IoT là gì? lịch sử phát triển, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của IoT trong thực tế

IoT (Internet of Things) là một khái niệm mô tả việc kết nối các thiết bị điện tử thông minh với nhau thông qua Internet. Điều này cho phép chúng tương tác và trao đổi thông tin, đem lại những tiện ích và lợi ích cho con người. Cùng Điện Tử Số tìm hiểu về IoT để hiểu hơn về thuật ngữ này .

I. IoT là gì?

IoT (Internet of Things) là một khái niệm đang trở nên phổ biến hơn trong thế giới kỹ thuật số ngày nay. IoT đề cập đến việc kết nối các thiết bị thông minh và cảm biến với nhau, cho phép truyền thông và giao tiếp dữ liệu thông qua internet. Với sự phát triển nhanh chóng của IoT, nó đã thúc đẩy sự thay đổi của cả nền kinh tế và cách thức hoạt động của các doanh nghiệp. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày về nguyên lý hoạt động của IoT, cũng như những ứng dụng của nó trong thực tế.

Xem thêm: Trí tuệ nhân tạo (AI) là gì? lợi ích và ứng dụng của trí tuệ nhân tạo

II. Nguyên lý hoạt động của IoT

IoT là một hệ thống kết nối các thiết bị và cảm biến thông qua mạng internet. Với sự phát triển của công nghệ truyền thông, các thiết bị có thể giao tiếp với nhau và truyền dữ liệu qua mạng internet. Trong hệ thống IoT, các thiết bị và cảm biến được kết nối với nhau thông qua các giao thức mạng như Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave và LoRa.

Các thiết bị IoT thường được trang bị các cảm biến để thu thập dữ liệu, các cảm biến này có thể là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, âm thanh, chuyển động, tốc độ và áp suất. Dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến sẽ được chuyển đến các thiết bị IoT khác hoặc được lưu trữ trên đám mây để phân tích và sử dụng.

III. Lịch sử phát triển của IoT

Internet of Things (IoT) đã được phát triển qua nhiều giai đoạn khác nhau, từ sự ra đời của các thiết bị đầu tiên cho đến tầm nhìn và triển vọng hiện nay.

1. Giai đoạn đầu tiên (década de 1980): Khái niệm của IoT đã được đưa ra vào những năm 1980, khi các máy tính bắt đầu xuất hiện. Một số thiết bị như máy tính cá nhân, điện thoại di động, máy tính bảng và máy tính nhúng đã được phát triển.

2. Giai đoạn tiếp theo (década de 1990): Trong giai đoạn này, mạng internet được phổ biến và các công ty bắt đầu đưa ra các sản phẩm IoT đầu tiên như máy chấm công tự động, máy quét mã vạch và thiết bị đo lường.

3. Giai đoạn phát triển nhanh (década de 2000): Trong giai đoạn này, các công nghệ kết nối không dây như Wi-Fi, Bluetooth, 3G và 4G được phát triển, mở ra cơ hội cho sự phát triển của các sản phẩm IoT. Các thiết bị thông minh đầu tiên như đèn LED thông minh và hệ thống giám sát năng lượng tiêu thụ đã được ra đời.

4. Giai đoạn phát triển mạnh mẽ (década de 2010): Trong giai đoạn này, IoT đã phát triển mạnh mẽ với sự ra đời của các sản phẩm thông minh như điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh, tivi thông minh, xe ô tô thông minh và nhà thông minh. Các ứng dụng IoT trong các lĩnh vực y tế, nông nghiệp, công nghiệp và giao thông cũng được triển khai rộng rãi.

5. Tương lai (hiện nay): IoT đang tiếp tục phát triển mạnh mẽ và mở ra cơ hội cho các ứng dụng mới và tiềm năng trong nhiều lĩnh vực, từ giải quyết các vấn đề môi trường đến tăng cường sự an toàn và an ninh cho con người. Nhiều công ty đang đầu tư vào nghiên cứu và phát triển IoT, và các chuyên gia dự đoán rằng trong tương lai, số lượng thiết bị IoT sẽ tăng gấp đôi hoặc gấp ba.

IV. Ưu và nhược điểm của IoT

IoT (Internet of Things) là một công nghệ đang ngày càng phát triển, đem lại nhiều lợi ích cho đời sống của con người. Tuy nhiên, như bất kỳ công nghệ nào khác, IoT cũng có những ưu và nhược điểm nhất định.

Ưu điểm của IoT:

1. Kết nối: IoT giúp kết nối các thiết bị với nhau, giúp truyền thông dữ liệu nhanh chóng và tiện lợi.
2. Tăng năng suất: IoT giúp giảm thiểu thời gian, chi phí và công sức cần thiết cho việc quản lý, điều khiển và sửa chữa thiết bị.
3. Giảm thiểu tác động đến môi trường: IoT giúp giảm thiểu lượng rác thải và tài nguyên tiêu thụ thông qua việc tối ưu hoá sử dụng năng lượng và vật liệu.
4. Tạo ra các ứng dụng mới: IoT mang lại những ứng dụng mới, cho phép giám sát và điều khiển từ xa, tạo ra những trải nghiệm mới cho người dùng.

Nhược điểm của IoT:

1. Bảo mật: IoT đang phải đối mặt với các vấn đề liên quan đến bảo mật và quản lý dữ liệu cá nhân.
2. Hạn chế về chuẩn hóa: IoT hiện chưa có chuẩn hóa rõ ràng, dẫn đến sự khác biệt trong cách cài đặt và quản lý thiết bị.
3. Tăng sự phụ thuộc vào công nghệ: IoT càng phát triển, người dùng sẽ càng phụ thuộc vào công nghệ để quản lý và điều khiển thiết bị.
4. Tác động đến sức khỏe: Sử dụng quá nhiều thiết bị IoT có thể gây ra tác động tiêu cực đến sức khỏe, nhất là đối với trẻ em và người già.

IoT là một công nghệ rất hữu ích trong cuộc sống, nhưng cần được quản lý và sử dụng đúng cách để tránh các vấn đề tiêu cực có thể xảy ra.

V. Các tiêu chuẩn và framework IoT phổ biến

Các chuẩn IoT 

Các chuẩn IoT (Internet of Things) là các giao thức, tiêu chuẩn và các quy định được đề ra để đảm bảo tính tương thích và tính đồng nhất giữa các thiết bị IoT khác nhau và giữa các hệ thống IoT. Có thể đưa ra đây một số chuẩn IoT phổ biến.

1. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Là một giao thức truyền thông nhẹ và đáng tin cậy, MQTT được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IoT để kết nối các thiết bị và truyền tải dữ liệu.

2. CoAP (Constrained Application Protocol): Là một giao thức truyền thông thiết kế để hoạt động trong môi trường mạng IoT có tài nguyên hạn chế. CoAP được sử dụng để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị IoT và hệ thống điều khiển.

3. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network): Là một chuẩn mạng không dây được thiết kế để kết nối các thiết bị IoT ở khoảng cách xa và tiêu tốn ít năng lượng. LoRaWAN được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như giám sát môi trường và quản lý đô thị thông minh.

4. Zigbee: Là một chuẩn mạng không dây được thiết kế để kết nối các thiết bị IoT trong các mạng cục bộ. Zigbee sử dụng tần số thấp và tiêu tốn ít năng lượng, nên nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như điều khiển ánh sáng, nhiệt độ và an ninh.

5. OPC-UA (Open Platform Communications - Unified Architecture): Là một tiêu chuẩn giao tiếp trong các hệ thống IoT, được thiết kế để kết nối các thiết bị và hệ thống từ các nhà sản xuất khác nhau. OPC-UA cho phép truyền tải dữ liệu và điều khiển từ xa các thiết bị IoT.

Các chuẩn IoT này đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị IoT với nhau và với các hệ thống điều khiển, giúp tạo ra các ứng dụng IoT tiên tiến và đáng tin cậy.

Một số framework IoT 

Các framework IoT (Internet of Things) là các nền tảng phần mềm được thiết kế để hỗ trợ và đơn giản hóa việc phát triển các ứng dụng IoT. Dưới đây là một số framework IoT phổ biến:

1. IoTivity: Là một framework IoT mã nguồn mở được phát triển bởi Open Connectivity Foundation (OCF). IoTivity hỗ trợ các chuẩn giao tiếp IoT phổ biến như CoAP và MQTT và cung cấp các thư viện và công cụ để phát triển các ứng dụng IoT đa nền tảng.

2. ThingSpeak: Là một platform IoT dựa trên đám mây được cung cấp bởi MathWorks. ThingSpeak cho phép các thiết bị IoT truyền tải dữ liệu đến đám mây và cung cấp các công cụ để phân tích và hiển thị dữ liệu theo thời gian thực.

3. Amazon Web Services IoT: Là một platform IoT dựa trên đám mây được cung cấp bởi Amazon. AWS IoT hỗ trợ các giao thức IoT phổ biến như MQTT và cung cấp các công cụ để phát triển các ứng dụng IoT đa nền tảng và quản lý các thiết bị IoT.

4. Eclipse IoT: Là một dự án mã nguồn mở của Eclipse Foundation, cung cấp các công cụ và framework để phát triển các ứng dụng IoT. Eclipse IoT hỗ trợ các chuẩn giao tiếp như MQTT và CoAP và cung cấp các thư viện và công cụ để phát triển các ứng dụng IoT đa nền tảng.

5. Google Cloud IoT: Là một platform IoT dựa trên đám mây được cung cấp bởi Google. Google Cloud IoT hỗ trợ các giao thức IoT phổ biến như MQTT và CoAP và cung cấp các công cụ để phát triển các ứng dụng IoT đa nền tảng và quản lý các thiết bị IoT.

Các framework IoT này giúp đơn giản hóa và tăng tốc độ phát triển các ứng dụng IoT, giúp các nhà phát triển tập trung vào việc phát triển tính năng và trải nghiệm người dùng của ứng dụng.

VI. Một số ứng dụng của IoT trong cuộc sống

1. Nhà thông minh: IoT được sử dụng để tự động hóa các thiết bị trong nhà như đèn, quạt, máy lạnh, cửa ra vào, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, khói, gas, v.v.

2. Giao thông thông minh: IoT được sử dụng để giám sát và quản lý giao thông đường bộ, đường sắt, đường thủy, đường hàng không. Hệ thống này giúp giảm thiểu tai nạn giao thông, nâng cao hiệu quả vận hành các phương tiện giao thông.

3. Nông nghiệp thông minh: IoT được sử dụng để giám sát đất, cây trồng, vật nuôi, độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng. Hệ thống này giúp nâng cao hiệu suất nông nghiệp, giảm thiểu tác động đến môi trường.

4. Y tế thông minh: IoT được sử dụng để giám sát sức khỏe của người bệnh, đo lường dấu hiệu của bệnh, chẩn đoán và điều trị bệnh tật. Hệ thống này giúp nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe và tiết kiệm chi phí y tế.

5. Công nghiệp thông minh: IoT được sử dụng để tự động hóa quy trình sản xuất, kiểm soát chất lượng sản phẩm, giám sát trạng thái thiết bị, nâng cao hiệu quả sản xuất và tiết kiệm chi phí.

6. Thương mại điện tử: IoT được sử dụng để giám sát hàng hóa, quản lý kho hàng, theo dõi vận chuyển, cung cấp dịch vụ tốt hơn cho khách hàng.

Đây chỉ là một vài ví dụ về ứng dụng của IoT trong thực tế. Trong tương lai, IoT sẽ tiếp tục được áp dụng rộng rãi và đem lại nhiều lợi ích cho con người.

VII. Lời kết

Tóm lại, IoT là một lĩnh vực rất đa dạng và có tiềm năng lớn để giúp cải thiện cuộc sống của con người. Kể từ khi ra đời, IoT đã trải qua một số giai đoạn phát triển và tiến hóa để đạt đến hiện tại. Trong tương lai, IoT sẽ tiếp tục phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Các chuyên gia dự đoán rằng số lượng các thiết bị kết nối Internet sẽ tiếp tục tăng lên, với ước tính là sẽ có khoảng 75 tỷ thiết bị kết nối Internet vào năm 2025. Các công nghệ mới như 5G và các hệ thống mạng khác sẽ cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn và ổn định hơn, mở ra cơ hội cho các ứng dụng IoT mới và phát triển hơn.

Ngoài ra, sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) và học sâu (Deep Learning) cũng sẽ cung cấp nhiều cơ hội cho các ứng dụng IoT thông minh. Ví dụ, các thiết bị IoT thông minh có thể được trang bị tính năng tự học và phân tích dữ liệu, giúp chúng có thể tự động cập nhật và cải tiến các chức năng của mình theo thời gian.

Trong tương lai, IoT cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, trong đó các công nghệ số, tự động hóa và các thiết bị kết nối Internet sẽ được sử dụng để tạo ra các quy trình sản xuất thông minh, linh hoạt và hiệu quả hơn.

IoT đã có một quá trình phát triển dài và đang tiếp tục tiến tới tương lai với nhiều tiềm năng và cơ hội mới. IoT sẽ đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta, giúp chúng ta cải thiện cuộc sống, tăng cường sự an toàn và giảm thiểu tác động đến môi trường.