IoT là gì? Cấu trúc, Ưu – Nhược điểm và Ứng dụng của IoT

Trong những năm gần đây, khái niệm IoT đã dần được phổ biến hóa và nhiều nhà sản xuất đang áp dụng nó vì sự tiện lợi mà nó mang đến. Hãy cùng freeC đi tìm hiểu các khái niệm, cấu trúc và ứng dụng của IoT là gì trong cuộc sống.

Tìm hiểu khái niệm Internet vạn vật

Internet of Things (IoT) là gì?

Internet of Things (IoT) đề cập đến một mạng lưới các thiết bị và công nghệ thông minh cho phép giao tiếp giữa chúng với đám mây và giữa các thiết bị. Ngày nay, hàng tỷ thiết bị được kết nối với internet, nhờ vào sự phát triển của chip máy tính giá rẻ và công nghệ viễn thông băng thông cao. 

Điều này có nghĩa là các thiết bị thông thường như bàn chải đánh răng, máy hút bụi, ô tô và máy móc có thể sử dụng cảm biến để thu thập dữ liệu và phản hồi cho người dùng một cách thông minh.

Mỗi ngày, Internet of Things tích hợp “mọi thứ” với Internet. Từ những năm 1990, các kỹ sư máy tính đã nhúng các cảm biến và bộ xử lý vào các vật dụng hàng ngày. Tuy nhiên, do các chip lớn và cồng kềnh nên tiến độ ban đầu rất chậm. Thẻ tag RFID là chip máy tính công suất thấp, ban đầu được sử dụng để theo dõi các thiết bị đắt tiền. Khi các thiết bị điện toán thu nhỏ kích thước, những con chip này trở nên nhỏ hơn, nhanh hơn và thông minh hơn theo thời gian.

Chi phí kết hợp công suất điện toán vào các thiết bị nhỏ đã giảm đáng kể trong những năm gần đây.

Ví dụ: 

Bạn có thể thêm kết nối dịch vụ thoại Alexa vào MCU có RAM dưới 1MB, chẳng hạn như công tắc đèn. Cả một ngành công nghiệp đã nảy sinh xung quanh ý tưởng đưa các thiết bị IoT vào mọi ngóc ngách trong ngôi nhà, văn phòng và doanh nghiệp của chúng ta. Các thiết bị thông minh này có thể tự động gửi và nhận dữ liệu qua Internet. Internet of Things đề cập đến tất cả các “thiết bị điện toán vô hình” này và công nghệ liên quan.

IoT công nghiệp là gì?

IOT công nghiệp (IIoT) đề cập đến các thiết bị thông minh được sử dụng để cải thiện hiệu quả kinh doanh trong sản xuất, bán lẻ, chăm sóc sức khỏe và các ngành công nghiệp khác. Từ cảm biến đến máy móc, thiết bị công nghiệp cung cấp cho chủ doanh nghiệp dữ liệu chi tiết, thời gian thực có thể được sử dụng để cải thiện quy trình kinh doanh. Những thiết bị này cung cấp thông tin chi tiết về quản lý chuỗi cung ứng, hậu cần, nguồn nhân lực và sản xuất, giúp giảm chi phí trong khi tăng dòng doanh thu.

Hãy cùng xem xét các hệ thống công nghiệp thông minh trong các ngành khác nhau:

Trong sản xuất, IoT được sử dụng để giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch thông qua bảo trì dự đoán và công nghệ có thể đeo để cải thiện sự an toàn của người lao động. Các ứng dụng IoT có thể dự đoán lỗi máy trước khi chúng xảy ra và giảm thời gian ngừng sản xuất. Người lao động được cảnh báo về những nguy cơ tiềm ẩn khi sử dụng mũ bảo hiểm và dây đeo cổ tay, và camera thị giác máy tính.

Phân tích được hỗ trợ bởi cảm biến và rô bốt, cải thiện hiệu quả trong sản xuất và bảo trì ô tô. Ví dụ, cảm biến công nghiệp được sử dụng để cung cấp hình ảnh 3D theo thời gian thực của các bộ phận bên trong xe. Trong khi hệ thống IoT tự động đặt hàng phụ tùng thay thế, việc chẩn đoán và khắc phục sự cố có thể được hoàn thành nhanh hơn nhiều.

Các thiết bị IoT cho mục đích thương mại và công nghiệp có thể giúp quản lý chuỗi cung ứng, như quản lý hàng tồn kho; mối quan hệ với nhà cung cấp; quản lý đội xe và bảo trì theo lịch trình. 

Các công ty vận chuyển dùng các ứng dụng của IoT công nghiệp để theo dõi tài sản và tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu trên tuyến đường vận chuyển. Công nghệ này đặc biệt hữu ích để duy trì kiểm soát nhiệt độ chính xác trong các thùng chứa lạnh. Các nhà quản lý chuỗi cung ứng có thể đưa ra dự đoán chính xác nhờ các thuật toán định tuyến và định tuyến lại thông minh.

Nhiều công ty sử dụng robot được kết nối Internet để định vị, theo dõi, phân loại và vận chuyển sản phẩm.

Vai trò của hệ thống IoT là gì?

Hệ thống IoT làm cho cuộc sống chúng ta trở nên tiện lợi hơn, thông minh hơn và kết nối tốt hơn. Internet vạn vật cho các công ty cái nhìn chi tiết về mọi thứ, từ thời gian, hiệu suất máy móc cho đến chuỗi cung ứng và hậu cần của họ.

Ngoài ra, IoT giúp các doanh nghiệp tự động hóa quy trình; giảm chi phí lao động; giảm lãng phí; cải thiện dịch vụ; làm cho sản xuất và giao hàng rẻ hơn. Đồng thời chúng mang lại sự minh bạch trong giao dịch. 

Do đó, IoT là một công nghệ quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và sẽ ngày càng trở nên phát triển mạnh mẽ hơn.

Các ví dụ về các thiết bị IoT?

Ô tô thông minh

Các phương tiện như ô tô, có thể kết nối Internet theo nhiều cách khác nhau. Họ có thể sử dụng camera điều khiển thông minh, hệ thống thông tin giải trí và cổng kết nối của xe. Để theo dõi cả hiệu suất của người lái và tình trạng xe, họ thu thập dữ liệu từ chân ga, phanh, máy đo tốc độ, đồng hồ đo quãng đường, bánh xe và bình xăng.

Ô tô thông minh được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm:

• Theo dõi đội xe cho thuê để cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu và cắt giảm chi phí.
• Hỗ trợ phụ huynh theo dõi thói quen lái xe của con em mình.
• Trong trường hợp xảy ra tai nạn xe hơi, máy tự động thông báo cho bạn bè và gia đình.
• Dự đoán và giới hạn các yêu cầu bảo dưỡng xe.

Nhà thông minh

Mục tiêu chính của các thiết bị nhà thông minh là cải thiện hiệu quả và độ an toàn của ngôi nhà, và mạng gia đình được kết nối. Ổ điện thông minh có thể theo dõi mức tiêu thụ điện năng và bộ điều nhiệt thông minh có thể giúp kiểm soát nhiệt độ tốt hơn.

Cảm biến IoT có thể được dùng để quản lý các khu vườn trong hệ thống thủy canh và thiết bị IoT có thể phát hiện khói thuốc lá. Hệ thống an ninh gia đình như khóa cửa, camera an ninh và thiết bị phát hiện rò rỉ. Chúng có thể phát hiện và ngăn chặn các mối nguy hiểm đồng thời cảnh báo cho chủ nhà.

Gia đình có thể sử dụng thiết bị thông minh cho các mục đích sau:

• Khi không sử dụng, các thiết bị được tắt tự động.
• Quản lý và bảo trì, sửa chữa tài sản cho thuê
• Tìm các vật dụng bị thất lạc như chìa khóa hoặc ví.
• Hút bụi, pha cà phê và các công việc thường ngày khác được tự động hóa.

Thành phố thông minh

Các ứng dụng IoT đã nâng cao hiệu quả của quy trình quy hoạch đô thị và bảo trì cơ sở hạ tầng. Các chính phủ đang triển khai các ứng dụng IoT để giải quyết các vấn đề về cơ sở hạ tầng, sức khỏe và môi trường.

Vài ứng dụng IoT trong thành phố:

• Thực hiện các phép đo chất lượng không khí và mức độ bức xạ.
• Hệ thống chiếu sáng thông minh có thể giúp bạn tiết kiệm tiền năng lượng.
• Xác định thời điểm nên bảo trì cơ sở hạ tầng quan trọng như đường xá, cầu cống và đường ống.
• Sử dụng quản lý bãi đậu xe hiệu quả giúp tăng lợi nhuận.

Công trình thông minh

Các ứng dụng IoT được sử dụng trong các công trình như khuôn viên trường đại học và các tòa nhà thương mại để thúc đẩy hoạt động hiệu quả hơn.

Các thiết bị IoT trong các tòa nhà thông minh có thể được sử dụng để: 

• Giảm tiêu thụ năng lượng.
• Giảm chi phí bảo trì.
• Tận dụng tối đa môi trường làm việc của bạn.

Cấu trúc và yêu cầu thiết lập IoT như thế nào?

Chi tiết cấu trúc IoT

Cấu trúc của hệ thống IoT bao gồm: 

1. Các thiết bị hay còn gọi là (Things), 
2. Trạm kết nối (Gateways), 
3. Các hạ tầng mạng (Network and Cloud)
4. Bộ phân tích xử lý dữ liệu (Services-creation and Solution Layers).

Yêu cầu thiết lập IoT gồm những gì?

Để thiết lập cấu hình IoT, cần:

Các đối tượng, máy móc và thiết bị, thường được gọi là “things”, phải có tên hoặc địa chỉ IP duy nhất. Hệ thống IoT sẽ hỗ trợ kết nối giữa các “things” và các kết nối được thiết lập dựa trên định danh IP của things.

Các hệ thống IoT hoạt động tự động mà không cần sự tham gia của con người. Vì vậy, để mạng của bạn hoạt động bình thường, bạn cần hỗ trợ quản lý “things”.

Trong IoT, có rất nhiều “things” được kết nối với nhau. Điều này làm tăng rủi ro bảo mật như rò rỉ thông tin; xác thực sai; làm sai lệch dữ liệu. Các “things” trong hệ thống thuộc về nhiều chủ sở hữu khác nhau và chứa thông tin cá nhân của họ. Do đó, các hệ thống IoT cần bảo vệ quyền riêng tư của họ trong quá trình truyền, tổng hợp, khai thác, xử lý dữ liệu và lưu trữ.

Tính năng này nhờ vào tự động thu thập, giao tiếp và xử lý dữ liệu giữa các “things” dựa trên các quy tắc do nhà phát hành đặt ra hoặc các quy tắc do người dùng tùy chỉnh.

Tính năng này cho phép các hệ thống IoT dễ dàng tương tác giữa các mạng và “things”.

Tự quản lý, tự cấu hình, tự sửa lỗi, tự tối ưu hóa, cơ chế tự bảo vệ, các ứng dụng, môi trường giao tiếp, các thiết bị khác nhau, v.v.

Hệ thống IoT có thể tự động nhận ra và theo dõi vị trí. Các dịch vụ dựa trên vị trí này có thể bị hạn chế bởi luật pháp hoặc quy định và phải tuân theo các yêu cầu bảo mật.

Trong các hệ thống IoT, để sử dụng “things” dễ dàng, cần khởi động hệ thống.

Đặc điểm của IoT là gì?

Các hệ thống IoT thường gồm những đặc điểm sau:

• Không đồng nhất: Các thiết bị IoT thường không đồng nhất vì chúng sở hữu phần cứng và hệ thống khác nhau. Chúng có thể tương tác với nhau nhờ liên kết giữa các hệ thống.
• Có sự liên thông: Các hệ thống IoT có thể kết nối những “Things” và thiết bị khác nhau thông qua mạng thông tin và cơ sở hạ tầng truyền thông tổng thể.
• Những đặc điểm liên quan đến “things”: Hệ thống IoT có thể cung cấp các dịch vụ liên quan đến “things” như bảo vệ quyền riêng tư và tính toàn vẹn giữa thiết bị vật lý (Physical Thing) và phần mềm (Virtual Thing).
• Có một quy mô rất lớn: Vì vậy, nhiều thiết bị và máy móc sẽ được quản lý và giao tiếp với nhau trên quy mô lớn hơn nhiều so với lượng máy tính hiện tại đang kết nối internet. Các thiết bị truyền được lượng thông tin lớn hơn nhiều so với con người có thể thực hiện.
• Tính linh hoạt: Trạng thái của thiết bị điện tử và máy móc có thể thay đổi tự động, chẳng hạn như bật/ tắt nguồn, kết nối hoặc ngắt kết nối và xác định vị trí.

IoT gồm những công nghệ gì?

Các công nghệ được sử dụng trong hệ thống IoT có thể bao gồm: 

Điện toán biên là một công nghệ cho phép các thiết bị thông minh làm được nhiều việc hơn là chỉ gửi và nhận dữ liệu từ nền tảng IoT của chúng. Công nghệ này tăng cường sức mạnh tính toán ở biên mạng, giảm độ trễ giao tiếp và tăng tốc độ phản hồi.

Người ta dùng công nghệ đám mây để lưu trữ dữ liệu từ xa và quản lý thiết bị IoT. Chúng cho phép dữ liệu được truy cập bởi nhiều thiết bị mạng.

Machine learning – Máy học là một thuật ngữ đề cập đến phần mềm và thuật toán được sử dụng để xử lý dữ liệu và đưa ra quyết định theo thời gian thực dựa trên dữ liệu đó. Các thuật toán học máy này có thể được triển khai trên đám mây hoặc ở biên.

>>> Xem thêm Việc làm IT đang tuyển dụng với mức lương cao nhất thị trường

Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống IoT là gì?

Hệ thống IoT có những ưu và nhược điểm cụ thể như sau:

Tóm tắt ứng dụng của IoT cho cá nhân và doanh nghiệp

Hiện nay, IoT có nhiều ứng dụng trong cuộc sống đặc biệt là các doanh nghiệp và người sử dụng cá nhân

Ứng dụng trong doanh nghiệp của IoT là gì?

Việc triển khai cụ thể dựa trên quyền truy cập vào các nguồn dữ liệu đối với sản phẩm và hệ thống nội bộ cho thấy nhiều lợi ích của IoT. Các nhà sản xuất đã thêm cảm biến vào các thành phần sản phẩm của họ để kết nối và gửi dữ liệu để chúng có thể phát hiện ra các lỗi trước khi xảy ra hư hỏng.

Việc sử dụng hệ thống IoT của doanh nghiệp có thể được chia thành hai phân đoạn:

• Các dịch vụ dành riêng cho ngành công nghiệp như cảm biến nhà máy điện và bộ định vị thời gian thực để chăm sóc sức khỏe.
• Các thiết bị IoT được sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp như điều hòa không khí thông minh và hệ thống an ninh.

Ứng dụng dành cho người dùng cá nhân của IoT là gì

IoT làm cho nhà cửa, văn phòng và ô tô trở nên thông minh hơn, mọi thứ có thể đo lường và tự động hóa. Các thiết bị thông minh như Trợ lý ảo, chẳng hạn như Google Assistant, giúp tiết kiệm năng lượng và hỗ trợ các công việc hàng ngày như chơi nhạc và bật điều hòa…

Ngoài ra, nhờ hệ thống IoT bạn có thể trực tiếp biết mức độ ô nhiễm trên điện thoại hoặc máy tính của mình thông qua các chỉ số đo lường, đồng thời điều khiển ô tô tự lái và khiến thành phố trở nên ngày càng thông minh tiện lợi hơn. Tuy nhiên, nhiều sáng kiến trong số tiện ích này có thể tác động lớn đến quyền riêng tư cá nhân, đặc biệt là các vụ vi phạm dữ liệu cá nhân và cũng như theo dõi riêng tư.

IoT có thể cải thiện cuộc sống của chúng ta như thế nào?

Internet of Things đang có tác động đáng kể đến cuộc sống và công việc của con người. IoT cho phép máy móc thực hiện các công việc nặng nhọc, công việc thông thường và cải thiện chất lượng cuộc sống bằng cách làm cho chúng ta khỏe mạnh hơn, làm việc năng suất hơn và cảm thấy thoải mái hơn.

Ví dụ, các thiết bị thông minh có thể thay đổi thói quen buổi sáng của bạn.

• Khi bạn nhấn nút tắt báo thức, đồng hồ của bạn sẽ bật máy pha cà phê và mở rèm cửa sổ.
• Tủ lạnh của bạn sẽ phát hiện thực phẩm nào sắp hết và đặt chúng để giao tận nhà.
• Lò nướng thông minh sẽ cho bạn biết thực đơn trong ngày và thậm chí nấu các nguyên liệu đã chuẩn bị trước để đảm bảo bữa trưa của bạn sẵn sàng đúng giờ.
• Đồng hồ thông minh của bạn sẽ lên lịch cuộc họp, trong khi ô tô thông minh của bạn sẽ tự động đặt vị trí GPS dừng xe để tiếp nhiên liệu.

Trong thế giới IoT, khả năng là vô tận!

IoT giúp ích gì cho doanh nghiệp?

Các doanh nghiệp có thể sử dụng phân tích nâng cao của Internet of Things để khám phá các cơ hội mới. Ví dụ, các doanh nghiệp có thể tạo các chiến dịch marketing được nhắm mục tiêu tốt bằng cách thu thập dữ liệu hành vi của khách hàng.

Dữ liệu trong quá khứ và xu hướng có thể được sử dụng để dự báo kết quả trong tương lai. Ví dụ, thông tin bảo hành có thể được kết hợp với dữ liệu IoT để dự đoán các vấn đề bảo trì. Lợi thế này có thể được sử dụng để cung cấp dịch vụ khách hàng chủ động, đồng thời xây dựng lòng trung thành của khách hàng.

Việc giám sát liên tục cơ sở hạ tầng vật lý và kỹ thuật số có thể cải thiện hiệu suất, hiệu quả và an toàn. 

Ví dụ: Dữ liệu từ thiết bị giám sát tại chỗ có thể được kết hợp với dữ liệu phần cứng và firmware để tự động lên lịch cập nhật hệ thống.

Để cải thiện sự hài lòng của khách hàng, công nghệ IoT có thể được triển khai theo phương thức lấy khách hàng làm trung tâm. Ví dụ, các sản phẩm bán chạy có thể được bổ sung kịp thời để tránh tình trạng khan hàng.

Bên trên, blog.freeC.asia đã chia sẻ với bạn toàn bộ thông tin về Internet vạn vật, không riêng khái niệm IoT là gì. Hy vọng những thông tin chia sẻ về đặc điểm, vai trò, ứng dụng,… trên giúp ích cho sự tìm kiếm của bạn.

Bài viết liên quan:

• Roadmap IT là gì? Lợi ích của Roadmap IT cho doanh nghiệp
• IT Helpdesk làm gì? Những mô tả đặc thù công việc IT Helpdesk
• Hệ thống nhúng là gì? 5 Bước trở thành kỹ sư lập trình nhúng