Giám sát và điều khiển từ xa (IoT) là gì?
IoT (Internet of Things – Internet kết nối vạn vật) là tập hợp các giải pháp và công nghệ giúp thiết bị kết nối với nhau và với Internet để thu thập dữ liệu, quan trắc, giám sát và điều khiển trong mọi lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Thay vì cử người đến tận nơi đọc số liệu, kiểm tra, bật hoặc tắt thiết bị, tổ chức xem được tình trạng của hiện trường từ xa, nhận cảnh báo kịp thời và ra lệnh cho thiết bị thực thi.
Một hệ thống IoT điển hình có ba lớp:
- Nhận thức: cảm biến, thiết bị chấp hành và các thiết bị đầu cuối đặt tại hiện trường.
- Mạng: kết nối giữa thiết bị, cổng kết nối (gateway) và hệ thống trung tâm.
- Ứng dụng: bảng điều khiển trên web, ứng dụng di động, cảnh báo và báo cáo mà người dùng tương tác hằng ngày.
Hệ thống hoạt động như thế nào
- Thiết bị thu thập thông tin tại nơi lắp đặt (nhiệt độ, độ ẩm, mực nước, vị trí, chất lượng không khí…).
- Dữ liệu được gửi về trung tâm để xử lý và lưu trữ.
- Theo bộ quy tắc do chủ hệ thống định nghĩa, trung tâm tự động cảnh báo và, khi cần, ra lệnh cho thiết bị thực thi.
Công nghệ truyền dẫn: vì sao chọn LoRaWAN
Mỗi công nghệ không dây phù hợp với một bài toán khác nhau:
- Wi-Fi rất phổ biến nhưng khoảng cách không xa.
- Bluetooth phổ biến trong thiết bị di động và thiết bị đeo, tầm gần.
- Zigbee tiết kiệm năng lượng, khoảng 10 m trong nhà và 30–100 m ngoài trời.
- NB-IoT thiết kế cho IoT, tiết kiệm năng lượng, xa tới khoảng 10 km ở môi trường mở và 1 km trong nhà.
- LoRaWAN là giao thức không dây thiết kế riêng cho IoT, truyền dữ liệu đi xa với mức tiêu thụ năng lượng thấp.
Với các bài toán quan trắc và giám sát phân tán, thiết bị ít phải gửi dữ liệu nhưng cần chạy lâu bằng pin, LoRaWAN có ba lợi thế:
- Truyền xa: có thể lên tới 15 km hoặc hơn ở môi trường mở và khoảng 2 km trong khu đô thị.
- Tiết kiệm năng lượng: thiết bị có thể hoạt động nhiều năm bằng pin.
- Chi phí và quy mô: chi phí triển khai thường thấp hơn so với thiết bị dùng 3G, 4G hoặc Wi-Fi; hạ tầng ổn định, linh hoạt, phục vụ hàng trăm đến hàng nghìn thiết bị trên cùng một cơ sở hạ tầng.
So sánh LoRaWAN và NB-IoT
| Thông số | LoRaWAN | NB-IoT |
|---|---|---|
| Băng thông | 125 kHz | 180 kHz |
| Thời lượng pin | Trên 15 năm | Trên 10 năm |
| Dòng điện cao điểm | 32 mA | 120 mA |
| Dòng điện chế độ ngủ | 1 µA | 5 µA |
| Thông lượng | 50 Kbps | 60 Kbps |
| Bảo mật | AES 128 bit | 3GPP (128 đến 256 bit) |
| Hiệu quả chi phí | Cao | Bình thường |
Số liệu theo tài liệu giới thiệu IoT của Minh Việt; giá trị thực tế phụ thuộc thiết bị và môi trường lắp đặt.
Bộ giải pháp ThingsAwake
ThingsAwake là bộ giải pháp IoT sử dụng công nghệ LoRaWAN do Minh Việt xây dựng. Hệ thống thu thập dữ liệu từ môi trường, hiển thị trực quan, đưa ra cảnh báo, dự báo bất thường và điều khiển các hệ thống chấp hành từ xa. Dữ liệu lớn thu thập được có thể phân tích, xử lý và ứng dụng công nghệ AI. Hệ thống có thể cài đặt tại khu công nghiệp, lâm nghiệp, nông trại, nhà máy, công trường, tòa nhà, công trình công cộng, giao thông…
Các thành phần chính
- Thiết bị đầu cuối: thiết bị lắp mới chạy độc lập và thu thập thông tin xung quanh; thiết bị cầu nối thu nhận dữ liệu từ thiết bị giám sát đang có. Hỗ trợ thiết bị của các hãng Browan, Dragino, Kerlink, Multitech, RAK, Tektelic, Decentlab; đồng thời có giải pháp kết nối đầu cuối của công nghệ khác, kể cả hệ thống quản lý giám sát SCADA, DCS và mạng công nghiệp truyền thống.
- Hệ thống kết nối trung tâm: trên nền Chirpstack v4; quản lý và giám sát thiết bị trên web; tương thích LoRaWAN 1.0.3, class A, B, C; hỗ trợ băng tần AS923, AS923-2 (Việt Nam), EU868, US915; không giới hạn số lượng thiết bị; hỗ trợ nhiều tenant và người dùng; tích hợp dữ liệu ra các nền tảng thông dụng như ThingsBoard, MQTT, AWS SNS; cài đặt tại máy chủ của doanh nghiệp hoặc trên Cloud.
- Hệ thống quản trị và giám sát: trên nền ThingsBoard; quản lý dữ liệu thiết bị, phân quyền xem dữ liệu cho khách hàng; tự thiết kế bảng dữ liệu, biểu đồ bằng công cụ kéo thả trên web; tùy biến quy tắc cảnh báo; không giới hạn số lượng thiết bị; hỗ trợ nhiều tenant, khách hàng, người dùng; cá nhân hóa theo doanh nghiệp.
- Ứng dụng di động: xem dữ liệu tức thời và lịch sử, thông tin đăng nhập và dữ liệu nhất quán giữa web và di động; chạy trên Android và iOS. Ứng dụng Things Awake trên Google Play.
- Giao diện kết nối mở: tương tác với hệ thống qua RESTful API; quản lý và chỉnh sửa thông tin thiết bị, xem dữ liệu tức thời và lịch sử, tương tác hai chiều với thiết bị, xác thực truy cập API.
- Thu thập và phân tích dữ liệu lớn: lưu trữ dữ liệu lớn, tổng hợp và phân tích, xem dữ liệu nhiều chiều trên nền web.
Bảng giám sát mẫu trên nền tảng Things Awake
Dưới đây là các kiểu bảng giám sát (dashboard) thường dùng trên Things Awake. Mỗi bảng là tập hợp các thẻ hiển thị (widget) do người quản trị tự thiết kế bằng công cụ kéo thả trên web; cùng một bảng xem được trên máy tính và điện thoại.
- Tình trạng môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, khí gas, chỉ số chất lượng không khí (AQI) và mức pin của thiết bị. Mỗi thông số có biểu đồ theo thời gian thực trong ngày kèm giá trị thấp, cao và giá trị vừa nhận; có thể thêm đồng hồ kim hoặc đồng hồ số.
- CO₂, nhiệt độ và độ ẩm trong nhà: thẻ số lớn cho từng thông số, kèm thời điểm cập nhật gần đây và biểu đồ lịch sử dài ngày (ví dụ 180 ngày) để xem xu hướng.
- Chất lượng nước: độ dẫn điện (EC), độ mặn, pH, nhiệt độ cảm biến và mức pin, theo dõi từ trạm đo ngoài hiện trường.
- SCADA mực nước: mực nước hai phía công trình, mực nước tĩnh không, tốc độ dòng chảy; hiển thị dạng bảng giá trị, đồng hồ và biểu đồ trong ngày.
- SCADA công trình cống ngăn triều: thông số trạm thủy lực (mức dầu, nhiệt độ thùng dầu, điện áp và dòng điện ba pha, nhiệt độ và độ rung động cơ, hành trình xi lanh, cường độ âm thanh phòng máy), trạng thái cảnh báo đột nhập theo từng khu vực bằng đèn báo, mức dầu dạng hình bể.
Quản trị, cảnh báo và cập nhật từ xa
- Quản lý thiết bị và tài sản: danh sách thiết bị, tài sản (asset), nhóm hiển thị theo thực thể, cổng kết nối (gateway); gán thiết bị cho khách hàng và phân quyền xem.
- Cảnh báo: trang tập trung các cảnh báo, biểu tượng chuông báo số cảnh báo chưa xử lý ngay trên thanh đầu trang; điều kiện cảnh báo tự cấu hình bằng chuỗi quy tắc (rule chain).
- Chuỗi quy tắc và mẫu: xây dựng luồng xử lý dữ liệu, điều kiện kích hoạt, gửi thông báo hoặc lệnh điều khiển; dùng lại bằng mẫu chuỗi quy tắc.
- Quản lý biên (Edge) và cập nhật phần mềm thiết bị từ xa (OTA): triển khai xử lý tại điểm cuối khi đường truyền hạn chế và cập nhật phần mềm cho thiết bị mà không cần ra hiện trường.
- Nhiều khách hàng, nhiều người dùng: một tài khoản quản trị tổ chức có thể tạo khách hàng và người dùng riêng, mỗi bên chỉ xem dữ liệu được cấp quyền.
Các bảng trên là mẫu giao diện; số liệu, tên thông số và bố cục thay đổi theo từng công trình và do người quản trị tùy chỉnh.
Thiết bị đầu cuối tiêu biểu
Danh sách dưới đây là một số thiết bị thường dùng trong các dự án; thông số theo nhà sản xuất và có thể thay đổi theo phiên bản. Khi tư vấn, Minh Việt chọn thiết bị theo bài toán cụ thể.
| Nhóm | Thiết bị | Đo, chức năng | Tuổi thọ pin theo nhà sản xuất |
|---|---|---|---|
| Chất lượng không khí, nhà và văn phòng | WisBlock Kit 4 (RAK) | Chất lượng không khí, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển | 6 tháng đến 1 năm |
| Chất lượng không khí, nhà và văn phòng | Breeze | Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, áp suất, nồng độ CO2, hiện diện | Đến 5 năm |
| Phòng thông minh | Vivid và Comfort | Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chuyển động, rò rỉ, va đập | Đến 10 năm |
| Khí tượng ngoài trời | DL-ATM41 (Decentlab) | 11 thông số: bức xạ mặt trời, lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, tốc độ và hướng gió, sét… | Nhiều năm, không cần thay pin |
| Mực nước, mức đầy | DL-MBX (Decentlab) | Khoảng cách, mực nước, mức đầy của bể, silo, thùng chứa, mức tuyết | Nhiều năm, không cần thay pin |
| Đất và nông nghiệp | Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ, độ dẫn điện của đất (Decentlab) | Độ ẩm đất, nhiệt độ, độ dẫn điện, hàm lượng thể tích nước | Nhiều năm, không cần thay pin |
| Đất và nông nghiệp | Clover và Kiwi | Dữ liệu đất và môi trường cho cây trồng, vườn, sân golf | Đến 10 năm |
| Kho lạnh | Tundra | Nhiệt độ và độ ẩm phòng lạnh, từ -40°C đến 85°C | 15 năm |
| Theo dõi tài sản | Stork | Phương tiện, thiết bị, tài sản ở trong nhà và ngoài trời | Đến 5 năm |
| Theo dõi vị trí | WisNode TrackIt (RAK) | Thiết bị định vị LoRaWAN GPS cầm tay, 42×42×18 mm, 25 g | Pin 400 mAh, dùng 3 đến 10 ngày mỗi lần sạc |
| An toàn lao động | Seal | Định vị GPS và BLE, nhận biết sự cố như rơi, vỡ, trong khu vực làm việc | Đến 15 tháng |
| Chuyển động và môi trường | Environmental Monitoring + Movement Detection (RAK) | Phát hiện chuyển động, giám sát môi trường, chống nước IP67 | Theo cấu hình |
Thiết bị định vị người lao động chỉ dùng khi người lao động được thông báo và đồng ý, theo quy định về bảo vệ dữ liệu cá nhân.
Ứng dụng theo lĩnh vực
Nông nghiệp thông minh
Giám sát nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, hướng gió, ánh sáng; độ ẩm và độ dẫn điện của đất cho vườn cây, nhà kính, trang trại, công viên, sân golf. Dữ liệu thu thập giúp kiểm soát tưới tiêu và có thể phân tích để đề xuất giải pháp bằng AI.
Quan trắc môi trường, thời tiết và thủy văn
Quan trắc chất lượng môi trường, thời tiết ở khu vực xa, mực nước trong dòng chảy, hồ, bể nước; giám sát lũ lụt, hệ thống cống rãnh và nước thải; quản lý chất thải, thùng rác thông minh.
Tòa nhà, văn phòng, trường học và công trình công cộng
Giám sát chất lượng không khí và CO2, nhiệt độ, độ ẩm, hiện diện người; tối ưu hóa hệ thống thông gió, điều hòa (HVAC); quản lý cơ sở vật chất và an ninh điểm vào.
Kho lạnh và chuỗi cung ứng
Giám sát nhiệt độ, độ ẩm kho lạnh, nhà hàng, siêu thị, chuỗi cung ứng lạnh dịch vụ ăn uống; cảnh báo khi vượt ngưỡng.
Sản xuất, công trường, nhà kho và tài sản
Theo dõi phương tiện, thiết bị, tài sản ở công trường xây dựng, nhà kho, cơ sở sản xuất, cơ sở nhiều tòa nhà; hỗ trợ an toàn cho người lao động làm việc một mình hoặc nơi nguy hiểm như hầm mỏ, trên cao.
Thành phố thông minh
Quản lý đô thị, văn phòng và tòa nhà thông minh, giám sát hạ tầng công cộng, giao thông, khu vui chơi công cộng bằng mạng cảm biến phủ rộng, tiết kiệm năng lượng.
Quy trình triển khai
- Khảo sát và tư vấn: làm rõ bài toán, địa điểm, dữ liệu cần thu thập, cảnh báo cần có.
- Thiết kế giải pháp: chọn thiết bị, cổng kết nối, hạ tầng máy chủ (tại doanh nghiệp hoặc Cloud) và bảng điều khiển.
- Cung cấp và lắp đặt: cung cấp thiết bị và hạ tầng, lắp đặt tại hiện trường.
- Cài đặt và cấu hình: cấu hình mạng LoRaWAN, hệ thống trung tâm, bảng điều khiển, quy tắc cảnh báo, ứng dụng di động; tích hợp với hệ thống sẵn có khi cần.
- Đào tạo và hướng dẫn sử dụng.
- Vận hành và mở rộng: thêm thiết bị, khu vực, người dùng theo nhu cầu.
Các hình thức dịch vụ
- Tư vấn triển khai: tư vấn và thiết kế giải pháp, công nghệ, cơ sở hạ tầng; giới thiệu, lựa chọn thiết bị phù hợp; phối hợp giám sát triển khai.
- Cung cấp hệ thống: cung cấp thiết bị và hạ tầng; cài đặt và cấu hình hệ thống; triển khai máy chủ tại doanh nghiệp hoặc Cloud; đào tạo và hướng dẫn sử dụng.
- Cho thuê hệ thống: sử dụng thiết bị sẵn có hoặc tự trang bị thêm; phí sử dụng tính trên số lượng thiết bị; đào tạo và hướng dẫn sử dụng.
Dự án tham khảo
Xu hướng của giám sát và điều khiển từ xa
- Mạng diện rộng công suất thấp phát triển nhanh: LoRaWAN đã chuyển từ giai đoạn thử nghiệm sang nền tảng cho nhiều dự án quy mô lớn như đô thị, tòa nhà, tiện ích và nông nghiệp.
- Quan trắc môi trường dài hạn: cảm biến chạy pin nhiều năm phù hợp với đo chất lượng không khí, thời tiết, mực nước ở nơi khó đi lại.
- Dữ liệu và AI: giá trị của IoT chuyển từ “thu thập” sang “phân tích, dự báo bất thường, tự động hóa”.
- Chuẩn mở và tích hợp: ưu tiên giao diện mở (API, MQTT) để dữ liệu dùng chung giữa các hệ thống, tránh phụ thuộc một nhà cung cấp.
- Chuyển đổi số tại Việt Nam: đô thị thông minh và nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao là hướng được nhiều địa phương và ngành quan tâm.
Câu hỏi thường gặp
Một cổng kết nối phủ được bao xa?
Theo đặc tính của LoRaWAN, khoảng cách truyền có thể lên tới 15 km hoặc hơn ở môi trường mở và khoảng 2 km trong khu đô thị. Phạm vi thực tế phụ thuộc địa hình, vật cản và vị trí đặt cổng kết nối, nên được xác định khi khảo sát.
Thiết bị dùng pin được bao lâu?
Tùy thiết bị và tần suất gửi dữ liệu; thiết bị LoRaWAN có thể hoạt động từ vài tháng đến nhiều năm bằng pin, một số loại cảm biến công nghiệp không cần thay pin. Thông số của từng thiết bị xem ở bảng trên và được xác nhận khi tư vấn.
Tôi đã có thiết bị giám sát, có dùng chung được không?
Có thể kết nối thiết bị sẵn có qua thiết bị cầu nối, kể cả hệ thống giám sát SCADA, DCS hoặc mạng công nghiệp truyền thống; cần khảo sát giao thức cụ thể.
Dữ liệu được lưu ở đâu?
Hệ thống có thể cài đặt trên máy chủ của doanh nghiệp hoặc trên Cloud, tùy yêu cầu về bảo mật và vận hành.
Có thể thuê hệ thống thay vì mua không?
Có. Hình thức cho thuê hệ thống tính phí theo số lượng thiết bị, kèm đào tạo và hướng dẫn sử dụng.
Để được tư vấn và báo giá, điền biểu mẫu “Yêu cầu báo giá” ở cuối trang hoặc gọi cho Health365.
