tới các thiết bị khác tạo thành một quá trình là M2M (machine-to-machine).Ban đầu, các chuyên gia sẽ tương tác vớ i các tiện ích để cài đăt những thiết bi

•IoT, cung cấp cho các thiết bi đó nhưng hướng dẫn , cách lấy dữ liệu Các thiết bị sẽ tựhoạt động trong hầu hết các khâu mà không cần tới sự can thiệp của con người Chẳnghạn một thiết bị thu thập dữ liệu về thời tiết , các chuyên gia sẽ cài đặt để chúng tự cậpnhập t đươc nhiệt đô, đô ẩm, áp suất,… mà người dùng không phải thực hiện bất cứ

10

một thao tác nào khác Người dùng chỉ cần bât điện thoại, ấn vào icon là các thông số

về thời tiết sẽ hiện ngay ra màn hình

Về cơ bản, M2M kết nối tất cả các loại thiết bị và máy móc trên hệ thống mạng,

từ đó chúng có thể giao tiếp với nhau thông qua máy chủ trung tâm hoặc dựa trên đámmây doanh nghiệp sử hữu Kết cấu của giao tiếp này là các hệ thống hoặc trạng tháimôi trường xung quanh có khả năng trao đổi, truyền tải dữ liệu đến cơ sở hạ tầng kếtnối Internet, tạo ra hiệu quả về thu thập dữ liệu, thay đổi phương thức làm việc, từ đó

có thể tiết kiệm chi phí

Bất cứ vật thể nào bạn cũng có thể tích hợp hay gắn cảm biến kết nối, từ xe hơi,đèn đường cho đến tivi, tủ lạnh và biến tất cả trở thành một “sự vật” trong Internet ofThings Tất cả thông tin dữ liệu mà cảm biến kết nối có thể thu thập/truyền là vị trí, độcao, tốc độ, nhiệt độ, ánh sáng, chuyển động, độ ẩm, lượng đường trong máu cho đếnchất lượng không khí, độ ẩm của đất…

Trong dòng chảy của Internet of Things thì M2M được xem là hệ thống đườngống dẫn thông tin đi khắp mọi nơi Trong mạng lưới M2M thì không có một tiêu chuẩncông nghệ kết nối cụ thể nào, tất cả thiết bị có thể sử dụng bất cứ công nghệ kết nốinào mà nó có Các thiết bị trên M2M hoạt động và làm việc trong cùng một phươngthức kết nối Một số thiết bị M2M kết nối thông qua mạng di động, một số thông quaWi–Fi hoặc thông qua công nghệ kết nối khác Phương thức này đơn giản chỉ làcác thiết bị điện tử giao tiếp với nhau thông qua một phương tiện không dây để nắmbắt

các hoạt động, sự kiện nhờ hệ thống mạng Ph ơng thức truyền thông này không cầnƣ

có sự can thiệp của con ng ời và có thể thông qua bất kỳ công nghệ kết nối không dâyƣnào đang được phát triển Có nhiều phương thức truyền dữ liệu tầm ngắn như: côngnghệ không dây có sẵn, bao gồm: RFID, NFC , Wi-Fi, Bluetooth, XBee , Zigbee,ZWave và hệ thống không dây M-Bus Ngoài ra còn có các mạng cố định nhưEthernet,

HomePlug, HomePNA , HomeGrid / G.hn và LonWorks

Đối với khả năng truyền dữ liệu tầm xa, hoặc diện rộng thì có mạng l ới diƣđộng sử dụng các công nghê vệ tinh và GSM, GPRS, 3G, LTE hay WiMAX Ngoài racác kết nối không dây khác nh SIGFOX-ultra-narrowband và NeulNET - TVƣ

11

whitespace cũng đang nổi lên để thiết kế đặc biệt dành riêng cho M2M Một số nềntảng

như WaspMote Libelium, có thể được cấu hình để phù hợp với nhiều lựa chọn kết nốitầm ngắn và diện rộng cũng dần phát triển nhờ vào ứng dụng cho M2M

Tính di động trong hệ thống M2M là rất quan trọng bởi nó cho khả năng thuthập dữ liệu, l u trữ và truyền tải một cách nhanh chóng Wi-Fi và các công nghệ khácƣcũng thường được sử dụng bên trong các tòa nhà công nghệ, mạng sử dụng dây cũng

có thể hữu ích với thiết bị cố định khi cho phép truyền dữ liệu liên tục

Tương lai của IoT có thể là một mạng lưới các thực thể thông minh có khảnăng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, môi trường, đồng thờichúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu Việc tích hợp tríthông minh vào IoT còn có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần mềm thu thập và phântích các dấu vết điện tử của con người khi chúng ta tương tác với những thứ thôngminh, từ đó phát hiện ra các tri thức mới liên quan tới cuộc sống, môi trường, các mốitương tác xã hội cũng như hành vi con người

1.4 CÁC YÊU CẦU CỦA MỘT HỆ THỐNG INTERNET VẠN VẬT

Một hệ thống IoT phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

Khả năng kết nối: Hệ thống phải luôn sẵn sàng và có kết nối liền mạch với các

bên liên quan Có hai điều rất quan trọng là kết nối và truyền dữ liệu Quá trình nhậnnhiệm vụ công việc từ thiết bị này sang thiết bị khác cần phải đ ợc liền mạch, khôngƣgián đoạn Cần phải kiểm tra các điều kiện ngoại tuyến Khi hệ thống không được kếtnối mạng, cần phải có cảnh báo nhắc nhở, không phụ thuộc vào hệ thống cho đến khi

nó được kết nối trở lại Mặt khác phải có cơ chế để có thể l u trữ tất cả dữ liệu trongƣthời gian ngoại tuyến Khi hệ thống đ ợc kết nối mạng trở lại, tất cả các dữ liệu đóƣcần phải được truyền đi, đảm bảo không mất mát dữ liệu ở bất kỳ điều kiện nào Bêncạnh đó cần chú ý kết nối dựa trên sự nhận diện: Nghĩa là các “Things” phải có IDriêng biệt Hệ thống IoT cần hỗ trợ các kết nối giữa các “Things” và kết nối được thiếtlập dựa trên định danh (ID) của Things

Khả năng cộng tác: hệ thống IoT phải có khả năng tương tác qua lại giữa các mạng và

“Things”

Tính khả dụng: cần chắc chắn về khả năng sử dụng của mỗi thiết bị Các thiết bị không

12