Trong bối cảnh mạng lưới Internet ngày càng phát triển, IoT mở ra một thế giới mới của sự kết nối, cho phép các thiết bị từ máy tính cá nhân đến các cảm biến và thiết bị gia dụng thông minh có thể giao tiếp và tương tác với nhau. Vậy IoT là gì, hãy cùng VNPT iAlert tìm hiểu qua bài viết sau
IoT là gì?
IoT (Internet of Things) hay được biết với cái tên internet vạn vật, là một thuật ngữ công nghệ chỉ một mạng lưới các thiết bị vật lý được nhúng với các cảm biến, phần mềm và các công nghệ kết nối mạng, nhằm thu thập và trao đổi dữ liệu. Ý tưởng cơ bản của IoT là cho phép các thiết bị này giao tiếp và tương tác với nhau mà không cần sự can thiệp của con người.
Trong một môi trường IoT, các thiết bị từ đèn đến máy giặt, từ xe hơi đến thiết bị y tế đều có khả năng kết nối và gửi nhận dữ liệu qua Internet. Dữ liệu này có thể được sử dụng để tự động hóa quy trình, cung cấp thông tin phản hồi hoặc tạo ra các hệ thống thông minh để cải thiện hiệu suất và tiện ích.
Với sự phát triển của IoT, chúng ta đã chứng kiến sự xuất hiện của các ứng dụng như nhà thông minh, y tế thông minh, đô thị thông minh và nhiều lĩnh vực khác nữa. IoT không chỉ thay đổi cách chúng ta sử dụng và tương tác với công nghệ mà còn mở ra một thế giới mới của tiềm năng và cơ hội cho sự kết nối, tương tác giữa các thiết bị.
>> Xem thêm: Tổng quan về điện toán đám mây
Cấu trúc và cách thức hoạt động của IoT
Các cấu trúc phân tầng của IoT và cách chúng hoạt động.
Tầng thu thập dữ liệu (Perception Layer)
Tầng này đóng vai trò như là cánh cửa đầu tiên kết nối hệ thống IoT với thế giới thực. Nó là những thiết bị vật như thiết bị cảm biến, máy móc và thiết bị điện tử khác.
Các thiết bị tại tầng này có khả năng thu thập dữ liệu trực tiếp từ môi trường xung quanh, bao gồm các thông tin như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chất lượng không khí và áp suất. Nhờ vào các cảm biến tích hợp, chúng có thể cảm nhận các thay đổi và chuyển đổi chúng thành dữ liệu số dễ xử lý.
Một điểm đặc biệt quan trọng của tầng này là khả năng xử lý dữ liệu gần trường. Điều này có nghĩa là một số thiết bị trường có thể tự mình xử lý dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả ngay tại nơi thu thập, thay vì phải chờ đợi để truyền dữ liệu lên các tầng cao hơn trong hệ thống. Việc này giúp giảm bớt lượng dữ liệu cần truyền đi qua mạng và giảm độ trễ trong việc phản ứng với thông tin.
Hơn nữa, các thiết bị trường cũng có khả năng giao tiếp với nhau và với các nút mạng hoặc cổng giao tiếp trung gian khác như gateway hoặc nút cơ sở. Nhờ vào tính linh hoạt này, dữ liệu được thu thập từ các thiết bị trường có thể được truyền tải đến các tầng cao hơn trong hệ thống IoT để xử lý hoặc lưu trữ một cách hiệu quả.
Tầng truyền tải thông tin (Gateways)
Tầng truyền tải thông tin được đặt ở tầng trung gian nằm giữa tầng thu thập dữ liệu và tầng xử lý, tầng truyền tải thông tin có vai trò chuyển đổi và truyền tải dữ liệu từ các thiết bị trường đến các hệ thống xử lý và lưu trữ.
Về cấu trúc, Gateways thường được trang bị các phần cứng và phần mềm đặc biệt để xử lý dữ liệu, thực hiện các giao thức truyền tải và bảo mật thông tin. Đồng thời, chúng có khả năng kết nối với nhiều thiết bị trường khác nhau qua các giao thức mạng khác nhau như Wifi, bluetooth, zigbee, hoặc LoRa.
Tầng này hoạt động như một cầu nối giữa thế giới vật lý của các thiết bị trường và thế giới kỹ thuật số của các hệ thống xử lý dữ liệu. Các Gateway có khả năng thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn và gửi nó đến các hệ thống trung tâm để xử lý và phân tích. Đồng thời, chúng cũng có thể gửi lệnh điều khiển từ hệ thống trung tâm xuống các thiết bị trường để thực hiện các hành động cụ thể.
Một ví dụ điển hình về tầng truyền tải thông tin là một Gateway được sử dụng trong một hệ thống quản lý thông minh của một tòa nhà hoặc một khu vực công nghiệp. Gateway này có thể thu thập dữ liệu từ các cảm biến nhiệt độ, đèn, camera an ninh và các thiết bị khác, sau đó chuyển tiếp dữ liệu này đến hệ thống trung tâm để xử lý và giám sát. Đồng thời, Gateway cũng có khả năng nhận lệnh từ hệ thống trung tâm và điều khiển các thiết bị trường để thực hiện các chức năng như điều chỉnh nhiệt độ, bật/tắt đèn, hoặc kích hoạt hệ thống bảo mật.
Tầng xử lý thông tin (Processing Layer)
Tầng này đóng vai trò trung tâm trong việc xử lý và phân tích dữ liệu thu thập từ các thiết bị trường thông qua Gateway, cũng như lưu trữ dữ liệu cho các mục đích sau này.
Cấu trúc của tầng này thường bao gồm các máy chủ, hệ thống xử lý trung tâm, cơ sở dữ liệu và các công cụ phân tích dữ liệu. Các máy chủ được cấu hình mạnh mẽ để có thể xử lý lượng lớn dữ liệu từ hàng ngàn thiết bị IoT cùng một lúc.
Cơ sở dữ liệu thường được thiết kế để lưu trữ dữ liệu lớn và đa dạng, có khả năng mở rộng linh hoạt để phục vụ cho việc lưu trữ dữ liệu trong thời gian dài và cho các mục đích phân tích sau này.
Tầng xử lý và lưu trữ dữ liệu thực hiện nhiều chức năng quan trọng như sau:
Xử lý dữ liệu: Tầng này tiếp nhận dữ liệu từ các Gateway và thực hiện các quy trình xử lý như lọc dữ liệu, chuyển đổi định dạng, và phân tích dữ liệu để trích xuất thông tin quan trọng và đưa ra các quyết định thông minh.
Phân tích dữ liệu: Các công cụ phân tích dữ liệu được sử dụng để khám phá thông tin tiềm ẩn từ dữ liệu thu thập, từ việc tạo ra các báo cáo tự động đến việc dự đoán xu hướng và sự cố trong tương lai.
Lưu trữ dữ liệu: Cơ sở dữ liệu được sử dụng để lưu trữ dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT, cho phép truy cập nhanh chóng và linh hoạt vào dữ liệu lịch sử để phục vụ cho các mục đích như phân tích, giám sát và báo cáo.
Tầng xử lý và lưu trữ dữ liệu là trung tâm của hệ thống IoT, nơi mà dữ liệu được biến đổi thành thông tin hữu ích và có giá trị, đồng thời cũng là nơi lưu trữ tri thức để hỗ trợ quyết định và tối ưu hóa các quy trình trong thời gian thực và trong tương lai.
Tầng ứng dụng (Application Layer)
Tầng này tập trung vào việc phát triển các ứng dụng và dịch vụ IoT để đáp ứng nhu cầu cụ thể của người dùng và doanh nghiệp. Các ứng dụng này có thể bao gồm giám sát và điều khiển tự động của các hệ thống thông minh như nhà thông minh, xe tự lái,…
Tầng ứng dụng cung cấp các giao diện người dùng và API cho phép người dùng cuối và các nhà phát triển tương tác với hệ thống IoT, truy cập vào dữ liệu, điều khiển các thiết bị và tận dụng những tính năng thông minh.
Tầng bảo mật (Security Layer)
Tầng bảo mật (Security Layer) trong kiến trúc hệ thống IoT chịu trách nhiệm bảo vệ dữ liệu và thiết bị khỏi các mối đe dọa và tấn công mạng. Tầng này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính bảo mật và an toàn cho toàn bộ hệ thống IoT.
Cấu trúc của tầng bảo mật bao gồm các biện pháp bảo mật như mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng và thiết bị, kiểm soát truy cập, giám sát bảo mật và phát hiện xâm nhập. Nó cũng bao gồm việc triển khai các giải pháp phòng chống malware và virus, cùng việc thực hiện các cập nhật bảo mật định kỳ cho các thiết bị và hệ thống.
Mục tiêu của tầng bảo mật là đảm bảo rằng dữ liệu IoT không bị can thiệp, mất mát hoặc bị thất lạc, và các thiết bị IoT không bị chiếm quyền kiểm soát bởi các bên không mong muốn. Bằng cách này, nó giữ cho hệ thống hoạt động một cách an toàn và đáng tin cậy, bảo vệ thông tin nhạy cảm và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và thiết bị IoT.
Lợi ích mà IoT mang lại
Kết nối và điều khiển thiết bị thông minh: IoT cho phép kết nối một loạt các thiết bị thông minh như đèn, máy giặt, điều hòa, từ xa thông qua Internet. Điều này giúp người dùng có thể điều khiển và quản lý các thiết bị từ bất kỳ đâu, tạo ra sự thuận tiện và linh hoạt trong cuộc sống hàng ngày.
Thu thập và phân tích dữ liệu: Thu thập dữ liệu từ các thiết bị và môi trường xung quanh một cách tự động và liên tục. Dữ liệu này sau đó có thể được phân tích để đưa ra thông tin quan trọng, xu hướng và dự đoán, giúp tối ưu hóa quyết định và quản lý hiệu quả.
Tự động hóa quy trình: Tự động hóa các quy trình và hoạt động, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường hiệu suất. Ví dụ, trong sản xuất, các hệ thống IoT có thể tự động điều chỉnh dây chuyền sản xuất dựa trên dữ liệu thu thập được từ các cảm biến.
An toàn và an ninh: IoT cung cấp các giải pháp bảo mật tiên tiến để bảo vệ dữ liệu và thiết bị khỏi các mối đe dọa mạng. Việc sử dụng mã hóa, xác thực và giám sát bảo mật giúp ngăn chặn các cuộc tấn công và đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống.
Cải thiện trải nghiệm người dùng: Tạo ra các trải nghiệm người dùng tốt hơn thông qua việc cung cấp các sản phẩm và dịch vụ thông minh và tùy chỉnh. Ví dụ, các hệ thống nhà thông minh có thể tự động điều chỉnh ánh sáng và nhiệt độ theo sở thích cá nhân của người dùng.
Tạo ra các mô hình kinh doanh mới: Mở ra cơ hội cho các mô hình kinh doanh mới và sáng tạo. Việc kết hợp dữ liệu từ các thiết bị thông minh và phân tích thông tin có thể dẫn đến việc phát triển các sản phẩm và dịch vụ mới, cũng như tạo ra các mô hình kinh doanh dựa trên dịch vụ và sản phẩm kết nối.
Ứng dụng của IoT
Ứng dụng của IoT vào cuộc sống.
Nhà và văn phòng thông minh
IoT cho phép tự động hóa và điều khiển các thiết bị trong nhà và văn phòng như đèn, điều hòa không khí, khóa cửa, camera an ninh và hệ thống giám sát. Các hệ thống nhà thông minh giúp tăng cường tiện nghi, an ninh và tiết kiệm năng lượng.
Thiết bị đeo
Các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ thông minh, vòng đeo sức khỏe và các cảm biến sức khỏe khác có khả năng thu thập dữ liệu về hoạt động, sức khỏe và vị trí của người dùng. Thông qua IoT, dữ liệu này có thể được gửi đến các ứng dụng di động hoặc hệ thống y tế để giám sát sức khỏe và lối sống.
Ô tô tự lái
IoT đóng vai trò quan trọng trong phát triển của ô tô tự lái bằng cách cung cấp dữ liệu từ các cảm biến và hệ thống điều khiển cho hệ thống tự lái. Các hệ thống này có khả năng thu thập dữ liệu về môi trường xung quanh, giao thông và vị trí để điều khiển, đảm bảo an toàn khi lái xe tự động.
Phân tích dữ liệu lớn (Big Data Analytics)
IoT cung cấp một nguồn lượng lớn dữ liệu từ các thiết bị và cảm biến, giúp tạo ra dữ liệu lớn. Các công nghệ phân tích dữ liệu lớn có thể sử dụng dữ liệu từ IoT để tìm kiếm xu hướng, mô hình dự đoán và tối ưu hóa quyết định kinh doanh.
Công nghiệp sản xuất
Trong lĩnh vực sản xuất, IoT được sử dụng để tạo ra các hệ thống sản xuất thông minh và tự động. Các cảm biến và hệ thống điều khiển IoT giúp giám sát và tối ưu hóa quy trình sản xuất, tăng cường hiệu suất và giảm thiểu lãng phí.
Truyền tin cảnh báo sự cố
IoT cung cấp khả năng giám sát và phát hiện sớm sự cố trong các hệ thống và thiết bị. Dữ liệu từ các cảm biến có thể được sử dụng để gửi tín hiệu về hệ thống máy chủ, cảnh báo đến người dùng và cơ quan PCCC để xử lý kịp thời.
>>Xem thêm: Các công nghệ có trong thiết bị truyền tin và cảnh báo sự cố
Tầm quan trọng của IoT
Tầm quan trọng của IoT được thể hiện ở các khía cạnh sau:
Tự động hóa quy trình
IoT giúp tự động hóa các quy trình và hoạt động trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất đến quản lý tài nguyên và dịch vụ công cộng. Việc này giúp tăng cường hiệu suất, giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên.
Thu thập và phân tích dữ liệu
IoT cung cấp một nguồn lượng lớn dữ liệu từ các thiết bị và cảm biến, giúp các tổ chức thu thập và phân tích thông tin để đưa ra quyết định thông minh và dự đoán xu hướng tương lai. Điều này giúp cải thiện quản lý, tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu suất.
Giảm thiểu chi phí
Bằng cách tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và quy trình, cùng việc giám sát và phát hiện sớm sự cố, IoT giúp giảm thiểu chi phí hoạt động. Ví dụ, trong sản xuất, việc sử dụng hệ thống IoT có thể dẫn đến giảm chi phí vận hành và bảo trì, cũng như giảm lãng phí và thất thoát.
Kết luận
Hy vọng qua bài viết của VNPT iAlert bạn đã hiểu thêm về các ứng dụng, lợi ích của IoT. Những ứng dụng và lợi ích này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất và tiết kiệm chi phí mà còn mang lại sự tiện ích và an toàn cho cuộc sống hàng ngày. Với sự phát triển không ngừng, không khó hiểu khi IoT đang trở thành trung tâm của cuộc cách mạng công nghệ hiện nay.
