Để tài “ứng dụng internet of things (iot) cải thiện hệ thống dự báo sớm biến Động thiên tai ở việt nam”

HỒ CHÍ MINH KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ TIỂU LUẬN CÁ NHÂN CUỐI KỲ MÔN: NHẬP MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ ĐỂ TÀI: “ỨNG DỤNG INTERNET OF THINGS IOT CẢI THIỆN HỆ THỐNG DỰ BÁO SỚ

NGAN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGÂN HÀNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

TIỂU LUẬN CÁ NHÂN CUỐI KỲ MÔN: NHẬP MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

ĐỂ TÀI:

“ỨNG DỤNG INTERNET OF THINGS (IOT) CẢI THIỆN HỆ

THỐNG DỰ BÁO SỚM BIẾN ĐỘNG THIÊN TAI Ở VIỆT

CHUONG I: TONG QUAN VE “INTERNET OF THINGS” 3

1 Giới thiệu về “Internet of ThỉnQS” ccnn nghề eo 3

2 Nguyên lý hoạt động của công nghỆ loT cài 4

3 Ưu điểm và nhược điểm của lOT tt tt nh rườu 6

4 Đặc tính cơ bản CỦa ÍOT, cc cuc ng ng ng ng nh bế 7 CHƯƠNG II: HOÀN THIỆN HỆ THỐNG DỰ BÁO SỚM THIÊN TAI

1 Mối lo về hậu quả do những biến động thiên tai gây ra 8

2 Điểm sáng của hệ thống cảnh báo sớm (EWS) biến động thiên tai

CUA VIET NAM THONG QUA IOT cccsscecceueeeseeeeneeeaeaeeeaeaeaeas 17

1 Đánh giá tình hình thiên tai của Việt Nam cc các: 17

2 Thực trạng khó khăn trong công tác dự báo khí tượng thủy văn ở a9 r0 EAA EEE SEE H SESH EES EEH AAA SESEHEEEO SEES Gan EEEE ES 18

3 Thay đổi tích cực của công nghệ loT trong hệ thống dự báo sớm thiên tai ở Việt Nam nh ng ng ng Bến Đế nà kh th 20

4 Đánh giá mức độ khả thi của việc áp dụng công nghệ loT vào công tác dự báo sớm tại Việt Nam th nhe 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO - ác cSSSnnnnnnkhrrrrrrrrrrsrrrss 25

DANH MUC THUAT NGU, CHU VIET TAT

Từ viết tắt Từ tiếng Anh Từ tiếng Việt

loT Internet of Thíngs Vạn vật kết nối

EWS Early Warning Systems | Hệ thống cảnh báo sớm

M2M Machine-to-Machine Kết nối máy với máy

GUI Graphical User Interface Đồ họa giao diện người

dùng

thiểu rủi ro thiên tai

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Công nghệ Internet of Thỉngs (IOT) ccc cành nhe 4 Hình 2: Khả năng kết nối ưu việt của công nghệ IoT : 5 Hình 3: Hệ thống cảnh báo sớm những biến động của thiên nhiên 9 Hình 4: Tích hợp công nghệ IoT vào hệ thống cảnh báo sớm (EWS).12 Hình 5: Kiến trúc 3 lớp của một hệ thống EW được tích hợp công

9112 2 15 Hình 6: Minh họa tình trạng lũ lụt ở miền Trung Việt Nam 18 Hình 7: Minh họa mở rộng mạng lưới cơ sở hạ tầng IoT 23

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Ưu điểm, nhược điểm của Internet of Things 6 Bảng 2: Kiến trúc 3 lớp của hệ thống EW tích hợp IoT 13 Bảng 3: Thống kê thiệt hại về người và tài sản do thiên tai gây ra trong 5 năm, 2018-2022 ccc ST ng TT Tn HT TH kh kế bà văa 17

LOI CAM DOAN

“Tôi xin cam đoan đề tài tiểu luận: “WNG DUNG INTERNET OF

THINGS (IOT) CẢI THIỆN HỆ THỐNG DỰ BÁO SỚM BIẾN ĐỘNG

THIÊN TAI Ở VIỆT NAM” là sản phẩm do cá nhân tôi tìm hiểu và hoàn thành nên Tất cả số liệu và dẫn chứng trong nội dung tiểu luận

là trên cơ sở tôi tìm tòi và tổng hợp được từ các nguồn tài liệu uy tín

khác nhau

Nếu phát hiện bất kỳ hành vi gian lận nào, tôi xin hoàn toàn chịu

trách nghiệm theo quy định.”

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11

năm 2023

Tác giả

Trần Gia Lộc

MO DAU

1 Loi mé dau

Sinh ra và lớn lên tại mảnh đất miền Trung Việt Nam giúp tôi thật

sự thấu hiểu những mất mát, đau thương về người và tài sản mà

người dân quê tôi phải gánh chịu hằng năm do các hiện tượng thời

tiết cực đoan và thiên tai gây ra Những mất mát, đau thương ấy đã khiến tôi hiểu rằng công tác dự báo, cảnh báo sớm thiên tai là quan trọng đến nhường nào

Theo thống kê những năm gần đây, thiên tai tại Việt Nam ngày càng diễn biến phức tạp và khó lường Nguyên nhân chính là do biến đổi khí hậu toàn cầu, do hoạt động sản xuất của con người gây ra Trong bối cảnh đó, các nguồn thông tin dự báo, cảnh báo sớm các biến động thiên tai càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Đây là

cơ sở quan trọng để các cơ quan chức năng đề xuất các biện pháp ứng phó kịp thời, giảm thiểu thiệt hại tối đa cho người dân

Tuy nhiên, chất lượng của các hệ thống dự báo, cảnh báo thiên tai của Việt Nam hiện nay chỉ đang ở mức đáng khích lệ chứ chưa phải

tối ưu Các hệ thống này chủ yếu dựa trên các số liệu quan trắc từ vệ

tinh, radar, Và với những hạn chế trong nền kinh tế và tiến bộ trong khoa học của Việt Nam thì việc thu thập, xử lý dữ liệu vẫn còn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là ở những vùng sâu, vùng xa

Là một sinh viên ngành Hệ thống Thông tin Quản lý, tôi nhận thấy rằng công nghệ Internet of Things (loT) có thể góp phần nâng cao chất lượng thông tin dự báo, cảnh báo sớm thiên tai Với khả năng giao tiếp trên diện rộng, loT giúp thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả các thiết bị cảm biến được đặt ở các vị trí

khó tiếp cận Thông qua việc kết nối các thiết bị cảm biến với các

trung tâm dự báo, loT có thể cung cấp thông tin thời tiết với độ trễ

thấp nhất

Từ những phân tích trên, tôi nhận ra rằng công nghệ IoT là một giải pháp hữu hiệu mà ngành khí tượng - thủy văn nước ta đang cần

Vì vậy, tôi đã lựa chọn đề tài “ỨNG DỤNG INTERNET OF THINGS

(IOT) CẢI THIỆN HỆ THỐNG DỰ BÁO SỚM BIẾN ĐỘNG THIÊN TAI Ở VIỆT NAM” cho bài tiểu luận của mình

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Bao gồm những khái niệm, đặc tính tổng quát của công nghệ Internet of Things (loT); Céng tac du bao, cảnh báo thiên tai của ngành khí tượng - thủy văn ở Việt Nam; Giải pháp nâng cao chất lượng thông tin dự báo sớm thiên tai thông qua việc tích hợp công nghệ IoT vào hệ thống dự báo sớm

Phạm vi nghiên cứu:

Tổng quan, các khái niệm cơ bản của Internet of Things

Thực trạng công tác thu thập, xử lý dữ liệu biến đổi thời tiết tại Việt

Nam

NOI DUNG CHiNH

CHUONG I: TONG QUAN VE “INTERNET OF THINGS”

1 Gidi thiéu vé “Internet of Things”

Su ra doi cua Internet nam 1969 da danh dau cho 1 ky nguyén

mới của loài người - kỷ nguyên “kết nối”, nơi mà con người không còn quan tâm đến khoảng cách địa lý, họ có thể dễ dàng gắn kết với

hàng tỷ con người trên khắp mọi miền thế giới Và đây cũng chính là một biểu hiện, tiền để cho sự ra đời và phát triển của “Internet of Things” (loT), mét công nghệ mới được xem như ngôn ngữ chung của

tất cả mọi thứ (Things) xung quanh chúng ta miễn là nó được kết nối

loT hiện đang ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của cuộc sống chúng ta ở nhiều mức độ khác nhau, ví dụ: bạn có thể mở đèn ở nhà thông qua điện thoại thông minh dù bạn đang ở công ty, hay xe ô tô thông minh giúp bạn tìm được tuyến đường đi ngắn nhất trong thành phố ở thời điểm hiện tại

OF THING

Hình 1: Công nghệ Internet of Things (loT)

2 Nguyên lý hoạt động của công nghệ IoT

loT, hay Internet of Things, là một mạng lưới các thiết bị vật lý

được kết nối với nhau và với Internet Các thiết bị này sẽ thu thập và

trao đổi dữ liệu theo thời gian thực, phản ánh các hiện tượng của môi trường xung quanh, giúp con người có thể đưa ra các quyết định phù hợp với thực tại Một hệ thống lIoT thông thường sẽ có ba thành phần chính:

> Thiết bị thông minh: Thiết bị thông minh (tivi, camera, ) với khả năng điện toán của mình giúp thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh, thao tác nhập liệu của người dùng, hoặc

mô thức sử dụng Dữ liệu này sau đó được truyền qua Internet đến ứng dụng IoT

> Ứng dụng IoT: Là một tập hợp các dịch vụ và phần mềm có

chức năng tích hợp dữ liệu từ các thiết bị thông minh khác nhau Nhờ tích hợp khả năng học máy (Machine Learning) hoặc trí tuệ nhân tạo (Al), các ứng dụng này có thể phân tích dữ liệu

và đưa ra các quyết định Sau đó, các quyết định này được

truyền trở lại thiết bị thông minh và các thiết bị thông minh sẽ

phản hồi dựa theo quyết định đấy

> Giao diện đồ họa người dùng (GUI): GUI cho phép người dùng tương tác với hệ thống loT GUI có thể là một ứng dụng di động, trang web, hoặc thậm chí là một bảng điều khiển vật lý

Để hiểu rõ hơn về nguyên lí hoạt động của một hệ thống IoT, dưới

đây là một ví dụ mô phỏng về công nghệ này như sau:

Một ngôi nhà thông minh được thiết lập hệ thống loT nhằm giám sát và điều chỉnh nhiệt độ trong nhà Thiết bị thông minh (nhiệt kế

có tích hợp điện toán) sẽ thu nhập và truyền tải dữ liệu về nhiệt độ cho ứng dụng IoT: Nếu ứng dụng loT phân tích nhiệt độ và nhận thấy nhiệt độ đang tăng cao thì nó sẽ gửi một lệnh đến thiết bị thông

minh khác (máy điều hòa) để bật điều hòa Cả quá trình này đều

được chủ nhà theo dõi qua điện thoại thông minh của mình và có thể can thiệp nếu muốn

Internet of Things là một công nghệ rất có tiềm năng, hứa hẹn sẽ

đem lại nhiều lợi ích và thay đổi tích cực trong cuộc sống của chúng

ta (thành phố thông minh, xe ô tô tự lái, giảm tắc nghẽn giao thông

trong giờ cao điểm, )

Hình 2: Khả năng kết nối ưu việt của công nghệ IoT

3 Ưu điểm và nhược điểm của loT

Như những gì được trình bày ở trên, thế mạnh nổi bật của loT so với những công nghệ còn lại nằm ở khả năng “giao tiếp” giữa các thiết bị, hay còn được gọi với cái tên khoa học là Machine-to-Machine ( ) loT thiết lập một ngôn ngữ riêng giúp kết nối tất cả các thiết bị vật lý vô tri vô giác lại với nhau, điều này đã đem lại rất nhiều tiện ích trong cuộc sống và công việc của con người cũng như cải thiện quá trình và chất lượng sản phẩm cuối cùng so với trước Tuy nhiên,

để có thể tối ưu hóa tiềm năng và mở rộng phạm vi kết nối của loT là

một bài toán nan giải của rất nhiều tổ chức, quốc gia trên thế giới trong giai đoạn này Dưới đây là tổng hợp những ưu điểm chính của Internet of Things cũng như những mặt hạn chế trong nổ lực khai thác tiềm năng của công nghệ này

Bảng 1: Ưu điểm, nhược điểm của Internet of Things

loT cho phép người dùng tự

động hóa và kiểm soát nhiệm vụ

được thực hiện bởi máy móc nhờ

khả năng M2M

Khả năng tương thích: Hiện tại

quốc tế chưa thống nhất được

một tiêu chuẩn chung về khả năng tương thích cho mọi thiết

bị có thể cùng kết nối với nhau

loT có khả năng thu thập và

cung cấp những nguồn thông tin

quan trọng mà trước đây con

người gặp khó khăn khi phải tự

thực hiện (chất lượng không khí,

địa chất, ) nhờ mạng lưới các

thiết bị cảm biếng của mình

Độ phức tạp trong sự liên kết của mạng lưới: Khi có quá nhiều thiết bị cùng kết nối qua lại lẫn nhau, nếu một thiết bị xảy ra lỗi

sẽ dẫn đến hậu quả nghiêm

trọng

Công nghệ loT giúp tiết kiệm

thời gian, năng lượng và chi phi

trong sản xuất nhưng vẫn đảm

được chất lượng sản phẩm cuối

cùng so với trước Quyền riêng tư và bảo mật:

Lượng dữ liệu, thông tin loT thu

nhập được rất lớn, dẫn đến nguy

cơ dễ bị tấn công và đánh cắp

thông tin bởi tin tặc

4 Đặc tính cơ bản của IoT

Một hệ thống Internet of Things cơ bản thường có những đặc tính

tổng quát sau:

Tính không đồng nhất: Vì các thiết bị trong loT có phần cứng

khác nhau cũng như network(sự kết nối của ít nhất hai thiết bị máy tính và chia sẻ dữ liệu cùng với nhau) 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 lIoT thì bất cứ một điều gì, vật gì hay máy móc gì cũng có thể được kết

nối với nhau thông qua mạng lưới thông tin và cả cơ sở hạ tầng liên

lạc tổng thể

Những dịch vụ liên quan đến “Things”: Hệ thống loT sẽ có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan đến “Things” Vi du nhu bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữa Physical Thing (Thiết bị vật lý)

va Virtual Thỉing (Thiết bị ảo) 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

CHUONG II: HOAN THIEN HE THONG DU BAO SOM THIEN TAI

Tại Hội nghị thượng đỉnh về khí hậu COP27 vừa qua, Tổng thư ký

Liên Hợp Quốc đã phát biểu rằng: “Thay đổi đang diễn ra ở tốc độ

thảm họa, hủy diệt sinh mạng và sinh kế ở mọi lục địa”

Theo các nguồn báo cáo tổng hợp được, trong suốt năm 2022, nhân loại đang phải đối mặt với nhiều biểu hiện thời tiết cực đoạn cũng như chứng kiến được những hậu quả thảm khốc mà thiên nhiên

đã để lại :

Diện tích biển được bao phủ bởi băng ở Nam Cực đạt mức thấp kỉ lục vào tháng 2/2022, chỉ ở mức 1 triệu km2 dưới trung bình dài kỳ (Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới - WMO)

Tại các nước châu Âu, châu Mỹ và Bắc Phi hiện đang phải đối mặt

với tình trạng cháy rừng, hạn hán, sóng nhiệt ở mức độ cảnh báo cao nhất

Tại châu Á, người dân đang phải đối diện với mưa lớn và lũ lụt nghiêm trong thất thường

>Vay dau là giải pháp thiết thực và tối ưu dé cứu lại tương lai của

nhân loại trước sự phẫn nộ của mẹ thiên nhiên?

2 Điểm sáng của hệ thống cảnh báo sớm (EWS) biến động

thiên tai

Thay vì cố gắng khắc phục hậu quả sau thiên tai, thì việc xây

dựng và phát triển các hệ thống cảnh báo sớm (Early Warning

System - EWS) là một biện pháp thật sự cần thiết để giảm thiểu tối

đa tác hại do thiên tai gây ra

Hiểu đơn giản hệ thống cảnh báo sớm (EWS) là một kiến trúc công nghệ thông minh được xây dựng với nhiều tính năng hỗ trợ lẫn giúp chính phủ và các đơn vị liên quan có hành động kịp thời để ngăn chặn tối thiểu mức độ tác hại của thiên tai có thể gây ra Một

số những tính năng chính mà một hệ thống cảnh báo yêu cầu phải có:

(ï): Thu thập dữ liệu và đánh giá sớm rủi ro, mức độ tác động

(ii): Giám sát các thông số thời tiết để kịp thời dự báo thiên tai nếu

Hình 3: Hệ thống cảnh báo sớm những biến động của thiên nhiên

Trải qua nhiều cuộc khảo sát và đánh giá, các hệ thống cảnh báo

sớm được xem là công cụ hữu ích và quan trọng để giảm thiểu thiệt

hại thiên tai về tài sản của xã hội và quan trọng hơn hết là bảo vệ tính mạng con người: (Sabbatini & Pierleoni, 2022)

Tính đến năm 2020, chỉ có 23/195 quốc gia của Liên Hợp Quốc đã thiết lập hệ thống EW, và tại các quốc gia này, 93,63% dân số được

bảo vệ thành công nhờ các cảnh báo sơ tán sớm của EWS

Người ta ước tính rằng, EWS giúp giảm đến tối đa 35% thiệt hại

do lỗ lụt hàng năm

Theo một nghiên cứu khác, nếu chính phủ áp dụng EWS ở Bờ Tây

Khoa Kỳ có thể giảm đến 50% thương tích cho người dân nếu xảy ra

động đất

Qua thu thập thống kê từ các quốc gia đã thiết lập EWS chỉ ra

rằng lợi ích từ việc giảm thiệt hại thiên tài nhờ hệ thống cảnh báo sớm dễ dàng hoàn trả sau 1 năm vận hành