Bài Dự Án Kết Thúc Học Phần Năng Lực Số Ứng Dụng Đề Tài Ứng Dụng Iot Trong Xử Lý Ô Nhiễm Không Khí Ở Hà Nội.pdf

HỌC VIỆN NGÂN HÀNGKHOA KẾ TOÁN- KIỂM TOÁN

………… ……… 

BÀI DỰ ÁN KẾT THÚC HỌC PHẦN MÔN: NĂNG LỰC SỐ ỨNG DỤNG

NHÓM 5

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IoT TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄMKHÔNG KHÍ Ở HÀ NỘI

Giảng viên hướng dẫn: NGÔ THÙY LINH

Danh sách sinh viên:

HỌC VIỆN NGÂN HÀNG

KHOA KẾ TOÁN- KIỂM TOÁN

……… ……… 

BÀI DỰ ÁN KẾT THÚC HỌC PHẦN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IoT TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM

KHÔNG KHÍ Ở HÀ NỘIGiảng viên hướng dẫn: NGÔ THÙY LINH

Danh sách sinh viên:

Họ tên sinh viênMã sinh viênTỷ lệ đónggóp

Phân công nhiệm vụ

Nguyễn Ngọc Lan Hương 26A4023115 25% Chương 2

tổng hợp word

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

1.1.CÁC KHÁI NIỆM VỀ IoT 2

1.1.1 Định nghĩa IoT 2

1.1.2 IoT từ góc nhìn kĩ thuật 2

1.1.3 Phân loại IoT 2

1.1.4 Các khái niệm liên quan 2

1.2.LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA IoT 3

1.2.1 Sự xuất hiện của IoT 3

1.2.2 Những dấu mốc quan trọng khác 4

1.2.3 Đặc điểm chung về IoT 4

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG VỀ ỨNG DỤNG IoT VÀO XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI, VIỆT NAM 6

2.1.Ứng dụng IoT trong xử lý ô nhiễm không khí trên thế giới 6

2.1.1 Thành phố London và dự án Breathe London 6

2.1.2 Hệ thống giám sát trực tuyến chất lượng không khí ở Seoul 8

2.1.3 Chính quyền thành phố Paris sử dụng BreezoMenter 9

2.2.Ứng dụng IoT vào xử lý vấn đề ô nhiễm không khí ở Hà Nội 10

2.2.1 Thực trạng ô nhiễm không khí ở Hà Nội 10

2.2.2 Những khó khăn trong việc áp dụng IoT tại Hà Nội 12

2.2.3 Những tiềm năng trong việc áp dụng IoT tại Hà Nội 13

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP ĐỀ ỨNG DỤNG IoT Ở HÀ NỘI 14

3.1.Xây dựng bản đồ chất lượng không khí 14

3.2.Thiết kế kiến trúc và cơ sở hạ tầng có quy mô lớn và có bảo mật.143.3.Một số giải pháp cụ thể ở Hà Nội 15

KẾT LUẬN 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm 5 chúng em xin giới thiệu với thầy và mọi người đề tài: “Ứng dụngIoT trong xử lý ô nhiễm không khí ở Hà Nội” Chúng em chọn đề tài này vì nhậnthấy được tính thiết thực và thực trạng ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng vẫn luôn là vấn đề nóng của toàn cầu.

Chúng em xin cam đoan rằng những nội dung được trình bày trong bài tập lớn môn Năng lực số ứng dụng này hoàn toàn là do bản thân chúng em thực hiện, tất cả các nội dung của đề tài là kết quả nghiên cứu của chúng em và không phải là kết quả sao chép từ bất kì bài tập lớn nào có trước đó

Bài tập lớn được thực hiện với sự hỗ trợ và tham khảo từ các tài liệu, giáotrình liên quan đến đề tài có trích nguồn rõ ràng

Trong quá trình thực hiện đề tài này vẫn còn có nhiều thiếu sót nhưng những nội dung trình bày trong bài tập lớn này là biểu hiện kết quả của chúng em đạt được dưới sự hướng dẫn của giảng viên Ngô Thùy Linh

Chúng em cảm ơn ạ.

Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2023

Các thành viên nhóm

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, chúng em xin cảm ơn trường Học viện Ngân hàng đã đưa bộmôn Năng lực số ứng dụng vào chương trình đào tạo cũng như các thầy cô giảng dạy, những người đã hướng dẫn và chỉ bảo phương pháp học tập, nghiên cứu, các kỹ năng quan trọng giúp chúng em hoàn thành bài tập lớn này một cách tốt nhất.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Ngô Thùy Linh, giảng viên lớp Năng lực số ứng dụng đã đồng hành cùng sinh viên lớp K26KTB trong học phần Năng lực số Ứng dụng và tận tình hướng dẫn chúngem hoàn thành bài tập lớn kết thúc học phần này Do chưa có nhiều kinh nghiệm nên bảnbáo cáo sẽ không tránh được những thiếu sót, kính mong cô nhận xét, góp ý để bản báocáo của chúng em được hoàn thiện, đầy đủ hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã mang đến những ảnh hưởng to lớn cho toàn thế giới áp dụng công nghệ thông tin vào đời sống ngày càng trở nên phổ biến, đem lại hiệu quả đáng kể

IoT – internet of things là một khía cạnh của sự tiến công nghệ thông tin được khai thác rất nhiều, được thể hiện rõ rang trong các vấn đề đời sống, cụ thểlà vấn đề xử lí ô nhiễm môi trường Người dân trên thế giới nói chung và ở ViệtNam nói riêng luôn gặp nhiều khó khan trong việc làm sao để khắc phục được những hậu quả do ô nhiễm không khí mang lại Và từ những khó khan đó, việc áp dụng công nghệ để giải quyết trở thành một cách tiếp cận tất yếu Song, không phải quốc gia nào cũng có thể hiểu rõ được tiềm năng phát triển của côngnghệ hay IoT Các quốc gia bao gồm cả Việt Nam cần đào sâu vào việc nghiên cứu và phát triển IoT, đặc biệt trong quá trình xử lí không khí ô nhiễm – một trong những vấn đề cấp thiết hiện nay.

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang trên đà phát triển mạnh mẽ, lợi ích mà IoT mang lại đã đóng góp rất lớn cho việc giải quyết các vấn đề trong đời sống, nổi bật là xử lí không khí ô nhiễm ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam Đây được coi là biện pháp quan trọng, phù hợp với xu thế phát triển hiện nay Nhằm nâng cao nhận thức của mọi người về tiềm năng của công nghệ thông tin nói chung và IoT trong lĩnh vực xử lí ô nhiễm không khí nói riêng, chúng em chọn đề tài “Ứng dụng IoT vào trong xử lí ô nhiễm ở Hà Nội” Nội dung bài viết sẽ giúp người đọc hiểu được khái niệm, thực trạng, lợi ích và hạn chế cũng như các giải pháp, kiến nghị được đưa ra chosự phát triển của IoT

Trong quá trình làm bài, do điều kiện thực tế IoT đang trong giai đoạn phát triển có nhiều biến đổi cùng với khả năng tìm kiếm của bọn em, việc lấy thông tin chính xác tuyệt đối còn nhiều hạn chế Do vậy, chúng em mong giảng viên có thể góp ý, bổ sung, quan tâm và giúp đỡ cho bài làm của chúng em hoànthiện hơn.

Nhóm em xin trân trọng cảm ơn!1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ IoT

1.1.1 Định nghĩa IoT

IoT( Internet Of Things) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó.

IoT là một trong những yếu tố quan trọng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 của thế giới

1.1.2 IoT từ góc nhìn kĩ thuật

IoT là một hệ thống bao gồm các thiết bị máy tính, máy móc cơ khí và kĩ thuật số, vật thể, động vật hoặc con người có liên quan với nhau được cung cấp các mã nhận dạng duy nhất và khả năng truyền dữ liệu qua mạng mà không yêu cầu tương tác giữa con người với nhau hoặc con người tương tác với máy tính1.1.3 Phân loại IoT

IoT có thể chia làm 3 loại :

 Những vật cảm biến thu thập và gửi thông tin Những vật cảm biến tiếp nhận và tác động thông tin Những vật cảm biến làm cả 2 điều trên

Một số hệ điều hành dành cho IoT trong tương lai:

 IoT Platform là một hệ thống phần mềm, cung cấp các công cụ và dịch vụ hỗ trợ cho việc triển khai, quản lý, giám sát và tích hợp các thiết bị IoT IoT Platform giúp kết nối, quản lý, xử lý dữ liệu và cung cấp giải pháp cho các ứng dụng IoT

 IoT Gateway là cầu nối giữa các thiết bị IoT (cảm biến, thiết bị, hệ thống) và mạng internet Dữ liệu được truyền lên mạng internet sẽ đi qua gateway này IoT gateway thông thường là một thiết bị phần cứng, chịu được mọi môi trường khắc nghiệt, hỗ trợ các chuẩn kết nối cục bộ như: Bluetooth, WiFi, BLE, Zigbee, Z-Wave, 6LoWPAN, NFC, WiFi Direct, GSM, 3G 4G LTE, LoRa, NB-IoT và LTE-M…Một số cảm biến có thể tạo ra hàng ngàn dữ liệu Do đó, bộ vi xử lý của IoT Gateway sẽ sử lý dữ liệu tạimôi trường biên trước khi gửi đến bộ xử lý trung tâm Việc xử lý tại môi trường biên sẽ giảm thiểu khổi lượng dữ liệu cần chuyển sau đó xử lý trên đám mây.

 Network infrastructure là cơ sở vật chất và công nghệ cần thiết để xây dựng và duy trì một hệ thống mạng

Nó bao gồm các thành phần cơ bản như máy chủ (servers), thiết bị mạng (network devices), cáp mạng (network cables), hệ thống điều khiển mạng (network control systems) và phần mềm quản lý mạng (network management software).

 Cloud Computing là mô hình dịch vụ cho phép người truy cập tài nguyên điện toán dùng chung (mạng, server, lưu trữ, ứng dụng, dịch vụ) thông qua kết nối mạng một cách dễ dàng, mọi lúc, mọi nơi, theo yêu cầu

Tài nguyên điện toán đám mây có thể được thiết lập hoặc hủy bỏ nhanh chóng bởi người dùng mà không cần sự can thiệp của Nhà cung cấp dịch vụ".

 Service-Creation and Solutions Layers là bộ phân tích và xử lí dữ liệu giúp đưa các sản phẩm và giải pháp IoT ra thị trường một cách nhanh chóng và tận dụng được hết giá trị của việc phân tích các dữ liệu từ hệ thốngvà tài sản đang có sẵn

 Trạm quan trắc không khí (môi trường không khí xung quanh) là một tổ hợp máy móc, thiết bị có khả năng đo đạc, phân tích chất lượng thànhphần môi trường không khí xung quanh bằng phương thức tự động, liên tục và truyền trực tiếp dữ liệu về trung tâm quản lý, phục vụ công tác quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường

1.2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA IoT

1.2.1 Sự xuất hiện của IoT

3

Kỷ nguyên Internet of Things trong sản xuất bắt đầu được xây dựng vào

năm 1968, khi kỹ sư Dick Morley đã chế tạo ra một trong những đột phá quan trọng trong lịch sử sản xuất:Bộ điều khiển lập trình logic (PLC) Cho đến thời điểm hiện tại, thiết bị này vẫn là bộ phận không thể thay thế trong dây chuyền tự động hóa và các robot công nghiệp trong nhà máy.

Tới năm 1999, đây là cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển IOT Kevin Ashton, Giám đốc Phòng thí nghiệm tự động nhận diện thuộc Đại học Massachusetts – Hoa Kỳ đã đưa khái niệm Internet of things (IoT) vào bài diễn thuyết của mình để mô tả thế hệ cải tiến tiếp theo của công nghệ theo dõi RFID (bộ thiết bị nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến thường được sử dụng nhiềutrong siêu thị để chống trộm cắp) Đây cũng là lần đầu tiên khái niệm IoT được sử dụng

Năm 2016, xuất hiện khái niệm IIoT – IoT trong sản xuất Khi khái niệm về IoT được sử dụng nhiều hơn trong sản xuất, một khái niệm khác liên quan cũng được ra đời – Industry Internet of Things (IIoT) – Internet vạn vật trong công nghiệp

1.2.2 Những dấu mốc quan trọng khác  1983: Ethernet được tiêu chuẩn hóa

 1989: Tim Berners-Lee tạo ra giao thức giao tiếp chung và không trạng thái Hypertext Transfer Protocol (HTTP)

 1992: TCP/IP cho phép PLCs kết nối với máy tính

 2002: Amazon Web Services phát hành, và điện toán đám mây bắtđầu được đưa vào sử dụng

 2006: OPC Unified Architecture (UA) thúc đẩy các kết nối an toàn giữa các thiết bị, nguồn dữ liệu và các ứng dụng

 2006: Các thiết bị chuyên dụng dần dần trở nên phổ biến và có giá trị kinh tế hơn Các thiết bị cũng được thiết kế và sản xuất với kích thước nhỏ hơn, sử dụng năng lượng pin hoặc năng lượng mặt trời; Từ 2010 đến nay: Các cảm biến có giả các phải chăng hơn, thúc

đẩy việc sử dụng rộng rãi các thiết bị này trong mọi mặt của đời sống.

1.2.3 Đặc điểm chung về IoT

- Tính không đồng nhất: Vì các thiết bị trong IoT có phần cứng khác nhaucũng như network khác nhau Nhờ vào sự liên kết của các network mà các thiết bị giữa các network có thể tương tác với nhau.

- Tính kết nối liên thông (interconnectivity): Với hệ thống IoT thì bất cứ một điều gì, vật gì hay máy móc gì cũng có thể được kết nối với nhau thông quamạng lưới thông tin và cả cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể.

- Những dịch vụ liên quan đến “Things”: Hệ thống IoT sẽ có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan đến “Things” Ví dụ như bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữa Physical Thing và Virtual Thing Để cung cấp được dịch vụ này đòi hỏi cả công nghệ phần cứng và phần mềm sẽ phải thay đổi.

- Có quy mô lớn: Sẽ có một số lượng lớn các máy móc, thiết bị được quản lý và giao tiếp với nhau Số lượng này lớn hơn rất nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet hiện nay.

- Có thể thay đổi linh hoạt: Trạng thái của các loại máy móc, thiết bị điện tử có thể tự động thay đổi ví dụ như ngủ, thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị thay đổi, tốc độ thay đổi…

 Các yêu cầu đối với hệ thống IoT- Có kết nối dựa trên sự toàn diện- Khả năng quản lí

- Khả năng bảo mật- Dịch vụ thoả thuận

- Khả năng công tác

- Khả năng tự quản của network- Các khả năng dựa vào vị trí Một số ứng dụng cơ bản của IoT

- Liên lạc thông qua wifi,3G

- Quản lí môi trường- Quản lí hệ thống máy móc- Quản lí hệ thống mua sắm trực tuyến

- Quản lí hệ thống kiểm soát an ninh

- Quản lí toàn bộ những thiết bị cá nhân thông qua việc đồng bộ

5

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG VỀ ỨNG DỤNG IoT VÀO XỬ LÝÔ NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI, VIỆT NAM2.1 Ứng dụng IoT trong xử lý ô nhiễm không khí trên thế giới

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã đưa xã hội loài người phát triển một cách vượt bậc và nhanh chóng Xã hội thông minh được đóng góp 1 phần khôngnhỏ của Internet of things - vạn vật kết nối Nó trở thành một công cụ quan trọng trong việc phải đối mặt với những thách thức mang tính toàn cầu, nổi bật có thể kể đến vấn đề nghiêm trọng là ô nhiễm không khí Tình trạng ô nhiễm không khí toàn cầu, đặc biệt là những thành phố tập trung đông dân cư- những điểm nóng trên toàn thế giới có thể kể đến như Bắc Kinh (Trung Quốc), Tokyo (Nhật bản), New York (Mỹ), Hà Nội (Việt Nam)

Nhận thấy sự cấp bách của vấn đề toàn cầu trên, nhiều thành phố lớn trên thế giới đã sử dụng tính năng tuyệt vời mà IOT mang lại để cải thiện tình trạng ô nhiễm không khí theo nhiều phương pháp khác nhau

2.1.1 Thành phố London và dự án Breathe London

Dự án Breathe London được thí điểm triển khai vào tháng 7/2018 do cơ quan Đại London (GLA) nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu C40 Dự án kết hợp công nghệ quan trắc hiện đại với các phương pháp phân tích dữ liệu mới để đo lường các chất ô nhiễm độc hại tại hàng nghìn địa điểm trên khắp TP London

Với công nghệ và nghiên cứu cảm biến tiên tiến, Breathe London bao gồm 3 hợp phần, với mục đích là nâng cao nhận thức cho cộng đồng về mức độ ô nhiễm không khí:

 Lắp đặt 100 bộ cảm biến chất lượng không khí với chi phí thấp trên các cột đèn, tòa nhà trên địa bàn thành phố, liên tục truyền các thông số và dữ liệu đo được về cơ quan quản lý của TP (chủ yếu là để đo khí NO2 và PM2.5);

 Sử dụng những chiếc ô tô có trang bị các cảm biến di động của Google Street View để đo mức độ ô nhiễm không khí trên các tuyến đường khác nhau (những chiếc xe thuộc Dự án Street View của Google có bộ camera

chuyên dụng được đặt trên nóc xe, ghi lại thông tin địa lý và hình ảnh tại những nơi chúng đi qua)

 Trang bị các túi đeo bên trong có thiết bị cảm biến cho học sinh, giáo viên mang theo nhằm theo dõi chất lượng không khí trên con đường từ nhà đến trường Các thiết bị cảm biến có kích thước nhỏ gọn, cách lắp đă •t, vâ •n hành và bảo trì đơn giản nên có thể sử dụng ở nhiều nơi Mạng lưới này giúp chia sẻ các thông tin, dữ liệu quan trắc công khai theo thời gian thực trên các ứng dụng điện thoại để tất cả mọi người dễ dàng theo dõi

Với các tính năng bao quát, dự án đã cung cấp một bản đồ chi tiết về các điểm ô nhiễm không khí trên địa bàn thành phố để lãnh đạo thành phố và người dân có bức tranh tổng thể về thực trạng môi trường không khí trên địa bàn Qua đó, xác định được các điểm nóng, đánh giá tác động của các biện pháp, chính sách bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu, góp phần nâng cao nhận thức của người dân và lập kế hoạch quản lý môi trường không khí của TP trong tương lai

Và thành quả là trong năm đầu tiên, quá trình quan trắc bằng các thiết bị thuộc Dự án Breathe London được tiến hành cùng lúc với việc triển khai Vùng phát thải cực thấp (ULEZ) đầu tiên trên thế giới ở Trung tâm London Đến năm thứ hai, Dự án đã mở rộng phạm vi hoạt động của mạng lưới các thiết bị quan trắc và đã ghi lại được những thông tin dữ liệu cho thấy ảnh hưởng của đại dịch COVID-19 đối với môi trường không khí tại London Dự án đã xây dựng các quy trình, thuật toán phân tích theo hướng đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng (QA/QC), từ đó cho thấy việc tận dụng hiệu quả các kỹ thuật quan trắc mới với chi phí thấp Nó cho phép đánh giá các điểm nóng ô nhiễm và các biện pháp can thiệp về mặt chính sách thông qua lắp đặt 100 thiết bị quan trắc cảm biến tĩnh, kết hợp với xe quan trắc di động liên tục, tiến hành đo lặp đi lặp lại gần 600km trên nhiều con đường khác nhau, giúp lập ra bản đồ ô nhiễm không khí ở London.

Các nhà hoạch định chính sách, cộng đồng có thể sử dụng dữ liệu của Dựán để yêu cầu những người gây ô nhiễm phải chịu trách nhiệm và phải có các giải pháp bảo vệ môi trường không khí tại địa phương Ngoài ra, Dự án cũng tạo ra một hệ thống cơ sở dữ liệu về môi trường không khí đồ sộ, truy cập mở,

7