Tài liệu Giải pháp thành phố thông minh

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM HÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI : GIẢI PHÁP THÀNH PHỐ THÔNG MINH GVHD: THS. NGUYỄN THANH HIẾU TP. HCM, THÁNG 12/ 2017 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... .................................................................................................................................... TP.HCM, Ngày Tháng năm 2017 Ký tên 1 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU. .……………………………………………………………………………………………...4 CHƯƠNG 1. INTERNET OF THING ( IOT)..................................................................................7 1.1. KHÁI NIỆM......................................................................................................................7 1.2. ĐẶC ĐIỂM.......................................................................................................................8 1.2.1. Một hệ thống thông minh...........................................................................................8 1.2.2. Kiến trúc dựa trên sự kiện.........................................................................................8 1.2.3. Nguồn năng lượng mới..............................................................................................8 1.2.4. Một hệ thống phức tạp...............................................................................................9 1.2.5. Kích thước tổng thể...................................................................................................9 1.3. ỨNG DỤNG.....................................................................................................................9 1.3.1. Thành phố thông minh ( smart cities)........................................................................9 1.3.2. Ngôi nhà thông minh ( smart home)........................................................................10 1.3.3. Bán lẻ thông minh (smart retail).............................................................................10 1.3.4. Nông nghiệp thông minh ( smart agriculture).........................................................10 1.3.5. Chăm sóc sức khỏe ( smart of health).....................................................................10 1.3.6. Lưới điện thông minh ( smart grid).........................................................................10 CHƯƠNG 2. Thành phố thông minh ( smart cities)......................................................................11 2.1. Định nghĩa......................................................................................................................11 2.2. Những giải pháp cho thành phố thông minh..................................................................11 2.2.1. Bãi đỗ xe thông minh...............................................................................................11 2.2.2. Chất lượng kết cấu công trình.................................................................................11 2.2.3. Giám sát tiếng ồn.....................................................................................................12 2.2.4. Giảm ùn tắt giao thông............................................................................................12 2.2.5. Hệ thống chiếu sáng thông minh.............................................................................13 2.2.6. Quản lý chất thải.....................................................................................................13 2.2.7. Xây dựng và tự động hóa.........................................................................................14 2.2.8. Chất lượng không khí..............................................................................................14 2.2.9. Năng lượng thông minh...........................................................................................14 2.3. Kiến trúc IOT cho thành phố thông minh.......................................................................16 2.3.1. Dịch vụ Web cách tiếp cận cho Kiến trúc Dịch vụ IOT:.........................................16 2.3.2. Lớp liên kết công nghệ............................................................................................21 2 2.3.3. Thiết bị.....................................................................................................................22 CHƯƠNG 3. DỰ ÁN THÀNH PHỐ SONGDO............................................................................25 3.1. Giao thông......................................................................................................................26 3.2. Trật tự trị an...................................................................................................................27 3.3. Phòng chống thiên tai, sự cố khẩn cấp...........................................................................28 3.4. Môi trường......................................................................................................................28 3.5. Điện lưới.........................................................................................................................29 3.6. Dịch vụ công...................................................................................................................29 CHƯƠNG 4. Thành tựu và phát triển...........................................................................................30 4.1. Thế giới...........................................................................................................................30 4.2. Việt Nam.........................................................................................................................31 4.2.1. Chủ trương của Chính phủ trong việc xây dựng các đô thị thông minh.................31 4.2.2. Thực tế triển khai smart city tại các địa phương....................................................32 4.2.3. Nhà cung cấp nội được ưa chuộng..........................................................................33 3 LỜI NÓI ĐẦU Khoa học kỹ thuật là mấu chốt trong sự phát triển kinh tế quốc gia, thậm chí toàn cầu. Con người trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ cũng tích cực học tập, nghiên cứu phục vụ cho đời sống, sự phát triển cá nhân, gia đình, xa hơn là phục vụ xã hội. Hiện nay công nghệ nước ta được đánh giá là bắt kịp với công nghệ thế giới. Đất nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ nhưng ngân sách còn hạn hẹp chưa thể đáp ứng những điều kiện tốt nhất cho việc học tập và nghiên cứu của sinh viên, điều này là những khó khăn nhưng cũng chính là động lực cho chúng ta có những sáng tạo mới, ý tưởng mới giúp cho việc học của mình và bạn bè được tốt hơn. Những lần đi thực hành hay làm đồ án môn học chính là lúc mà chúng ta được phát huy trí sáng tạo của sinh viên. Chúng em đại diện cho thế hệ trẻ, năng động, đam mê sáng tạo , luôn muốn bắt kịp và hòa nhập xu thế thời đại, cũng là lý do chúng em chọn ngành Điện Tử Viễn Thông và chọn nghiên cứu đề tài: “Giải pháp thành phố thông minh ”. Bài báo cáo được sưu tầm từ nhiều nguồn sách báo, web điện tử khác nhau và chắc chắn chưa tránh khỏi thiếu sót. Mong nhận được ý kiến đóng góp từ Thầy để em hoàn chỉnh hơn bài đồ của chúng em. Chúng em chân thành cảm ơn ! 4 Tài liệu tham khảo 1. Ieee Internet of Things journal, vol. 1, no. 1, February 2014 2. Gordon Falconer & Shane Mitchell (2012), Smart City Framework, URL: http://www.cisco.com/web/about/ac79/docs/ps/motm/SmartCity Framework.pdf [accessed 15 October2014]) 3. Scientific American (2014), Designing the urban future: Smart Cities http://www.etcs.ipfw.edu/~lin/CPET581-InternetOfThings/1-Lectures/2-5-2016PaperPPT-slides/Internet%20of%20things%20for%20smart%20cities%20By %20Zanella.pdf 4. http://xahoithongtin.com.vn/vien-tthongt-tcntt/201706/toan-tcanh-tmma-t-tcit--tk--t3-tco-t gti-to-tthanh-tpho-tthongt-tminh-tdau-tien-tthe-tgtioi-t569727/ 5 Danh mục từ viết tắt : CoAP(Constrained Application Protocol) : giao thức ứng dụng hạn chế Http( Hypertext transfer protocol) TCP( transmit control protocol) IP( internet protocol) XML ( extensible markup languages) 6Lowpan = Ipv6 + low-power wireless personal area network EXI ( efficiant XML interchange ) UDP ( user datagram protocol) DNS ( domain name system) URI (Universal Resource Identifier) định danh tài nguyên toàn cầu LTE ( long term evolution) UMTS ( universal mobile telecommunications system) = 3G PCL(Programmable Logic Controller) : thiết bị điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. NFC (Near-Field Communications) : công nghệ kết nối không dây tầm ngắn HTML (HyperText Markup Language) RFID (Radio Frequency Identification) Nhận dạng qua tần số vô tuyến 6 CHƯƠNG 1. INTERNET OF THING ( IOT) 1.1. KHÁI NIỆM Thuật ngữ ” Internet of things”( viết tắt là IoT) dạo gần đây xuất hiện khá nhiều và thu hút không ít sự quan tâm chú ý của thế giới công nghệ. Vì sự bùng nổ của IoT trong tương lai sẽ có tác động mãnh mẽ tới cuộc sống, công việc và xã hội loài người. Thực tế, Internet of things đã manh nha từ nhiều thập kỹ trước. Tuy nhiên mãi đến năm 1999 cụm từ IoT mới được đưa ra bởi Kevin Ashton , Ông là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp không dây dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác. IOT là một mô hình mà hình dung ra trong một tương lai gần 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. Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau . Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác. Cisco, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa. IoT sẽ là mạng khổng lồ kết nối tất cả mọi thứ, bao gồm cả con người và sẽ tồn tại các mối quan hệ giữa người và người, người và thiết bị, thiết bị và thiết bị. Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng. Một con người sống trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả năng theo dõi. Trong bối cảnh phức tạp hiện nay, việc áp dụng các mô hình IOT trong đô thị được quan tâm đặc biệt, vì nó đáp ứng và thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nhiều quốc gia để áp dụng các ứng dụng và các giải pháp công nghệ thông tin trong việc quản lý các vấn đề công cộng, do đó việc thực hiện các mô hình này 7 cũng có thể chỉ một khái niệm thành phố thông minh. Mục đích cuối cùng của nó là làm cho việc sử dụng tốt hơn các nguồn lực công cộng, tăng chất lượng của các dịch vụ cung cấp cho người dân lại giảm được chi phí hoạt động của các cơ quan hành chính nhà nước. Mục tiêu này có thể được theo đuổi bởi việc triển khai của một đô thị IOT, tức là, một cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc, cung cấp thống nhất, đơn giản, và truy cập tiết kiệm với rất nhiều dịch vụ công cộng, do đó mô hình này rất có tiềm năng và tăng tính minh bạch cho người dân. Một IOT thực sự, có thể mang lại một số lợi ích trong quản lý và tối ưu hóa các dịch vụ công cộng truyền thống như một chính quyền điện tử hiện đại, giao thông và bãi đỗ xe, ánh sáng, giám sát và bảo trì các khu vực công cộng, bảo tồn di sản văn hóa, y tế, hải quan, trường học… Do đó, ứng dụng của mô hình IOT cho thành phố thông minh sẽ tạo được sự hấp dẫn cho chính quyền địa phương, quốc gia và trong khu vực để mô hình có thể sớm chấp nhận và áp dụng rộng rãi ở hầu hết các quốc gia trên toàn cầu. 1.2. ĐẶC ĐIỂM 1.2.1. Một hệ thống thông minh Mọi thứ đều được kết nối với Internet. Các máy móc có thể dễ dàng nhận biết và phản hồi lại môi trường xung quanh (ambient intelligence). Tương lai các thiết bị cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu. 1.2.2. Kiến trúc dựa trên sự kiện Các thực thể, máy móc trong IoT sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong lúc chúng hoạt động theo thời gian thực. Mọi thiết bị trong hệ sinh thái IoT sẽ được tích hợp các cảm biến để phát hiện các thay đổi của môi trường xung quanh. 1.2.3. Nguồn năng lượng mới Mạng lưới IoT hứa hẹn sẽ biến những tương tác hằng ngày với đồ vật thành dữ liệu có giá trị cho các ứng dụng marketing. 8 Việc kết nối thông tin giữa người dung và nhà cung cấp + Kết quả của “Cách mạng 4.0” sẽ giúp toàn hệ thống quản lý trở nên thông minh hơn. 1.2.4. Một hệ thống phức tạp Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần:  Vạn vật (Things): Ngày nay có hàng tỷ vật dụng đang hiện hữu trên thị trường gia dụng và công nghệ, ở trong nhà hoặc trên tay của người dùng.  Trạm kết nối (Gateways): Một rào cản chính khi triển khai IoT đó là gần 85% các vật dụng đã không được thiết kế để có thể kết nối với Internet và không thể chia sẻ dữ liệu với điện toán đám mây.  Hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud) :  Cơ sở hạ tầng kết nối: Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính.  Trung tâm dữ liệu/ hạ tầng điện toán đám mây bao gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng ảo hóa được kết nối.  Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-creation and Solutions Layers):  IoT sẽ mang tính chất phức tạp bởi nó bao gồm một lượng lớn các đường liên kết giữa những thiết bị, máy móc, dịch vụ với nhau.  Ngoài ra còn bởi khả năng thêm vào các nhân tố mới. 1.2.5. Kích thước tổng thể Là một mạng lưới khổng lồ có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng bên trong nó. 1.3. ỨNG DỤNG 1.3.1. Thành phố thông minh ( smart cities) Một số ví dụ về thành phố thông minh là bãi đậu xe thông minh, độ bền các công trình, bản đồ tiếng ồn trong đô thị, phát hiện điện thoại thông minh, giảm ùn 9 tắt giao thông, đèn đường thông minh, quản lý chất thải, đường cao tốc thông minh. 1.3.2. Ngôi nhà thông minh ( smart home) Smart Home trở nên phổ biến trong tương lai. Vật dụng tích hợp công nghệ, tự động làm các công việc đã được lập trình. Giá cả của Smart Home không hề rẻ. 1.3.3. Bán lẻ thông minh (smart retail) Tự động hoá trong quá trình bổ sung sản phẩm, ứng dụng mua sắm thông minh. Cải thiện bố trí cửa hàng: Sắp xếp kệ, nhãn mác, độ sáng, nhiệt độ,… 1.3.4. Nông nghiệp thông minh ( smart agriculture) Nông nghiệp thông minh là một trong những lĩnh vực phát triển nhanh nhất của IoT. Kiểm tra độ ẩm và chất dinh dưỡng của đất, kiểm soát việc sử dụng nước để tăng trưởng cây trồng và xác định phân bón tùy chỉnh là một số cách sử dụng đơn giản của IoT. 1.3.5. Chăm sóc sức khỏe ( smart of health) Hỗ trợ người già và người tàn tật sống độc lập, kiểm soát các điều kiện bên trong tủ đông chứa vắc-xin, thuốc và các chất hữu cơ. Theo dõi tình trạng của bệnh nhân, cảnh báo mọi người về tia cực tím. 1.3.6. Lưới điện thông minh ( smart grid) Truyền tải điện hiệu quả hơn,phục hồi nhanh hơn sau sự cố. Giảm chi phí hoạt động và quản lý từ đó giảm chi phí năng lượng cho người tiêu dùng. Tích hợp các hệ thống tái tạo năng lượng quy mô lớn, kết hợp các hệ thống phát điện cho khách hàng, bao gồm cả hệ thống tái tạo năng lượng và cải thiện an ninh. 10 11 CHƯƠNG 2. THÀNH PHỐ THÔNG MINH ( SMART CITIES) 2.1. ĐỊNH NGHĨA Thành phố thông minh là một hệ thống hữu cơ tổng thể được kết nối từ nhiều hệ thống thành phần với hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể hành xử thông minh như con người, gồm mạng viễn thông số , hệ thống nhúng thông minh , các cảm biến và phần mềm để nâng cao chất lượng cuộc sống, cải thiện chất lượng phục vụ của chính quyền thành phố, giảm tiêu thụ năng lượng, quản lý hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Về mặt kỹ thuật, các vấn đề có liên quan nhất là ở việc không có khả năng tương tác của các công nghệ không đồng nhất đang được sử dụng trong thành phố và phát triển đô thị. Trong khía cạnh này, tầm nhìn IOT có thể trở thành khối để nhận ra một nền tảng quy mô công nghệ thông đô thị thống nhất, do đó tận dụng sức tiềm năng của tầm nhìn thành phố thông minh. 2.2. NHỮNG GIẢI PHÁP CHO THÀNH PHỐ THÔNG MINH 2.2.1. Bãi đỗ xe thông minh Các dịch vụ bãi đậu xe thông minh dựa trên đường cảm biến và hiển thị thông minh mà người lái xe trực tiếp dọc theo con đường tốt nhất để đậu xe trong thành phố. Những lợi ích phát sinh từ dịch vụ này rất đa dạng: thời gian nhanh hơn để xác định vị trí một khe cắm bãi đậu xe có nghĩa là khí thải CO ít hơn, ùn tắc giao thông ít hơn, và công dân hạnh phúc hơn. Các dịch vụ bãi đậu xe thông minh có thể được trực tiếp tích hợp trong các cơ sở hạ tầng đô thị IOT, bởi vì nhiều các công ty ở châu Âu đang cung cấp các ứng dụng sản phẩm cho thị trường này. Hơn nữa, bằng cách sử dụng thông tin liên lạc tầm ngắn công nghệ, chẳng hạn như nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) hoặc Near Field Communication (NFC), nó có thể nhận ra một hệ thống xác minh điện tử của giấy phép đậu xe trong khe Ltd cho người dân hoặc người tàn tật, do đó cung cấp một dịch vụ tốt hơn cho người dân rằng có thể sử dụng hợp pháp những khe và là một công cụ hiệu quả để xử những vi phạm tại chỗ một cách nhanh chóng. 2.2.2. Chất lượng kết cấu công trình Bảo trì các công trình lịch sử của một thành phố đòi hỏi sự giám sát liên tục của các điều kiện thực tế trong xây dựng và xác định các khu vực không có tác động của các tác nhân bên ngoài. Các đô thị IOT có thể cung cấp một cơ sở dữ 12 liệu phân tán xây dựng đo toàn vẹn cấu trúc, được thu thập bởi các cảm biến thích hợp nằm trong các tòa nhà, chẳng hạn như cảm biến rung động và biến dạng để giám sát sự căng thẳng xây dựng, cảm biến khí quyển trong khu vực xung quanh để giám sát mức độ ô nhiễm, nhiệt độ và cảm biến độ ẩm để có những đặc tính hoàn thiện trong điều kiện môi trường khác nhau . Cơ sở dữ liệu này sẽ làm giảm sự cần thiết phải thử nghiệm cấu trúc định kỳ bởi các nhà khai thác của chúng ta sẽ cho phép bảo trì và khôi phục mục tiêu chủ động. Cuối cùng, nó sẽ có thể kết hợp rung và địa chấn đọc để xử lý tốt hơn và hiểu được tác động của trận động đất trong các tòa nhà thành phố. Cơ sở dữ liệu này có thể được thực hiện công khai tiếp cận để làm cho người dân nhận thức được sự trong việc gìn giữ, bảo tồn di tích, lịch sử của thành phố. Việc thực hiện của dịch vụ này rất thực tế, tuy nhiên, đòi hỏi việc lắp đặt các cảm biến trong các tòa nhà và các khu vực xung quanh và kết nối chúng với một trung tâm điều khiển. Hệ thống này có thể đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu để tạo ra cơ sở hạ tầng cần thiết. 2.2.3. Giám sát tiếng ồn Tiếng ồn có thể được xem như là một hình thức ô nhiễm âm thanh giống như oxit cacbon (CO) là cho không khí. Trong điều kiện đó,chính quyền thành phố đã ban hành luật cụ thể để giảm lượng tiếng ồn ở trung tâm thành phố vào các giờ cụ thể. Một đô thị IOT có thể cung cấp một dịch vụ giám sát tiếng ồn để đo lượng tiếng ồn phát ra từ bất cứ giờ nào trong những nơi mà thông qua dịch vụ . Ngoài việc xây dựng một bản đồ không gian-thời gian của tiếng ồn ô nhiễm trong khu vực, một dịch vụ như vậy cũng có thể được sử dụng để thực thi đó là bằng các phương tiện của các thuật toán phát hiện âm thanh mà có thể nhận ra, ví dụ: tiếng ồn của tiếng vỡ thủy tinh hoặc 1 cuộc ẩu đả. Dịch vụ này do đó có thể cải thiện cả sự yên tĩnh của buổi đêm trong thành phố và sự tự tin của chủ cơ sở công cộng, mặc dù lắp đặt máy dò âm thanh hoặc micro trong môi trường là gây khá nhiều tranh cãi bởi vì mức độ thực thi và giám sát của nó. 2.2.4. Giảm ùn tắt giao thông Cũng giống như chất lượng không khí và giám sát tiếng ồn, một dịch vụ thành phố thông minh có thể được kích hoạt bằng IOT bao gồm theo dõi tình hình ùn tắc giao thông trong thành phố. Mặc dù hệ thống giám sát giao thông dựa trên 13 camera đã có sẵn và được triển khai tại nhiều thành phố, công suất liên lạc thấp trên diện rộng có thể cung cấp một nguồn tin nhiều hơn . Giám sát giao thông có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các khả năng cảm biến và GPS được cài đặt trên các đồ dung điện tử hiện đại và cũng áp dụng một sự kết hợp giữa chất lượng không khí và cảm biến âm thanh cùng một con đường nhất định. Thông tin này có tầm quan trọng rất lớn đối với chính quyền thành phố và công dân: cho cảnh sát giao thông và các cơ quan chức năng cần thiết và để cho người dân lập kế hoạch con đường mình mong muốn để đi đến trung tâm thành phố 1 cách nhanh chóng và thuận tiện hơn. 2.2.5. Hệ thống chiếu sáng thông minh Tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng đường phố là một tính năng quan trọng. Đặc biệt, dịch vụ này có thể tối ưu hóa các cường độ đèn đường theo thời gian trong ngày, điều kiện thời tiết, và sự hiện diện của con người. Để làm việc đúng cách, một dịch vụ như vậy cần bao gồm các đèn đường và cơ sở hạ tầng thành phố thông minh. Nó cũng có thể khai thác sự tăng số lượng điểm kết nối để cung cấp kết nối WiFi cho công dân. Ngoài ra, một hệ thống phát hiện lỗi sẽ được dễ dàng nhận ra các bộ điều khiển ánh sáng đường phố. 2.2.6. Quản lý chất thải Quản lý chất thải là một vấn đề chính trong nhiều thành phố hiện đại và thông minh, do có các chi phí dịch vụ và các vấn đề của quản lý rác thải tại các bãi chôn lấp được lưu ý. Các giải pháp công nghệ thông tin trong lĩnh vực này sẽ được ứng dụng sâu hơn có thể tiết kiệm chi phí đáng kể về mặt kinh tế và sinh thái. Ví dụ, việc sử dụng xử lý các chất thải thông minh , trong đó phát hiện cấp độ vận tải và cho phép các nhà máy xử lý, thu gom chất thải bằng xe tải được theo dõi trên các tuyến đường có thể làm giảm chi phí thu gom chất thải và cải thiện chất lượng của việc tái chế. Để nhận ra một sự lãng phí như vậy dịch vụ quản lý thông minh, các IOT có trách nhiệm kết nối các thiết bị đầu cuối, tức là thùng chứa chất thải thông minh, đến một trung tâm điều khiển, nơi tối ưu hóa 1 phần mềm xử lý dữ liệu và xác định tối ưu sự quản lý của các xe thu gom. 14 2.2.7. Xây dựng và tự động hóa Dịch vụ này có thể được sử dụng để giám sát và kiểm soát các hệ thống cơ khí, điện và điện tử được sử dụng trong nhiều loại hình tòa nhà (ví dụ, công cộng và tư nhân, công nghiệp, các tổ chức, hoặc ở). Hệ thống tự động hóa, như các hệ thống tòa nhà tự động hóa, thường được sử dụng để điều khiển chiếu sáng, sưởi ấm, thông gió, điều hòa không khí, thiết bị, hệ thống thông tin liên lạc, giải trí và các thiết bị an ninh gia đình để nâng cao sự tiện lợi, thoải mái, hiệu quả năng lượng và an ninh. 2.2.8. Chất lượng không khí Liên minh Châu Âu đã chính thức thông qua một năng lượng tái tạo chỉ thị 2020- 20 mục tiêu giảm sự thay đổi khí hậu trong thập kỷ tới. Bốn mục tiêu kêu gọi đó là giảm 20% lượng phát thải khí nhà kính vào năm 2020 so với mức của năm 1990, cắt giảm 20% tiêu thụ năng lượng thông qua cải thiện hiệu quả năng lượng vào năm 2020, tăng 20% trong việc sử dụng năng lượng tái tạo vào năm 2020. Để đạt được một mức độ nào đó, một đô thị IOT có thể cung cấp phương tiện để giám sát chất lượng không khí trong khu vực đông dân cư, công viên, hoặc những con đường tập thể dục. Ngoài ra, các cơ sở truyền thông có thể được cung cấp để cho các ứng dụng y tế chạy trên các thiết bị chạy bộ được kết nối với cơ sở hạ tầng. Theo một cách nào đó, người ta luôn có thể tìm ra con đường lành mạnh cho các hoạt động ngoài trời và có thể được kết nối liên tục ứng dụng cá nhân ưa thích của họ. Việc thực hiện các dịch vụ như vậy đòi hỏi chất lượng không khí, các cảm biến được triển khai trên toàn thành phố và các dữ liệu cảm biến được công bố rộng rãi cho người dân. 2.2.9. Năng lượng thông minh Cùng với các dịch vụ giám sát chất lượng không khí, một đô thị thông minh IOT có thể cung cấp một dịch vụ để giám sát mức tiêu thụ năng lượng của toàn thành phố, do đó cho phép chính quyền và người dân có được một cái nhìn rõ ràng và chi tiết về số lượng năng lượng cần thiết bởi sự khác nhau dịch vụ (chiếu sáng công cộng, giao thông, đèn giao thông, camera kiểm soát, sưởi ấm / làm mát các tòa nhà công cộng, vv). Đổi lại, điều này sẽ làm cho nó có thể xác định được nguồn tiêu thụ năng lượng chính và thiết lập các ưu tiên để tối ưu hóa hành vi của họ. Điều này đi theo hướng chỉ định bởi các chỉ thị của châu Âu để cải thiện hiệu quả năng lượng 15 trong những năm tiếp theo. Để có được một dịch vụ như vậy, các thiết bị giám sát điện năng hòa phải được tích hợp với mạng lưới điện trong thành phố. Ngoài ra, nó cũng sẽ có thể tăng cường các dịch vụ với các chức năng hoạt động để kiểm soát cơ cấu sản xuất điện địa phương (ví dụ, các tấm quang điện). 16 2.3. KIẾN TRÚC IOT CHO THÀNH PHỐ THÔNG MINH Hầu hết các dịch vụ thành phố thông minh dựa trên một kiến trúc tập trung, nơi tập hợp dày đặc và không đồng nhất các thiết bị ngoại vi được triển khai trên diện tích đô thị tạo ra loại dữ liệu khác nhau, sau đó cung cấp thông tin qua các công nghệ truyền dẫn phù hợp với một trung tâm điều khiển, nơi lưu trữ và xử lý dữ liệu được thực hiện. Một đặc điểm chính của một cơ sở hạ tầng đô thị IOT chính là khả năng tích hợp các công nghệ khác nhau với cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc hiện có để hỗ trợ sự phát triển tiến bộ của IOT, bằng cách đấu nối các thiết bị khác và việc thực hiện các chức năng và dịch vụ mới. Một khía cạnh cơ bản là cần thiết để thực hiện (một phần) các dữ liệu được thu thập bởi các đô thị IOT dễ dàng tiếp cận của chính quyền và người dân, để tăng tính hiệu quả của chính quyền với các vấn đề của thành phố, và để thúc đẩy nhận thức và sự tham gia của người dân trong các vấn đề công cộng. 2.3.1. Dịch vụ Web cách tiếp cận cho Kiến trúc Dịch vụ IOT: Mặc dù trong lĩnh vực IOT còn nhiều tiêu chuẩn khác nhau vẫn đang đấu tranh để được thông qua, trong phần này chúng tôi tập trung cụ thể về tiêu chuẩn IETF vì họ đang mở và trả tiền bản quyền miễn phí, được dựa trên thực hành tốt nhất Internet, và có thể đếm trên một cộng đồng rộng. Các tiêu chuẩn IETF cho IOT nắm một kiến trúc dịch vụ web cho các dịch vụ IOT, mà đã được ghi nhận rộng rãi trong lý thuyết như một cách tiếp cận rất hứa hẹn và linh hoạt. Trong thực tế, các dịch vụ web cho phép để nhận ra một hệ thống linh hoạt và tương thích có thể được mở rộng đến các nút IOT, thông qua việc áp dụng các mô hình webbased gọi là Representational State Transfer (REST). Dịch vụ IOT thiết kế phù hợp cho các mô hình triển lãm rất mạnh mẽ với các dịch vụ web truyền thống, do đó rất thuận lợi cho việc áp dụng và sử dụng IOT bởi cả người dùng và các nhà phát triển dịch vụ, trong đó sẽ có thể dễ dàng tái sử dụng nhiều kiến thức thu được từ web truyền thống công nghệ trong việc phát triển các dịch vụ cho các mạng có chứa đối tượng thông minh. Cách tiếp cận dịch vụ web cũng được thúc đẩy bởi các cơ quan tiêu chuẩn hóa quốc tế như IETF, ETSI, và 17 W3C, cũng như các dự án nghiên cứu Châu Âu về việc IOT như Sensei, 5 IOT-A, 6 và SmartSantander. Hình 1. Protocol stacks for unconstrained (left and constrained (riihtt IoT nodes Hình 1 cho thấy một mô hình kiến trúc tham khảo cho các hệ thống đô thị IOT mà đòi hỏi cả một không gian bị giới hạn và một giao thức ngăn xếp ràng buộc. Đầu tiên bao gồm các giao thức hiện nay là tiêu chuẩn de-facto cho truyền thông Internet,và thường được sử dụng bởi các máy chủ Internet thường xuyên, chẳng hạn như XML, HTTP, và IPv4. Các giao thức này được phản ánh trong các giao thức ngăn xếp hạn chế bởi các đối tác-độ phức tạp thấp của nó, nghĩa là XML trao đổi hiệu quả (EXI) các giao thức ứng dụng ràng buộc (CoAP), và 6LoWPAN, phù hợp ngay cả đối với thiết bị rất nhiều hạn chế. Các hoạt động chuyển mã giữa các giao thức trong các ngăn xếp trái và phải trong hình. 1 có thể được thực hiện theo tiêu chuẩn phức tạp và thấp, do đó đảm bảo dễ dàng truy cập và khả năng tương tác của các nút với Internet. Nó có thể là giá trị, lưu ý rằng hệ thống không thông qua EXI / CoAP / giao thức 6LoWPAN chồng vẫn có thể được liên tục đưa vào hệ thống đô thị IOT, với điều kiện là chúng có khả năng giao tiếp với tất cả các lớp của phía bên tay trái của kiến trúc giao thức. Trong kiến trúc giao thức hình 1, chúng ta có thể phân biệt ba lớp chức năng riêng biệt, cụ thể là (i) Dữ liệu, (ii) Ứng dụng /vận chuyển, và (iii) mạng, mà có thể yêu cầu các tổ chức dành riêng để vận hành chuyển mã giữa những ràng buộc và 18 không bị giới hạn định dạng và giao thức. Để đảm bảo khả năng tương tác giữa các phần khác nhau của hệ thống có các yêu cầu: 19