LUẬN văn THẠC sĩ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG VIỆC QUẢN LÝ,GIÁM sát PHƯƠNG TIỆN THỦY nội địa tại TỈNH KIÊN GIANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN DANH THỊ DIỄM PHƯƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG VIỆC QUẢN LÝ,GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA TẠI TỈNH KIÊN GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐÀ NẴNG, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN DANH THỊ DIỄM PHƯƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG VIỆC QUẢN LÝ, GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA TẠI TỈNH KIÊN GIANG Chuyên ngành khoa học máy tính Mã số 8480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học T.

DANH THỊ DIỄM PHƯƠNG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG VIỆC QUẢN LÝ,GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA TẠI TỈNH

KIÊN GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

DANH THỊ DIỄM PHƯƠNG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT TRONG VIỆC QUẢN LÝ,

GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA

TẠI TỈNH KIÊN GIANG

Chuyên ngành: khoa học máy tính

Mã số: 8480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Người hướng dẫn khoa học: TS HÀ ĐẮC BÌNH

ĐÀ NẴNG, 2021

LỜI CẢM ƠN

Để đề tài Luận văn thạc sỹ này hoàn thành, cho tôi được bày tỏ lòngbiết ơn sâu sắc và chân thành đến giáo viên hướng dẫn Tiến sĩ Hà Đắc Bình,người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứukhoa học và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành Luận văn này.Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể thầy giáo, cô giáo củakhoa Sau Đại học trường Đại học Duy Tân; các thầy, cô trực tiếp giảng dạy

đã nhiệt tình giúp đỡ, trang bị những kiến thức quý báu, bổ ích và tạo mọiđiều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, đồng nghiệp và toàn thể các anh, chịhọc viên lớp cao học Khoa học máy tính khoá 20 và 21 Kiên Giang đã luôncổ vũ, động viên, giúp đỡ, khuyến khích tôi trong quá trình học tập và nghiêncứu thực hiện luận văn này

Do có nhiều hạn chế về thời gian và kiến thức nên luận văn không tránhkhỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báucủa quý thầy/cô và các bạn cùng quan tâm

Cuối cùng em xin gửi lời chúc sức khỏe và thành đạt đến tất cả quýthầy/cô, quý đồng nghiệp cùng toàn thể gia đình và bạn bè

Xin chân thành cảm ơn!

Đà nẵng, ngày tháng năm 2021

Học viên

Danh Thị Diễm Phương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu

và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp vớicác đề tài khác Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thựchiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn

đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên

Danh Thị Diễm Phương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

MỞ ĐẦU 1

1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Phương pháp nghiên cứu 5

5 Bố cục của đề tài 5

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY TẠI TỈNH KIÊN GIANG 6

1.1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ, GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA TẠI TỈNH KIÊN GIANG 6

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IOT 9

1.2.1 Internet of Things (IoT) là gì 9

1.2.2 Mô hình của IoT 11

1.2.3 Thành phần của IoT 11

1.2.4 Công nghệ mạng sử dụng trong IoT 12

1.2.5 Vai trò của điện toán đám mây đối với sự phát triển IoT 13

1.2.6 Vai trò của Dữ liệu lớn (Big Data) đối với IoT 15

1.2.7 Các vấn đề gặp phải khi áp dụng IoT 16

1.3 CÁC LĨNH VỰC TIÊU BIỂU TRONG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT 20

1.4 ƯU ĐIỂM CỦA IOT KHI ỨNG DỤNG VÀO QUẢN LÝ, GIÁM SÁT

PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA 25

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27

Chương 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY TẠI TỈNH KIÊN GIANG 28

2.1 ĐẶC TẢ YÊU CẦU 28

2.2 KIẾN TRÚC TỔNG QUÁT VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG 29

2.2.1 Thiết bị GPS CJ720 30

2.2.2 Ắc quy GS GTZ5S 33

2.3 MÔ TẢ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 35

2.3.1 Giới thiệu về hệ thống GPS 35

2.3.2 Giới thiệu về Google Map API 38

2.3.3 Sơ đồ cấu trúc Website quản lý 39

2.4 MÔ TẢ THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU 41

2.5 MÔ TẢ GIAO DIỆN WEBSITE 45

2.5.1 Giao diện đăng nhập 45

2.5.2 Giao diện chính và trạng thái phương tiện 46

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 48

Chương 3 THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 49

3.1 MÔ TẢ MÔI TRƯỜNG THỰC NGHIỆM 49

3.1.1 Giới thiệu phương tiện 49

3.1.2 Lộ trình hoạt động 50

3.2 MÔ TẢ CÁC KỊCH BẢN THỰC NGHIỆM 50

3.2.1 Nhập CSDL hệ thống 50

3.2.2 Nhập CSDL người dùng 52

3.2.3 Thời gian kiểm thử 53

3.2.4 Quy tắc kiểm thử 53

3.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 54

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 62

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63

1 Kết luận 63

2 Hướng phát triển của đề tài 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)

DANH MỤC HÌNH VẼ

Số hiệu

2.10 Giao diện cơ sở dữ liệu bảng “Nhóm/loại phương tiện” 45

2.13 Giao diện với tính năng sửa/bổ sung/xóa thông tin

phương tiện

47

2.16 Giao diện giám sát định vị phương tiện hoạt động 48

3.5 Giao diện tất cả danh sách người quản trị hệ thống 53

MỞ ĐẦU

1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Chúng ta đang sống trong một xã hội mà mọi thứ đều đang được cải tiến

để "thông minh hóa" để phục vụ tốt hơn cho cuộc sống của con người Giaothông cũng vậy, trước những vấn nạn giao thông hiện có thì sự ra đời của một

hệ thống giao thông thông minh là điều vô cùng cần thiết Vậy, chúng ta hiểu

gì về một trong những công nghệ được ứng dụng trong hệ thống giao thông

thông minh hay còn được gọi là ITS (lntelligent Transport System)? Vì thế,

trong luận văn này tác giả sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về những công nghệ đó

Hệ thống giao thông thông minh là việc ứng dụng kỹ thuật công nghệbao gồm các thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học và viễn thông với

cơ sở hạ tầng giao thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thông vận tảimột cách hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông, giảm thời gian và chi phí đilại, bảo vệ môi trường

Hệ thống giao thông thông minh hiện nay đã phát triển rộng rãi tại cácquốc gia trên thế giới Hàn Quốc, Singapore là những điển hình cho việc ứngdụng công nghệ hiện đại vào hệ thống mạng lưới giao thông Có thể nói HànQuốc và Singapore là những quốc gia có hệ thống giao thông công cộng ưuviệt và hoạt động hiệu quả nhất thế giới với hai phương tiện di chuyển chính

là tàu điện ngầm và xe buýt Hệ thống thanh toán đa dạng, khách hàng có thểmua thẻ trả trước hàng tháng hoặc có thể trả tiền cho từng chặng với giá rẻ.Nếu ở Hàn Quốc người dân có thể thuận tiện khi sử dụng thẻ T-money thì ởSingapore thẻ EZ-Link là phương thức thanh toán thông dụng Người dântham gia giao thông công cộng được hỗ trợ với giá rẻ giúp tiết kiệm khá nhiềuchi phí

Tại Singapore, tuy hệ thống ITS được xây dựng từ những năm 1980nhưng đến nay chúng vẫn vận hành tốt bởi lẽ hệ thống này đến nay đã liên tụcđược đầu tư, nâng cấp Các trung tâm ITS được đầu tư với công nghệ thu thậpdữ liệu hiện đại, có thể phân tích, xử lí một lượng lớn dữ liệu Ngoài ra còn có

hệ thống tư vấn và giám sát đường cao tốc thông minh Theo đó hệ thống này

có thể nhanh chóng phát hiện sự cố và phát tín hiệu đến các cơ quan một cách

kịp thời Theo Wall Street Journal, chính phủ Singapore đang triển khai lắp

đặt thiết bị truyền dữ liệu qua vệ tinh trên các xe hơi, từ đó thu thập thông tinlưu thông của các xe để tiến hành một số ứng dụng điều hành tự động Cụ thể,phí lưu thông đường bộ và phí đỗ xe tại các điểm đỗ công cộng sẽ được tínhtrực tuyến dựa trên tín hiệu định vị vệ tinh (GPS) Thông tin cũng được dùng

để kiểm soát ùn tắc, điều khiển và phân làn giao thông, giúp các lái xe tiếtkiệm thời gian, quãng đường, và được tư vấn lộ trình tốt hơn [11]

Tại Hàn Quốc người dân sử dụng hệ thống TOPIS, hệ thống này giúpcho người dân có thể kiểm tra tình trạng giao thông hiện tại, vị trí tắc đường,vị trí các bãi đỗ xe gần đó hay những tai nạn khẩn cấp,… Trang web này cũngcung cấp thông tin về các tuyến xe buýt, tàu điện ngầm và xe đạp cùng bản đồtrực quan dành cho người tham gia giao thông Hệ thống giao thông tại Seoulđược tính toán và xây dựng phù hợp làm cho việc lưu thông của người dân trởnên dễ dàng ITS được ứng dụng trong mọi loại hình giao thông ở Hàn Quốc

Hệ thống vận hành và thông tin giao thông Seoul TOPIS cung cấp đầy đủ dữliệu từ các nguồn khác nhau: dịch vụ quản lí xe buýt, hệ thống thẻ giao thôngcông cộng, hệ thống thu vé tự động, hệ thống phát thanh và truyền hình giaothông,… Bên cạnh đó Seoul còn có những ứng dụng tiện lợi trên điện thoạigiúp người dùng có thể biết thời gian tàu, xe đến hay vị trí các trạm buýt, gatàu gần nhất [10]

Tại Việt Nam, Chính phủ đang đẩy nhanh việc xây dựng chính phủ điệntử, các Bộ, Ban, Ngành cũng đang đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thôngtin vào ngành mình, trong đó có ngành Giao thông vận tải, đặc biệt là ngànhGiao thông vận tải đường thủy nội địa của cả nuớc nói chung, tại tỉnh KiênGiang nói riêng đang ở mức báo động Vì thế công nghệ IoT ở nước ta khôngcòn là điều xa lạ nữa.

Kiên Giang là một tỉnh có thế mạnh về Giao thông đường thủy, nhưngcông tác quản lý Nhà nước đối với lĩnh vực này trong thời gian qua chưađược coi trọng Ðẩy mạnh công tác đăng ký, đăng kiểm phương tiện là mộttrong những cách làm mà tỉnh đang thực hiện nhằm hạn chế những nguy cơtai nạn giao thông tiềm ẩn có thể xảy ra [9]

Tỉnh Kiên Giang hiện có hơn 2.700 km sông, kênh, rạch đang được khaithác để vận tải đường thủy với 123 tuyến Có 35 đơn vị đăng ký kinh doanhvận tải hành khách đường thủy, với 291 phương tiện, tương đương 11.700ghế Mỗi năm, các tuyến Giao thông đường thủy vận chuyển khoảng 7,8 triệulượt hành khách và khoảng 3,8 triệu tấn hàng hóa, chiếm 71% lượng hàng hóalưu thông trên địa bàn Hệ thống vận tải đường thủy nội địa ở Kiên Giang đã

và đang giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế của tỉnh và là tuyến giaothông chủ yếu ở nhiều vùng nông thôn trong tỉnh Thế nhưng, điều lo ngạihiện nay là ý thức chấp hành pháp luật giao thông đường thủy nội địa củangười dân còn thấp, cộng với công tác quản lý Nhà nước của các cơ quanchức năng còn bị xem nhẹ, thậm chí các ngành chức năng còn không giámsát, theo dõi, bỏ mặc cho các phương tiện tự do hoạt động [9]

Xuất phát từ những kinh nghiệm triển khai hệ thống quản lý Giao thôngthông minh tại các nước Hàn Quốc, Singapore Đặc biệt, trong những nămgần đây mô hình Internet of Things (IoT) là một mô hình nghiên cứu đang nổilên Theo Kevin Ashton đã xác định IoT là “một cách chuẩn hoá cho máy tính

để hiểu thế giới thực” Với tính năng chính là tạo ra môi trường thông minhcùng với sự đáp ứng nhanh để hỗ trợ việc ra quyết định hay hành động củacon người Từ đó, bản thân nhận thấy ứng dụng công nghệ IoT có thể góp

phần giải quyết được tình trạng nêu trên Do đó, tôi chọn đề tài “Ứng dụng

công nghệ IoT trong quản lý, giám sát phương tiện thủy nội địa tại tỉnh Kiên Giang” để tìm hiểu, nghiên cứu trong luận văn này.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng hệ thống quản lý, giám sát phương tiện thủy nội địa bằngcông nghệ IoT dựa trên những chức năng và nhiệm vụ, cụ thể như sau:

- Xây dựng hệ thống quản lý, giám sát nhanh chóng đối với nhữngphương tiện chở khách hoạt động tuyến cố định từ bờ ra các đảo, quanh đảo

và ngược lại tại cảng Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang;

- Cải cách thủ tục hành chính, nâng cao năng lực quản lý, điều hành;

- Chủ động tham mưu lãnh đạo cấp trên áp dụng hệ thống quản lý, giámsát rộng rãi trong phạm vi toàn đơn vị

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Công nghệ IoT “Internet of Things” và các khái niệm liên quan;

- Cơ sở dữ liệu (thông tin của phương tiện: số đăng ký, đăng kiểm được cấp thẩm quyền phê duyệt);

- Quản lý, giám sát một số thông tin của phương tiện: tốc độ di chuyển;vị trí đang hoạt động (kinh độ, vĩ độ); độ cao sóng

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Mô hình hệ thống quản lý, giám sát đối với các phương tiện thủy nội địachở khách đăng ký hoạt động tuyến cố định từ bờ ra các đảo, quanh đảo vàngược lại tại cảng Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang (Rạch Giá – Hòn Tre, Rạch Giá– Hòn Sơn)

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tài liệu: nghiên cứu các tài liệu liên quan cập nhật nhữngthông tin liên quan đến đề tài

- Phương pháp lý thuyết được sử dụng để tính toán thiết kế hệ thống

- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thử nghiệm ứng dụng vào hệthống

- Phương pháp phân tích: phân tích và đánh giá dữ liệu

5 Bố cục của đề tài

Được chia làm 3 chương

Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý, giám sát phương tiện thủy

nội địa

Trong chương này, tác giả sẽ giới thiệu tổng quan về công tác quản lý,giám sát phương tiện thủy nội địa, ứng dụng công nghệ IoT trong quản lý,giám sát phương tiện cũng như hoạt động của một số hệ thống IoT trong thực

tế Đây là cơ sở cần thiết để chúng ta có thể đi vào thiết kế một hệ thống quảnlý, giám sát đối với tất cả phương tiện đang hoạt động

Chương 2: Thiết kế hệ thống quản lý, giám sát phương tiện thủy nội

địa tại tỉnh Kiên Giang

Trong chương này, tác giả sẽ sử dụng những kiến thức, cũng như cậpnhật các cơ sở dữ liệu để xây dựng hệ thống quản lý, giám sát đối với phươngtiện và thiết kế phần cứng đáp ứng được yêu cầu của hệ thống

Chương 3: Thử nghiệm và đánh giá

Trong chương này, trên cơ sở nghiên cứu cơ bản về IoT, một số thiết bịcảm biến thông dụng, tác giả xây dựng một chương trình thực nghiệm (trênthiết bị thật) để quản lý, giám sát các thông số của phương tiện: tốc độ dichuyển; vị trí đang hoạt động (kinh độ, vĩ độ); độ cao sóng biển Sau đó, tiếnhành chạy thử nghiệm chương trình, đánh giá các kết quả đạt được và so sánhvới mục tiêu, yêu cầu đặt ra đối với luận văn

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT

PHƯƠNG TIỆN THỦY TẠI TỈNH KIÊN GIANG

Quản lý đóng vai trò quan trọng trong mọi chế độ xã hội và mọi lĩnhvực ngành nghề, quản lý bao trùm lên toàn bộ hoạt động của xã hội Quảnlý một cách khoa học sẽ đem lại những lợi ích vô cùng to lớn Quản lý cónguyên tắc và phương pháp chung nhất song đi sâu vào từng ngành nghề,từng lĩnh vực chúng có những đặc thù riêng Chính vì vậy, mọi ngànhnghề, mọi lĩnh vực đều phải nghiên cứu để tìm ra cách thức, phương phápquản lý khoa học nhất đối với ngành nghề, lĩnh vực của mình

Tại tỉnh Kiên Giang đã được phê duyệt chủ trương cho Quy hoạchchi tiết phát triển kết cấu hạ tầng giao thông đường thủy nội địa tỉnh KiênGiang đến năm 2025 và định hướng đến năm 2030 (theo Quyết định số2834/QĐ-UBND ngày 13/12/2016 của Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh KiênGiang)

1.1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ, GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA TẠI TỈNH KIÊN GIANG

Công tác quản lý Nhà nước chuyên ngành Giao thông vận tải đườngthủy nội địa tại tỉnh Kiên Giang được đơn vị Cảng vụ đường thủy nội địa trựcthuộc Sở Giao thông vận tải quản lý, giám sát và chỉ đạo điều hành đúng theochức năng, nhiệm vụ đảm bảo an toàn trật tự giao thông đường thủy nội địađối với các phương tiện thủy nội địa ra, vào tại các cảng, bến thủy nội địa vàphòng ngừa ô nhiễm môi trường

Vận tải hành khách trên các tuyến từ bờ ra các đảo, quanh đảo vàngược lại tại tỉnh Kiên Giang đang ngày càng phát triển vượt kế hoạch Hiệnnay có 15 đơn vị kinh doanh vận tải đang hoạt động trên 5 tuyến vận tải thủy

từ bờ ra đảo, bao gồm Tuyến Rạch Giá - Phú Quốc; Hà Tiên - Phú Quốc;

Rạch Giá - Nam Du; Nam Du - Phú Quốc; Thổ Châu - Phú Quốc (với 62phương tiện, trong đó có 34 phương tiện cao tốc, 17 tàu phà chở được ô tô, 5tàu sắt và 6 tàu gỗ) Ngoài ra, còn có 80 phương tiện hoạt động đưa kháchtham quan du lịch quanh các đảo huyện Phú Quốc, Nam Du, Lại Sơn, HònTre; Hòn Phụ Tử, Ba Hòn Đầm… được Ủy ban nhân dân tỉnh Kiên Giang chophép hoạt động theo biểu đồ bình thường đã đăng ký trên tất cả các tuyến(không giới hạn số chuyến và số phương tiện hoạt động) [7].

Theo Phó Chủ tịch UBND tỉnh Lâm Minh Thành cho biết: Hoạt độngvận tải hành khách của tỉnh Kiên Giang rất năng động, có đội tàu vận tải hànhkhách lớn nhất cả nước, góp phần phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Trong 5năm qua, vận chuyển hành khách trên các tuyến từ bờ ra đảo tăng trung bình

từ 13- 15% mỗi năm Nhu cầu hiện nay của Kiên Giang chủ yếu phục vụ chohành khách du lịch đi các đảo và hàng hoá thông thường [7]. 

Trong 09 tháng đầu năm 2020, toàn tỉnh Kiên Giang thu hút 20 dự ánđầu tư vào lĩnh vực du lịch, với tổng diện tích 337,28 ha, tổng vốn đầu tư17.693,24 tỷ đồng Trong đó, có 17 dự án đầu tư vào địa bàn huyện PhúQuốc, ba dự án đầu tư vào thành phố Rạch Giá Đến nay, toàn tỉnh KiênGiang có 320 dự án đầu tư vào lĩnh vực du lịch, tổng diện tích 10.399 ha, tổngvốn đầu tư 352.877 tỷ đồng Riêng địa bàn huyện Phú Quốc có 276 dự án đầu

tư vào du lịch Đối với hệ thống cảng biển tại Kiên Giang bao gồm 12 khubến: Khu bến Hòn Chông, Bãi Nò, Bình Trị, Rạch Giá, Phú Quốc (gồm cảng

An Thới, Vịnh Đầm, Dương Đông, Mũi Đất Đỏ, Bãi Vòng, Đá Chồng, NamDu) [8]

Là tỉnh có thế mạnh về Giao thông đường thủy, nhưng công tác quản lýNhà nước ở Kiên Giang trên lĩnh vực này thời gian qua chưa được coi trọng.Ðẩy mạnh công tác quản lý, giám sát, điều hành phương tiện là một trongnhững cách làm mà tỉnh đang thực hiện nhằm hạn chế những nguy cơ tai nạn

giao thông tiềm ẩn có thể xảy ra Tuy nhiên, công tác quản lý, điều hành hoạtđộng đường thủy nội địa trên địa bàn tỉnh chủ yếu theo phương pháp truyềnthống Theo đó, các bộ phận chuyên môn trực thuộc thực hiện chức năngquản lý, giám sát hoạt động của phương tiện thủy nội địa ra, vào cảng, bếnthủy nội địa và phòng ngừa ô nhiễm môi trường bằng hình thức tuần tra, báocáo và xử lý khi có sự việc xảy ra Việc ứng dụng công nghệ thông tin trongcông tác quản lý, giám sát phương tiện thủy vẫn còn hạn chế, chưa đáp ứngnhu cầu phát triển về đường thủy và tạo sự chủ động trong việc giám sát, cảnhbáo, đặc biệt đối với công tác bảo đảm trật tự an toàn giao thông đường thủy.

Quy trình quản lý, giám sát đối với phương tiện thủy được thực hiệnnhư sau: khi phương tiện ra, vào cảng, bến thuộc Cảng vụ quản lý, đại diệnbên phương tiện phải trực tiếp đến văn phòng của Cảng vụ để làm thủ tục vàsau đó đại diện bên Cảng vụ xuống phương tiện để kiểm tra thực tế cấp phép.Điều này khiến mất nhiều thời gian đi lại của hai bên (Cảng vụ và phươngtiện) và đặc biệt là nguồn nhân sự để thực hiện việc kiểm tra thực tế Tuynhiên, một vấn đề nan giải được đặt ra đó là Cảng vụ không thể quản lý, giámsát một số thông tin của phương tiện khi đang hoạt động trên biển như: Tốcđộ di chuyển, vị trí hiện tại…

Trước nhu cầu thực tế đó, để quản lý, giám sát được tất cả hoạt độngcủa phương tiện thủy nội địa, thì đòi hỏi đơn vị Cảng vụ phải ứng dụng đượccông nghệ thông tin vào công tác chuyên môn, cũng như ứng dụng bản đồđiện tử và thiết bị định vị GPS giúp hỗ trợ cho công tác quản lý, giám sátphương tiện đang hoạt động trên biển nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hiệuquả, nhằm giảm thiểu được thời gian và nguồn nhân lực và nâng cao chấtlượng công tác kiểm tra, xử lý vi phạm, góp phần bảo đảm an toàn giao thôngđường thủy nội địa

Tóm lại, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của hoạt độngquản lý, giám sát phương tiện thủy nội địa Tuy nhiên, quản lý, giám sát làyếu tố quan trọng nhất, bởi một mô hình cơ cấu tổ chức phù hợp vàphương pháp, cơ chế quản lý khoa học sẽ đem lại những lợi ích vô cùng tolớn; tiết kiệm chi phí và thời gian, tiết kiệm sức lao động, giảm thiểunhững hư hao vật chất, tăng năng suất lao động và tạo được hiệu quả caonhất trong công việc.

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IOT

1.2.1 Internet of Things (IoT) là gì

1.2.1.1 Internet of Everything (IoE)

Khái niệm về IoE nổi lên như một sự phát triển tự nhiên IoT và kết hợprộng với chiến thuật của Cisco System để thiết lập một miền thị trường mới.IoE bao gồm 4 thành phần chính:

- Con người: sử dụng các thiết bị đầu cuối kết nối với Internet để chia

sẻ thông tin và các hoạt động của họ Ví dụ chia sẻ thông tin trên các trangmạng xã hội và hoạt động liên quan sức khoẻ

- Vật: các cảm biến, các thiết bị vật lý và các vật khác tạo ra dữ liệu

haynhận thông tin từ các nguồn khác nhau Ví dụ bộ điều chỉnh nhiệt độ vàthiết bị điện tử thông minh

- Dữ liệu: dữ liệu thô được phân tích và xử lý thành thông tin có ích để

đưa ra các quyết định thông minh và để điều khiển thiết bị Ví dụ từ việc ghicác thông số về nhiệt độ trong phòng thường xuyên, thực hiện chuyển đổithành số giờ nhiệt độ cao trung bình trong ngày để ước lượng yêu cầu làmmát phòng đó

- Quy trình: tăng khả năng kết nối giữa dữ liệu, đồ vật và con người để

thêm giá trị Ví dụ, việc sử dụng các thiết bị cân nặng thông minh và các trang

mạng xã hội để quảng cáo việc chăm sóc sức khoẻ nhằm chào mời các kháchhàng.

IoE thiết lập hệ thống kết nối thiết bị đầu cuối này với thiết bị đầu cuốikhác bao hàm các công nghệ, xử lý, và mô hình hoá được sử dụng trên tất cảcác trường hợp sử dụng kết nối

1.2.1.2 Internet of Things (IoT)

Ngay từ thời kỳ sơ khai của Internet, khi các nhà phát minh mong muốnkết nối tất cả mọi thứ qua một mạng lưới đồng nhất để có thể điều khiểnchúng phục vụ cho mục đích của con người, đây được xem như một dạng biểuhiện của IoT

Theo định nghĩa của Nhóm các dự án nghiên cứu Châu Âu: “Things” làcác thành phần “tích cực” có mặt trong các lĩnh vực đời sống – xã hội, ở đóchúng có thể tương tác, liên lạc với nhau và với môi trường bằng sự trao đổidữ liệu và trao đổi thông tin cảm nhận được từ môi trường Việc trao đổi,tương tác và liên lạc với nhau có thể không cần sự can thiệp của con người

Theo định nghĩa từ Wikipedia: Internet of Things (IoT) là một kịch

bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó [12].

Như vậy có thể tạm hiểu, IoT là khi tất cả mọi thứ đều được kết nối vớinhau qua mạng Internet, người dùng (chủ) có thể kiểm soát mọi đồ vật củamình qua mạng mà chỉ bằng một thiết bị thông minh, chẳng hạn nhưsmartphone, tablet, PC hay một chiếc đồng hồ đeo tay thông minh

1.2.2 Mô hình của IoT

Bất kỳ một hệ thống IoT nào cũng được xây dựng lên từ sự kết hợp của

- Lớp thiết bị (DeviceLayer);

Hình 1.1 Mô hình của IoT

trực quan, dễ hiểu và giải thích rõ ràng mà có thể được truy cập rộng rãi trêncác nền tảng khác nhau và có thể được thiết kế cho các ứng dụng khác nhau.

Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần: Vạn vật (Things), Trạmkết nối (Gateway), hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud)

và các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services – creation and Solution Layers)

- Vạn vật (Things) như đã định nghĩa ở 1.2.1.2.

- Trạm kết nối: một rào cản chính khi triển khai IoT đó là gần 85% các

vận dụng đã không được thiết kế để có thể kết nối với Internet và không thểchia sẻ dữ liệu với điện toán đám mây, để khắc phục vấn đề này, các trạm kếtnối sẽ đóng vai trò là một trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng đã cónày kết nối với điện toán đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý

- Hạ tầng mạng và điện toán đám mây: về cơ sở hạ tầng kết nối,

Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau vàliên kết với hệ thống máy tính, cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị địnhtuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiết bị lặp và nhiều thiết bị khác có thểkiểm soát lưu lượng dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến mạng lướiviễn thông và cáp được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ; trung tâm dữliệu/hạ tầng điện toán đám mây: gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ thốnglưu trữ và mạng ảo hoá được kết nối

- Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ: là các giao diện lập trình ứng dụng

cung cấp khả năng truy xuất đến một tập các hàm hay dùng, tuỳ vào hệ điềuhành khác nhau có những bộ giao diện này khác nhau

1.2.4 Công nghệ mạng sử dụng trong IoT

Khi các thiết bị IoT kết nối mạng Internet vấn đề đặt ra sẽ lựa chọncông nghệ mạng nào Dưới đây đưa ra những ưu và nhược điểm của một sốcông nghệ mạng tiêu biểu, từ đó các nhà phát triển IoT có cơ sở để chọn côngnghệ mạng cho các sản phẩm của công ty mình

Các nhà cung cấp dịch vụ mạng Internet (Internet Service Providers):

Nhà cung cấp dịch vụ mạng Internet kết nối các văn phòng và nhà riêng vớimạng Internet và thực hiện lưu lượng mạng và chuyển tiếp kết nối tới cácmạng khác cho đến khi kết nối tới đích mong muốn

Các kết nối IoT không dây và có dây: Nhà riêng, văn phòng hay một

thiết bị IoT có kết nối mạng Internet có thể kết nối với Internet thông qua kếtnối có dây và không dây Nếu kết nối có dây, về cơ bản sẽ kết nối trực tiếptới bộ định tuyến Internet, và thiết bị cố định Một thiết bị kết nối không dây

có thể có bộ điều chế/giải điều chế di động, một bộ định tuyến không dây haycông nghệ kết nối khác, cho phép thiết bị có thể di động

Tuy nhiên khả năng kết nối phụ thuộc vào nơi có đường ISP đến, vàcác thiết lập phức tạp

Trong tương lai hứa hẹn sự đa dạng về các công nghệ kết nối khôngdây như 4G LTE (4th Generation Long Term Evolution), thậm chí 5G (5th

Generation) Các mạng phạm vi rộng năng lượng thấp (LPWAN: Low PowerWide Area Networks) cũng đang được triển khai, cung cấp thông tin liên lạctầm xa tương tự như mạng tế bào truyền thống

1.2.5 Vai trò của điện toán đám mây đối với sự phát triển IoT

Trong những năm gần đây, cụm từ gọi là “điện toán đám mây” hoặcđơn giản là “đám mây” đã được đặt ra để mô tả các hệ thống cho phép xử lý

và lưu trữ thông tin, dữ liệu trong trung tâm dữ liệu cực kỳ lớn với khoản chiphí nhất định Các nguồn điện toán khổng lồ (phần mềm, dịch vụ…) sẽ đượcđặt tại những máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì đặt trong các máytính văn phòng, gia đình… (dưới đất) để mọi người kết nối và sử dụng bất cứkhi nào, bất cứ ở đâu và từ bất kỳ thiết bị nào Các nhà cung cấp đám mâycung cấp khả năng và sự linh hoạt để bắt đầu và dừng tính toán, lưu trữ và tài

nguyên mạng dựa trên nhu cầu cụ thể về khách hàng và các ứng dụng sử dụngcác dịch vụ đám mây này.

Giữa IoT và điện toán đám mây có mối quan hệ chặt chẽ Khi cả 2 côngnghệ này kết hợp với nhau tạo ra sự đổi mới mạnh mẽ và sẽ tiếp tục thay đổicách chúng tương tác với nhau và thay đổi cách lưu trữ, quản lý và sử dụngthông tin

Để khởi động IoT là không dễ dàng Thứ nhất, lo lắng về vấn đề phầncứng hoặc thiết bị sẽ hoạt động như thế nào, bao gồm sự làm việc của các bộcảm biến, kết nối phần cứng với Internet, vấn đề về tuổi thọ của pin… Thứhai, phát triển phần mềm để tạo điều kiện cho việc giao tiếp và thu thập dữliệu Cuối cùng, việc phát triển tất cả các cơ sở hạ tầng hỗ trợ ở tầng sau đểtập hợp các phần trên với nhau Điện toán đám mây có thể giúp IoT giải quyếtvấn đề này Đối với việc phát triển phần cứng và phần mềm IoT, khi có điệntoán đám mây không cần phải lo lắng về việc thiết lập máy chủ, triển khai cơ

sở dữ liệu, cấu hình mạng, mà những công việc này các nhà cung cấp điệntoán đám mây sẵn sàng cung cấp các tính năng này bằng cách mở các máychủ ảo, khởi tạo một đơn vị cơ sở dữ liệu và tạo ra các đường truyền dữ liệu

Điện toán đám mây có thể cung cấp khả năng mở rộng và linh hoạt đểgiải quyết vấn đề các thiết bị IoT cung cấp số lượng lớn dữ liệu và sử dụngcác thiết bị có tính không đồng nhất cao Với điện toán đám mây có thể thiếtlập mức công suất của thiết bị linh hoạt, khi nhu cầu lưu trữ, xử lý lên cao thìtăng công suất Ngược lại, giảm công suất Với máy chủ truyền thống, cầnmua đủ dung lượng cho trường hợp lưu trữ và xữ lý dữ liệu lớn nhất, như vậy

sẽ gây ra sự lãng phí khi nhu cầu lưu trữ ít

Điện toán đám mây có thể cải thiện tính năng bảo mật cho giải phápIoT Đối với IoT vấn đề bảo mật cho các thiết bị IoT, máy tính, điện thoại

thông minh và các thiết bị khác trong hệ thống luôn được quan tâm đó là bảo

vệ các thiết bị đầu cuối và các thiết bị hỗ trợ cho các thiết bị đầu cuối

Điện toán đám mây có thể liên kết các ứng dụng và quy trình, tất cả dữliệu được lưu trữ trên đám mây giúp cho chúng có thể tích hợp và phân tíchliền mạch giải quyết được vấn đề về sự thiếu tính tích hợp và khả năng tươngtác trong IoT Hiện nay, chưa có tiêu chuẩn chung cho IoT do đó mỗi công tyđưa ra sản phẩm IoT của riêng mình do đó khó thể tích hợp, giao tiếp và chia

sẻ dữ liệu với nhau Điện toán đám mây tạo ra môi trường để các thiết bị vớicác ứng dụng, nền tảng khác nhau có thể tương tác với nhau

Như vậy, điện toán đám mây có thể giúp cho IoT phát triển nhanh hơnnhằm giải quyết các vấn đề như lưu trữ và xử lý lượng dữ liệu lớn do các thiếtbị IoT tạo ra, bảo vệ hệ sinh thái IoT và tích hợp hệ thống IoT với các hệthống hiện tại và các thiết bị IoT trong hệ thống

1.2.6 Vai trò của Dữ liệu lớn (Big Data) đối với IoT

Các thiết bị IoT tạo ra một khối lượng lớn dữ liệu Có đến 90% dữ liệucủa thế giới đã được tạo ra trong hai năm qua nhờ vào sự gia tăng nhanhchóng của IoT và các thiết bị di động

Đặc tính của dữ liệu do các thiết bị IoT tạo ra khác với dữ liệu truyềnthống được thu thập qua các hệ thống, do nhiều bộ cảm biến và vật thể khácnhau tham gia vào quá trình thu thập dữ liệu Các đặc tính đó là: sự khôngđồng nhất, nhiễu, sự đa dạng và tốc độ tăng nhanh Đặc biệt là các dữ liệu IoTthường theo dòng (stream) liên tục

Vai trò của việc phân tích dữ liệu lớn với IoT: Đáp ứng thời gian thựcvới khối lượng lớn dữ liệu thu thập được; Xử lý các dữ liệu lớn do các thiết bịIoT tạo ra

Tuy nhiên khả năng kết nối phụ thuộc vào nơi có đường ISP đến và cácthiết lập phức tạp

1.2.7 Các vấn đề gặp phải khi áp dụng IoT

Mặc dù IoT là xu thế trong tương lai, nhưng với bất kỳ công nghệ, xuthế nào cũng có ưu điểm và hạn chế hay những vấn đề tồn tại trong đó Đốivới IoT những vấn đề chính là cung cấp địa chỉ IP cho một số lượng lớn cácthiết bị, bảo mật thông tin, khả năng và quản lý kết nối, tiêu chuẩn chung chocác thiết bị IoT, khả năng mở rộng mạng và năng lượng tiêu thụ

a) Cung cấp địa chỉ IP cho quá nhiều thiết bị

Khi triển khai IoT, sự bùng nổ về số lượng các website, các thiết bị diđộng và các kết nối IP thường trực, cơ quan quản lý Internet nhận ra rằngkhông gian địa chỉ IPv4 sẽ là không đủ trong thời gian dài

Sự thiếu hụt đáng chú ý trong năm 2011 đã không tác động nghiêmtrọng đến nhiều người vì sử dụng các kỹ thuật như Biên dịch địa chỉ mạng(NAT: Network Address Translation) Công nghệ này cho phép một routerchia sẻ cùng địa chỉ IP công cộng bên ngoài, hay thiết lập các địa chỉ côngcộng cho tất cả các lưu lượng được tạo ra bởi hệ thống mạng nội bộ Do NAT,nhiều hệ thống nội bộ có thể chia sẻ một địa chỉ IP chung cho các truy cậpbên ngoài Nhưng giải pháp lâu dài cho sức chứa hàng tỷ thiết bị liên tục đượcbổ sung vào Internet, đặc biệt là với các ứng dụng M2M/IoT, là nâng cấpkhông gian địa chỉ IP với nhiều dãy số lớn hơn Hiện nay phần lớn các hệthống sử dụng địa chỉ IPv4 như: 101.10.101.10 Đây là một số 32 bit bao gồmbốn số 8 bit Về mặt lý thuyết có 255*255*255*255 hay sấp xỉ 4,2 tỷ các sốsẵn có Trên thực tế, có ít địa chỉ IPv4 hơn bởi vì hình thành nhóm các lớp địachỉ IP Nhiều dãy địa chỉ có công dụng đặc biệt, giống như 192.nnn.nnn.nnncho các mạng nội bộ Do vậy thế giới hướng tới IPv6

Vấn đề không có đủ số địa chỉ IPv4 sẽ được giải quyết khi thế giớiInternet chuyển sang IPv6 Trong IPv6, tổng không gian địa chỉ đã được mở

rộng tới 128 bit (từ 32 bit sử dụng trong IPv4) Điều này cho phép 2^128 địachỉ IPv6 (xấp xỉ (3.4x10)^38).

b) Bảo mật

Trong bài phát biểu của mình tại triển lãm CES vào tháng 1 năm 2015,Chủ tịch Uỷ ban liên bang thương mại Mỹ Edith Ramirez ghi nhận “bất kỳthiết bị được kết nối với Internet đều có nguy cơ bị đánh cắp thông tin” Khitriển khai thiết bị IoT có nghĩa là các thiết bị kết nối Internet, tạo ra môitrường lớn để các hacker lấy cắp thông tin Do đó vấn đề bảo mật đối với IoT

đã trở thành mối quan tâm an ninh nghiêm trọng đã thu hút sự chú ý của cáccông ty và cơ quan chính phủ trên toàn thế giới

Bảo mật dữ liệu phải gắn với giá cả vừa phải, khả năng mở rộng, vàthân thiện với người dùng Không phải người dùng, thiết bị nào cũng cần tínhcông cụ bảo mật mạnh

Sự thay đổi quan trọng hơn trong bảo mật sẽ xuất phát từ thực tế IoT và

sẽ trở nên ăn sâu hơn vào cuộc sống của chúng ta Vấn đề bảo mật không chỉdừng lại là bảo vệ thông tin hay tài sản mà cuộc sống và sức khoẻ của chúng

ta có thể trở thành mục tiêu tấn công của các hacker IoT

c) Khả năng và quản lý kết nối

Việc kết nối rất nhiều thiết bị sẽ là một thách thức lớn nhất trong tươnglai IoT, và nó sẽ phá vỡ chính tất cả cấu trúc về các mô hình truyền thônghiện tại và các công nghệ cơ bản Hiện tại chúng ta dựa vào mô hình máychủ/máy khách tập trung để xác thực, cho phép và kết nối với các nút kháctrong mạng

Mô hình này là đủ cho hệ sinh thái IoT hiện tại khi mà có hàng chục,hàng trăm, hàng nghìn thiết bị trong đó Nhưng chỉ khi các mạng lưới pháttriển lên tới các tỷ và hàng trăm tỷ thiết bị tham gia, các hệ thống tập trung sẽtrở thành một nút cổ chai Các hệ thống như vậy sẽ đòi hỏi sự đầu tư và chi

tiêu rất lớn để duy trì các máy chủ đám mây có thể xử lý một số lượng lớn cáctrao đổi thông tin và toàn bộ hệ thống có thể bị sập nếu máy chủ không hoạtđộng.

Quản lý sự phát triển IoT di động là một nỗ lực phức tạp Xem xétnhững cân nhắc địa lý của mạng IoT mà nối qua nhiều nước, mỗi nước có bộtài chính, luật pháp, tuân thủ và thách thức công nghệ Hạn chế về tầm nhìn

và giám sát là cố hữu trong những trường hợp này, đặc biệt khi vượt trội củanhiều quốc gia về hoạt động gắn với chuỗi cung ứng, hàng tồn kho, hậu cần

và các bộ phận nằm ở những vị trí khác nhau, tất cả đều sử dụng kết nối các

hệ thống và thiết bị để hoạt động

Chỉ phát triển kết nối IoT cũng là một thách thức lớn Ngay cả khicường độ tín hiệu cao, mạng IoT có thể bị ảnh hưởng với phần cứng, phầnmềm, cấu hình, hoặc các vấn đề mức ứng dụng Giải quyết vấn đề nhanhchóng và hiệu quả phụ thuộc vào việc giám sát thời gian thực và khả năngtheo dõi vấn đề Thất bại trong việc giải quyết vấn đề kết nối không chỉ làmtăng chi phí hoạt động mà rủi ro mất toàn hệ thống và thời gian chết có thểdẫn đến giảm tính không tuân theo yêu cầu và dính líu pháp lý, cũng nhưkhông hài lòng của khách hàng và uy tín thương hiệu bị phá vỡ

d) Tiêu chuẩn chung

Geoff Huston là Giám đốc khoa học của Trung tâm thông tin mạngChâu Á Thái Bình Dương (APNIC) chỉ ra rằng việc thiếu các tiêu chuẩn cóthể đưa ra các hành vi ngu ngốc cho các thiết bị IoT

Việc thiếu các tiêu chuẩn, đặc biệt là trường hợp sử dụng nhiều giaothức kết nối như hiện nay, là một cản trở cho IoT phát triển Nhiều giao thứckết nối đặc biệt đang nổi lên với mức tiêu thụ năng lượng thấp như LTECat.0, 802.11ah, Sigfox hay OnRamp Công nghệ bộ xử lý hiện cũng chưa

thực sự hào hứng với thị trường IoT khi chuẩn giao thức không thực sự rõràng.

Các hãng công nghệ như LG, Panasonic, Sharp, Silicon Image, Link, HTC, Qualcomm và hơn 100 thành viên khác đã thành lập nên liênminh AllSeen, dẫn đầu là Hiệp hội Linux Tiêu chí của liên minh này là xóa

TP-bỏ những rào cản cũng như thúc đẩy sự sáng tạo trong việc phát triển Internet

of Things Nhóm này đã xây dựng nên nền tảng nguồn mở AllJoyn cho phépcác sản phẩm IoT có thể giao tiếp với nhau thông qua nhiều dạng kết nối từWi-Fi, Ethernet, và cả đường dây điện AllJoyn có thể tương thích với mọi hệđiều hành hiện nay và cũng không bắt buộc các thiết bị phải kết nối vàoInternet bởi chúng có thể liên lạc ở cấp độ ngang hàng

Nếu không có các tiêu chuẩn để hướng dẫn các nhà sản xuất, nhà pháttriển đôi khi thiết kế các sản phẩm hoạt động theo cách phá rối trên Internet

mà không quan tâm nhiều đến tác động của chúng Nếu thiết kế và cấu hìnhkém, các thiết bị như vậy gây ra những hậu quả tiêu cực cho tài nguyên mạng

mà chúng kết nối và rộng hơn là đến Internet

e) Khả năng mở rộng

Trong phạm vi IoT/M2M, khả năng mở rộng là khả năng phát triển cácứng dụng, giải pháp và nền tảng để giữ vững tốc độ tăng trưởng dự kiến về sốlượng các thiết bị, lưu lượng dữ liệu từ các thiết bị này, các ứng dụng, cácmáy chủ xử lý và lưu trữ dữ liệu nhận được, hệ thống cảnh báo dữ liệu trựctuyến thời gian thực (hoặc gần thời gian thực), mô hình và phân tích dựđoán…

Giải pháp cho việc quản lý ứng dụng phải được mở rộng và phải đượcthiết kế cho sự phát triển Ví dụ, hầu hết các nền tảng IoT/M2M cho phépkhách hàng cung cấp một cách nhanh chóng các thiết bị di động cho dịch vụ

với khối lượng lớn Các yêu cầu không gửi thủ công; mà là các hệ thống tựđộng tạo ra yêu cầu, và hệ thống tự động xử lý yêu cầu.

f) Năng lượng tiêu thụ

Thực tế cho thấy, năng lượng tiêu thụ có thể là thách thức lớn nhất màcác nhà thiết kế các thiết bị di động phải đối mặt với IoT Khi kích thước pinnhỏ lại để cho phép các yếu tố hình thức nhỏ gọn, tuổi thọ pin trở nên quantrọng để đáp ứng các yêu cầu về chi phí, chất lượng và độ tin cậy Vì ngàycàng có nhiều thiết bị dán mác đã có sẵn IoT bằng cách kết hợp anten, bộ cảmbiến, và mạch tích hợp, năng lượng của thiết bị đó sẽ tăng lên từ năng lượngcho các thiết bị truyền thống tới năng lượng cần thiết để duy trì hoạt động củathiết bị kết nối thông minh, tất cả với sự hạn chế năng lượng cung cấp

Việc chuyển đổi một thiết bị thông minh truyền thống sang thiết bịthông minh có kết nối yêu cầu thiết kế anten có hiệu quả để đạt được kết nốimong muốn, mà không khác so với thiết kế, điều này có thể làm cho tiêu tốnpin hơn Ngoài ra, nhu cầu tiêu thụ điện năng cho các mạch tích hợp cũng làmtăng thêm thách thức cho các thiết bị di động đảm bảo IoT Theo logic việcthêm vào mạch tích hợp các tính năng để hỗ trợ nhiều khả năng hơn như xử lývideo, xử lý và kiểm soát dữ liệu thời gian thực, màn hình cảm ứng do đóhiệu suất năng lượng của các thiết bị này trở thành chìa khoá cho việc thựchiện thành công của họ Chiến lược cung cấp năng lượng của các chip tiêntiến ngày càng trở nên phức tạp và cần phải xác định những con chip đáp ứngmục tiêu tiêu thụ năng lượng trong chế độ hoạt động nhất định trong khi phảiphù hợp với yêu cầu độ tin cậy điện tử của một hệ thống điện tử dày đặc.Năng lượng tiêu thụ cũng là mối quan tâm chính cho thiết kế cảm biến cũngnhư yêu cầu phải đạt được thiết bị có kích thước nhỏ và đảm bảo khả năngphục hồi của chúng đối với nhiễu điện từ

1.3 CÁC LĨNH VỰC TIÊU BIỂU TRONG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

Tuỳ vào yêu cầu của mỗi ngành mà có thể áp dụng được IoT haykhông, một số ngành trên thế giới đã áp dụng công nghệ IoT như là: tiêudùng, hoạt động kinh doanh, xây dựng thành phố thông minh, trong đó cógiao thông thông minh, giám sát môi trường, mục đích an ninh và giám sát…

Hình 1.2 Các lĩnh vực ứng dụng IoT Các ứng dụng IoT vào thành phố thông minh

Thuật ngữ “thành phố thông minh” được sử dụng để chỉ ra hệ sinh tháiđược kiểm soát hoặc giám sát bởi các thuật toán dựa trên máy tính và tích hợpchặt chẽ với Internet và người dùng nổi lên nhờ sự phát triển cơ sở hạ tầngviễn thông tiên tiến và các dịch vụ mới lạ trên các sự kiện của toàn thành phố

Các dịch vụ tiên tiến thực tế có khả năng tối ưu việc sử dụng cơ sở hạtầng vật lý của thành phố và chất lượng cuộc sống cho cư dân thành phố.Công nghệ IoT có thể được tìm thấy trong một vài ứng dụng của kịch bảnthành phố thông minh Như là IoT có thể dùng trong việc cung cấp các hệthống điều khiển giao thông tiên tiến, có thể là giám sát lưu thông xe ô tôtrong các thành phố lớn hay đường cao tốc và các dịch vụ phát triển đáp ứng

việc phân luồng để tránh tắc nghẽn Hệ thống thiếtbị đỗ xe thông minh dựatrên công nghệ cảm biến và nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến (RFID:Radio Frequency Identification), có thể cho phép quản lý chỗ đỗ xe sẵn có vàcung cấp cho người lái xe vị trí đỗ tự động, do vậy cải thiện tính lưu độngtrong khu vực thành phố.

Hơn nữa, các cảm biến có thể theo dõi luồng lưu thông các phương tiệnvận tải trên đường cao tốc và đưa ra thông tin chung như tốc độ trung bình và

số lượng các xe ô tô Các bộ cảm biến có thể phát hiện mức độ ô nhiễmkhông khí, chỉ ra thông tin như mức độ khí CO2 và PM10… và cung cấpthông tin đó tới trung tâm sức khoẻ Ngoài ra, các cảm biến có thể được dùngtrong đưa ra pháp luật bằng việc phát hiện các vi phạm và truyền dữ liệu cóliên quan tới cơ quan thực thi luật pháp để yêu cầu nhận dạng đối tượng viphạm hay để lưu trữ thông tin sẽ cung cấp trong trường hợp xảy ra tai nạn choviệc phân tích cảnh tai nạn tiếp theo

Các ứng dụng IoT vào giám sát môi trường

Vai trò chính của việc ứng dụng IoT vào giám sát môi trường là khảnăng cảm biến, theo hình thức tự quản lý và phân tán, các quá trình và hiệntượng tự nhiên (như nhiệt độ, gió, lượng mưa…), cũng như để tích hợp mộtcách liền mạch như dữ liệu đa dạng thành các ứng dụng mang tính toàn cầu

Xử lý thông tin thời gian thực, kết hợp với khả năng của một số lượnglớn các thiết bị để trao đổi thông tin giữa chúng, cung cấp nền tảng vững chắc

để phát hiện và giám sát hiện tượng của Trái đất có thể gây nguy hiểm chocon người và động vật Sự phát triển cực kỳ lớn về các thiết bị kích thước siêunhỏ có thể đảm bảo sự truy cập vào khu vực quan trọng, ở đó con ngườikhông thể tồn tại như khu vực núi lửa, các khu vực ở xa, đáy đại dương, từcác thông tin cảm biến về vị trí đó có thể được truyền tới nơi ra quyết định đểphát hiện các trạng thái bất thường

Công nghệ IoT có thể đảm bảo sự phát triển thế hệ mới về các hệ thống

hỗ trợ ra quyết định và điều khiển, cung cấp tăng cường tính chi tiết và khảnăng thời gian thực qua các giải pháp hiện tại Mặc khác, với khả năng cảmbiến của các thiết bị IoT hỗ trợ an toàn môi trường tiêu biểu là việc phát hiệnlửa Khi bộ các cảm biến nhiệt độ phát hiện sự hiện diện của lửa, cảnh báođược gửi trực tiếp tới Trung tâm chữa cháy trong thời gian ngắn nhất Rõ ràngđáp ứng nhanh có thể cứu mạng con người, tránh được sự nguy hiểm tới tàisản hay thực vật và nhìn chung giảm mức độ thảm hoạ

Nhiều kịch bản khác có liên quan đến sự bảo vệ con người có thể thuđược từ các công nghệ IoT (khu vực đường hầm, động đất…), ở đó khả năngthu thâp dữ liệu về môi trường trong thời gian thực với phạm vi lớn đảm bảoviệc đạt được chiến lược kết hợp có hiệu quả giữa các đội cứu nạn

Các ứng dụng IoT vào an ninh và giám sát

Giám sát an ninh có thể trở thành cần thiết cho các toà nhà thương mại,trung tâm mua sắm, các sảnh làm việc, bãi đỗ xe và nhiều nơi công cộngkhác Kịch bản an ninh quốc gia cũng phải đối mặt với vấn đề mất an ninhtương tự trên, mặc dù phạm vi khác nhau

Công nghệ IoT có thể được sử dụng để tăng cường đáng kể chất lượngcủa các giải pháp hiện tại, đưa ra chi phí rẻ hơn và ít xâm phạm nhờ việc thaythế với sự triển khai các camera phạm vi rộng đồng thời giữ gìn sự riêng tưcho người dùng Các bộ cảm biến xung quanh có thể sử dụng để giám sát các

sự hiện diện của các chất hoá học gây nguy hiểm cho con người Các bộ cảmbiến giám sát hành vi con người có thể sử dụng để đánh giá sự hiện diện hoạtđộng của con người một cách đáng ngờ Nhận dạng cá nhân có liên quan đếncông nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến cũng có thể lựa chọn

Tuy nhiên ở nhiều quốc gia các hiệp hội người dùng đang phản đốikịch liệt về sự vi phạm quyền riêng tư có thể xảy ra do việc áp dụng rộng rãi

công nghệ này Khi sử dụng kết hợp dựa trên vai trò hệ thống kiểm soát truycập, công nghệ IoT có thể cung cấp mức độ cao về tính linh hoạt, có khả năngđối phó với các chính sách truy cập (như các khu vực khác nhau của toà nhà)

có thể thay đổi theo thời gian nhờ sự thay đổi logic và/hoặc thay đổi vai tròcủa người dùng và/hoặc kết hợp với thông tin ngữ cảnh (như một vài khu vựckhông thể truy cập trong một vài ngày nhất định do thực hiện nâng cấpmạng) Như vậy người dùng chấp nhận tốt hơn thông qua việc giảm sử dụngmáy ảnh, giảm chi phí hoạt động và tăng tính linh hoạt trong môi trường thayđổi

Rõ ràng, phạm vi ứng dụng của IoT là rất rộng Tuy nhiên, các ứngdụng kể trên có thể thích hợp trong việc nâng cao khả năng cạnh tranh trongnhững giải pháp sắp tới Vì vậy, cần thúc đẩy mạnh mẽ và sự năng động củathị trường để có thể áp dụng IoT thành công vào đời sống

Các ứng dụng IoT trong tiêu dùng

Các thiết bị IoT tiêu dùng phổ biến nhất cơ bản tìm thấy trong 3 kiểuchính: nhà được kết nối bao gồm bộ ổn nhiệt thông minh, các đèn thôngminh, các thiết bị kết nối, và các khoá cửa thông minh; các thiết bị đeo taychiếm lĩnh thị trường tiêu dùng với chiếc đồng hồ thông minh, máy theo dõihoạt động/thể dục và kính thông minh; chiếc xe được kết nối tham gia vàodanh sách tiêu dùng với các bộ điều khiển xe ở xa, định vị GPS và chuẩnđoán xe cộ

Ví dụ như bộ ổn nhiệt tự động Nest mọi người cho rằng đây là sảnphẩm nổi tiếng nhất trong lĩnh vực này Nest cung cấp bộ ổn nhiệt kết nốiWifi mà có khả năng học theo hoạt động của con người và thiết lập nhiệt độphòng ở dựa trên sở thích của con người Ý tưởng phía sau Nest là luôn giữcho ngôi nhà thoải mái đồng thời cũng tăng hiệu suất năng lượng Nest có thểtích hợp tự động với đèn, hệ thống bảo mật, và những công cụ khác, tạo nên

ngôi nhà kết nối tưởng tượng đã lâu trở thành hiện thực Hay như bộ theo dõisức khoẻ kết nối Internet FitBit và đồng hồ đeo tay thông minh Apple Watchlàm mọi thứ từ hành động như máy đếm ước lượng quãng đường đi bộ, báothức đến huấn luyện cá nhân Các thiết bị này là một phần của phong trào

“định lượng hoá” bắt đầu vào giữa những năm 2000 để hiểu cá nhân rộng hơnthông qua dữ liệu và công nghệ Những người sùng bái phong trào này cảmthấy rằng các thiết bị đeo tay này giúp đạt được mục tiêu sức khoẻ, và thậmchí chúng còn được các doanh nghiệp sử dụng như một phần của các chươngtrình chăm sóc sức khoẻ của nhân viên để khuyến khích tập thể dục và có khảnăng làm giảm phí bảo hiểm sức khoẻ Chiếc xe kết nối là một trong nhữnglĩnh vực đã chứng kiến sự gia tăng lớn về những tính năng đặc biệt Thiết bịđang được phát triển để nắm bắt được dữ liệu cảm biến máy tính của chiếc xe,sử dụng cổng chuẩn đoán trên xe cho các xe ô tô được chế tạo từ năm 1996

Ví dụ như việc thông báo tự động về sự cố, thông báo vận tốc và cảnh báo antoàn Ngoài ra, các tính năng trợ giúp các nhà sản xuất ô tô hay các ứng dụngcảnh bảo người lái về thời gian tốt nhất để khởi hành cho một cuộc hẹn tronglịch hay gửi tin nhắn thông báo đến bạn bè hay doanh nghiệp để nhắc họ thờigian đến Người dùng cũng có thể mở khoá xe của họ, kiểm tra tình trạng pintrên xe ô tô điện, tìm vị trí báo đỗ xe, hoặc kích hoạt các hệ thống kiểm soátkhí hậu từ xa Tiến tới là chiếc xe ô tô tự lái dựa trên công nghệ IoT

1.4 ƯU ĐIỂM CỦA IOT KHI ỨNG DỤNG VÀO QUẢN LÝ, GIÁM SÁT PHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA

- Khuyến khích giao tiếp giữa các thiết bị (còn được gọi là giao tiếpMachine-to - Machine M2M) Các thiết bị vật lý có thể duy trì kết nối do đó

sẽ đem đến việc kết hợp nhuần nhuyễn giữa chúng giúp đạt chất lượng côngviệc cao hơn

- Cho phép tự động hóa và kiểm soát các nhiệm vụ thực hiện hàng ngày

mà không cần đến sự can thiệp của con người, các máy móc có thể giao tiếpvới nhau giúp gia tăng tốc độ cũng như chất lượng công việc Giao tiếp giữamáy với máy giúp duy trì tính minh bạch, tạo ra sự đồng đều và duy trì chấtlượng trong các quy trình quản lý, giám sát

- Việc tra cứu thông tin của phương tiện một cách nhanh chóng, cũngtạo điều kiện thuận lợi cho đơn vị ra quyết định xử lý kịp thời và chính xáchơn

- Tiết kiệm được nhiều thời gian, sự tương tác giữa máy với máy manglại hiệu quả tốt hơn và cho kết quả chính xác, thay vì phí thời gian để lặp lạicác nhiệm vụ tương tự mỗi ngày giữa hai bên (Cảng vụ và phương tiện)

- Tiết kiệm tiền bạc, cảnh báo kịp thời những vấn đề, sự cố phát sinhtrong quá trình quản lý, giám sát phương tiện đang hoạt động

- Ưu điểm rõ ràng nhất khi ứng dụng công nghệ IoT là sự quản lý, giám

sát Nó biết chính xác các thông tin, số liệu của phương tiện và cũng có thểcung cấp thêm thông tin mà trước đây chúng ta gặp khó khăn khi thu thập.Hơn nữa, giám sát những vấn đề vượt quá mức cho phép thì có thể phát tínhiệu cảnh báo để đảm bảo trật tự, an toàn giao thông đường thủy nội địa

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương 1 chúng ta giới thiệu Tổng quan về công tác quản lý, giám sátphương tiện thủy tại tỉnh Kiên Giang và khái quát về Internet of Things (IoT).Trong đó Luận văn làm rõ các khái niệm IoT, cũng như các cơ sở lý luận vàcác lĩnh vực tiêu biểu được ứng dụng công nghệ IoT, trong đó có giao thôngthông minh Từ đó, cho thấy tính thực tiễn và cơ sở khoa học của đề tài luậnvăn ứng dụng công nghệ IoT vào quản lý, giám sát phương tiện thủy

Internet of Thing được hiểu là mọi thứ bao gồm cả con người đượccung cấp một định danh riêng và kết nối với nhau, thực hiện truyền tải, traođổi thông tin qua mạng duy nhất Đặc biệt là quá trình diễn ra một cách tựđộng, không cần đến sự can thiệp trực tiếp của con người Trong tương lai,mọi thứ trở nên thông minh hơn, do đó IoT trở thành xu hướng trong tươnglai Tuy nhiên, khi ứng dụng IoT không tránh khỏi những lo ngại về vấn đềđịa chỉ IP, bảo mật, năng lượng tiêu thụ, khả năng mở rộng mạng, bộ tiêuchuẩn chung và khả năng quản lý kết nối Mặc dù hiện tại IoT chưa thật sự trởnên phổ biến do chưa khắc phục được các khó khăn kể trên nhưng IoT cũng

có ứng dụng vào các lĩnh vực nhất định như y tế, giao thông, tiêu dùng, hoạtđộng kinh doanh, thành phố thông minh, giám sát môitrường

Trên đây là những nội dung cơ bản về IoT là cơ sở để đề tài nghiên cứuứng dụng IoT vào quản lý, giám sát phương tiện thủy tại tỉnh Kiên Giang