IoT Platforms: Công cụ cho Internet of Things

21/05/2022

IoT Platforms: Công cụ cho Internet of Things

IoT Platform mang lại sự khởi đầu thuận lợi trong việc xây dựng các hệ thống IoT bằng cách cung cấp các công cụ và khả năng tích hợp giúp IoT dễ dàng hơn và rẻ hơn cho các doanh nghiệp, nhà phát triển cũng như người dùng.

IoT Platform là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái IoT và một thị trường đang phát triển nhanh, dự kiến sẽ vượt 22 tỷ USD vào năm 2023. Các IoT Platform cung cấp một lượng giá trị khổng lồ cho các doanh nghiệp – cho phép họ giảm chi phí phát triển, tăng tốc khởi chạy và hợp lý hóa các quy trình. Tuy nhiên, nhiều người vẫn chưa rõ IoT Platform chính xác là gì, chúng làm gì và khi nào doanh nghiệp nên sử dụng nền tảng này.

Trong bài báo này, chúng tôi sẽ cung cấp một giải thích đơn giản, phi kỹ thuật về các IoT Platform. Chúng là gì, giải pháp của chúng là gì, Cách gửi dữ liệu lên đám mây và những cân nhắc quan trọng khi lựa chọn giữa nhiều tùy chọn.

1. Vậy IoT Platform chính xác là gì?

1.1 IoT Platform như một phần mềm trung gian

IoT Platform bắt nguồn từ dạng phần mềm trung gian IoT, mục đích hoạt động như một trung gian giữa phần cứng và lớp ứng dụng. Các nhiệm vụ chính của nó bao gồm thu thập dữ liệu từ các thiết bị qua các giao thức và cấu trúc liên kết mạng khác nhau, cấu hình và điều khiển thiết bị từ xa, quản lý thiết bị và cập nhật chương trình cơ sở qua mạng.

Để được sử dụng trong các hệ sinh thái IoT không đồng nhất ngoài đời thực, phần mềm trung gian IoT dự kiến sẽ hỗ trợ tích hợp với hầu hết mọi thiết bị được kết nối và hòa hợp với các ứng dụng của bên thứ ba được thiết bị sử dụng. Sự độc lập này so với phần cứng cơ bản và phần mềm thay thế cho phép một IoT Platform duy nhất quản lý bất kỳ loại thiết bị được kết nối nào theo cùng một cách đơn giản.

Hình 1.1. Nguồn: kaaproject

Các IoT Platform hiện đại tiến xa hơn và giới thiệu nhiều tính năng có giá trị vào cả lớp phần cứng và ứng dụng. Họ cung cấp các thành phần cho giao diện người dùng và phân tích, xử lý dữ liệu trên thiết bị và triển khai dựa trên đám mây. Một số trong số đó có thể xử lý việc triển khai giải pháp IoT đầu cuối từ đầu đến cuối.

Xem thêm: Công Nghệ LoRaWAN, Thời Đại Mới Của IoT

1.2 Hình thức kết nối thiết bị nào được hỗ trợ?

IoT Platform sẽ cho phép khả năng tương tác giữa nhiều công nghệ kết nối:

Mạng di động truyền thống
Mạng di động LPWA
Mạng không di động LPWA
Vệ tinh
WLAN
Mạng dây LAN
Mạng không dây

1.3 Những giao thức truyền tin và công nghiệp nào có thể được dùng?

Nếu IoT Platform là cốt lõi trong giải pháp, thì các giao thức là ngôn ngữ giao tiếp. Cũng giống như các trường hợp sử dụng mới đang xuất hiện trong ngành công nghiệp IoT, các giao thức IoT phù hợp với mục đích để triển khai của chúng đang xuất hiện. Điều thực sự cần thiết là chọn giao thức phù hợp nhất với nhu cầu và yêu cầu kinh doanh (nhu cầu bảo mật, chất lượng dịch vụ, bộ nhớ và điện năng tiêu thụ) và dựa trên nền tảng hỗ trợ nó.

Lý tưởng nhất là nền tảng loT sẽ hỗ trợ các giao thức như MQTT, CoAP, AMQP, HTTP cũng như các giao thức truyền thông kế thừa chủ yếu được sử dụng cho các quy trình tự động hóa công nghiệp như Modbus TCP, Modbus RTU, Profibus, Profinet, EtherCAT, CAN, OPC-UA.

1.4 Mở rộng quy mô hệ thống và loại thiết bị khi có các yêu cầu thay đổi trong tương lai.

Khi các doanh nghiệp phát triển, các yêu cầu cũng vậy. Vì vậy, cần phải có sự kết nối giữa mọi thứ , bất kể phần cứng nào cũng được sử dụng. Thông qua kiến trúc bất khả tri, IoT Platform sẽ cung cấp khả năng tương tác và đảm bảo bằng chứng trong tương lai rằng các giao thức mới sẽ được hỗ trợ và dễ dàng tích hợp. Lợi thế cạnh tranh có thể đạt được nhờ một loạt các công cụ thúc đẩy khả năng tương tác xuyên suốt giải pháp IoT và giữa một hỗn hợp thiết bị không đồng nhất.

2. IoT Platform có thể giải quyết các vấn đề gì?

2.1 Những thách thức trong việc hiện thực hóa IoT có thể trở nên phổ biến

Quản lý phức tạp

Nhiều thách thức trong số này cuối cùng bắt nguồn từ vấn đề phức tạp được đề cập trước đó. Sự phức tạp này bắt nguồn từ một số yếu tố, ví dụ như:
Chuỗi cung ứng và hệ sinh thái bị phân mảnh
Tiêu chuẩn và công nghệ đa dạng.
Sự cần thiết phải thay đổi các quy trình kinh doanh hoặc tổ chức cơ bản.
Thiếu kinh nghiệm phát triển các sản phẩm và dịch vụ được kết nối
Môi trường pháp lý đôi khi không chắc chắn
Khó xác định lợi tức đầu tư

Tạo và duy trì kết nối đáng tin cậy

Việc tạo và duy trì các kết nối đáng tin cậy ngày càng trở nên quan trọng khi các hệ thống IoT được nhúng vào cơ sở hạ tầng quan trọng và các miền ca sử dụng chính. Có rất nhiều tiêu chuẩn và công nghệ kết nối để lựa chọn và điều này làm trầm trọng thêm những thách thức phức tạp được đề cập ở trên.

Nói chung, các nhà phát triển và triển khai IoT có bốn lớp công nghệ kết nối sau để lựa chọn: đường dây, SRW (bao gồm mạng chia lưới), không dây tầm xa (bao gồm mạng di động và mạng diện rộng công suất thấp) và vệ tinh. Trong mỗi lớp là nhiều công nghệ và tiêu chuẩn cụ thể.

Đảm bảo riêng tư và bảo mật dữ liệu

Khi các ứng dụng IoT thâm nhập vào ngành công nghiệp và xã hội, các ứng dụng này ngày càng tạo ra sự phụ thuộc quan trọng.

Các rủi ro do bảo mật IoT không đầy đủ thường như sau:

Đánh cắp dữ liệu từ hệ thống hoặc đánh cắp các vật phẩm quan trọng do thông tin thu được bất hợp pháp từ các hệ thống bị xâm nhập.
Nguy hiểm đối với sức khỏe và sự an toàn từ các hệ thống bị xâm nhập không hoạt động theo cách đã định.
Mất năng suất do các hệ thống bị xâm nhập không hoạt động theo cách đã định.
Mất quyền riêng tư đối với thông tin thu được từ hệ thống bị xâm nhập hoặc truy cập bất hợp pháp vào thông tin về hoạt động của hệ thống.
Không tuân thủ luật hoặc quy định do mất dữ liệu từ một hệ thống bị xâm nhập.
Danh tiếng bị tổn hại do mất dữ liệu nhạy cảm của khách hàng hoặc gây tổn hại cho khách hàng từ các hệ thống bị xâm phạm.

Bảo mật IoT phải được triển khai ở cấp thiết bị và trong hệ thống mạng, đám mây và hệ thống back-end của doanh nghiệp. Bảo mật phải được đảm bảo cho dữ liệu ở trạng thái nghỉ (dữ liệu được lưu trữ), dữ liệu đang sử dụng (trên một thiết bị) và dữ liệu đang chuyển động (dữ liệu được truyền qua mạng). Tuy nhiên, làm như vậy đặc biệt khó khăn đối với các ứng dụng IoT do một số yếu tố:

Kẻ tấn công thường có thể truy cập vật lý vào các thiết bị từ xa không được giám sát.
Các thiết bị và cảm biến không dây từ xa chạy bằng pin, chi phí thấp thường thiếu đủ sức mạnh xử lý để lưu trữ các cơ chế bảo mật máy khách-máy chủ truyền thống.
Các nhà phát triển thiếu kinh nghiệm liên quan đến các phương pháp hay nhất về an ninh mạng, vốn phổ biến tại các công ty chuyển từ các phương pháp tiếp cận công nghệ và mô hình kinh doanh truyền thống sang mô hình IoT.
Làm gia tăng các vectơ đe dọa do dịch vụ tấn công mở rộng khi số lượng và loại thiết bị và hệ thống từ xa tăng lên. Mã hóa tạo thành cơ sở chính để triển khai an ninh mạng IoT. Hệ thống an ninh mạng cố gắng đảm bảo:
Xác thực đảm bảo rằng thiết bị hoặc đối tượng được mô tả.
Tính khả dụng đảm bảo quyền truy cập vào thông tin và dịch vụ do thiết bị cung cấp.
Tính bảo mật đảm bảo tính riêng tư của dữ liệu trên thiết bị hoặc chuyển động giữa các thiết bị.
Tính toàn vẹn đảm bảo rằng thiết bị đang hoạt động và giao tiếp một cách đáng tin cậy.

Mặc dù các cơ chế mật mã có thể được thực hiện trong thiết bị từ xa trong phần mềm, ngày càng có nhiều sự công nhận rằng các hệ thống chỉ sử dụng phần mềm cung cấp mức độ bảo mật không đầy đủ. Hai cách tiếp cận dựa trên phần cứng chính đang được sử dụng: một là triển khai mật mã và các kỹ thuật bảo mật không gian mạng khác trong một bộ đồng xử lý bảo mật độc lập chạy cùng với bộ xử lý máy chủ chính và cách khác là triển khai các phương pháp này trong mạch phần cứng được thiết kế trực tiếp vào bộ xử lý máy chủ.

Sử dụng tối ưu dữ liệu

Một lĩnh vực phức tạp cụ thể cản trở thị trường IoT là việc quản lý và sử dụng tối ưu dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các thiết bị và cảm biến được kết nối. Sự phức tạp này thể hiện trong bảy lĩnh vực chính của việc sử dụng dữ liệu:

Bảo mật dữ liệu
Khối lượng dữ liệu
Đa dạng dữ liệu
Tốc độ dữ liệu
Phân tích dữ liệu
Kinh tế học dữ liệu
Hậu cần dữ liệu

Cho phép hệ sinh thái IoT mở

Hệ sinh thái mở và sự hợp tác xuyên dọc, chuỗi giá trị chéo là rất quan trọng trong IoT bởi vì phần lớn sự đổi mới và giá trị được đề xuất là do “kết hợp” (ví dụ: tích hợp) dữ liệu từ các nguồn khác nhau, từ dữ liệu máy móc và cảm biến được kết nối, phương tiện truyền thông xã hội và hệ thống ERP / CRM truyền thống để mở cơ sở dữ liệu của chính phủ.

Giả sử các mối quan tâm về bảo mật, quyền riêng tư và khuyến khích được giải quyết, hệ sinh thái mở cho phép chia sẻ dữ liệu giữa các nhà phát triển / triển khai chính (đã triển khai các máy và cảm biến được kết nối và sở hữu dữ liệu kết quả) và các nhà phát triển / triển khai thứ cấp (bên thứ ba sử dụng lại dữ liệu từ chính nhà phát triển / người triển khai vào các ứng dụng mới).

Các nhà cung cấp được hưởng lợi nhiều hơn nữa khi tham gia vào một hệ sinh thái mở, thành công bằng cách tận hưởng một thị trường tiềm năng lớn hơn có thể giải quyết được so với những gì họ có thể có khi cố gắng tự cung cấp giải pháp tích hợp theo chiều dọc.

2.2 IoT platforms là một giải pháp quan trọng

Không có bất kỳ bản sửa lỗi nhanh nào cho những thách thức mà thị trường IoT phải đối mặt. Chắc chắn, ít công ty có thể ảnh hưởng đáng kể đến các sáng kiến quy định chính. Tuy nhiên, các IoT Platform là một công cụ chính để cải thiện và khắc phục những thách thức được mô tả trong bài viết này. Chính xác thì “IoT Platform” là gì? Đây là một câu hỏi phức tạp do sự mơ hồ về cách sử dụng đa dạng của thuật ngữ này bởi vô số người chơi trong thị trường IoT.

IHS định nghĩa IoT Platform là “các gói phần mềm dựa trên đám mây và dựa trên tiền đề và các dịch vụ liên quan cho phép và hỗ trợ các dịch vụ IoT tinh vi”. Trong một số trường hợp, các IoT Platform cho phép các nhà phát triển ứng dụng hợp lý hóa và tự động hóa các tính năng phổ biến mà nếu không sẽ đòi hỏi thêm thời gian, công sức và chi phí đáng kể. Trong các trường hợp khác, IoT Platform cho phép doanh nghiệp quản lý hàng nghìn, hàng triệu, thậm chí hàng tỷ thiết bị và kết nối trên nhiều công nghệ và giao thức. Cuối cùng, trong một số trường hợp, phần mềm IoT cho phép các nhà phát triển kết hợp dữ liệu thiết bị và kết nối với dữ liệu ERP và khách hàng cụ thể của doanh nghiệp cũng như dữ liệu từ các nguồn của bên thứ ba như dữ liệu xã hội và thời tiết để tạo ra các ứng dụng IoT có giá trị hơn.

Bằng cách phân tích hàng chục nhà cung cấp thông qua các phương pháp nghiên cứu sơ cấp và thứ cấp, IHS đã phát triển phân loại các chức năng liên quan đến phần mềm bao gồm những gì IHS coi là toàn bộ IoT Platform. Ở cấp độ cao nhất, phân tích này cho thấy rằng một nền tảng phần mềm IoT sẽ kết hợp một số sự kết hợp của năm lĩnh vực chức năng sau đây. Mỗi điều này phải được giải quyết để phát triển, trên tàu, vận hành và quản lý một ứng dụng IoT:

Các dịch vụ trung tâm dữ liệu / đám mây hiện là một yếu tố quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ ICT nói chung khi ngày càng có nhiều tổ chức dựa vào tài nguyên lưu trữ dữ liệu và máy tính được lưu trữ. Amazon Web Services, Google và Microsoft là một trong những nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây lớn nhất trên toàn cầu. Điện toán đám mây là bắt buộc đối với các ứng dụng IoT.
Quản lý dữ liệu tập trung vào việc quản lý các luồng dữ liệu giữa các ứng dụng và từ góc độ không gian địa lý. Một khía cạnh quan trọng của điều này liên quan đến IoT là “kết hợp” dữ liệu từ máy móc và cảm biến với dữ liệu từ các hệ thống CRM / ERP truyền thống, cơ sở dữ liệu mở của chính phủ và phương tiện truyền thông xã hội.
Hỗ trợ ứng dụng đòi hỏi các công cụ hỗ trợ các nhà phát triển và triển khai IoT trong việc tạo mẫu, xây dựng, tích hợp và quản lý các ứng dụng IoT một cách nhanh chóng và hiệu quả. Các nền tảng hỗ trợ ứng dụng (AEP) thường được cung cấp trên cơ sở độc lập ngoài việc là một phần của IoT Platform lớn hơn. Về cơ bản, chúng cung cấp logic kinh doanh, chẳng hạn như khả năng xác định các quy tắc và cảnh báo, vốn phổ biến đối với hầu hết các ứng dụng IoT, cho phép nhà phát triển tập trung vào các khía cạnh khác biệt của ứng dụng duy nhất trên thị trường.
Quản lý kết nối được áp dụng đặc biệt trong bối cảnh các dịch vụ kết nối di động được xếp hạng, nhưng cũng cần thiết trong bối cảnh các mạng riêng, quy mô lớn. Ngoài vai trò là một phần của IoT Platform lớn hơn, các nền tảng quản lý kết nối (CMP) cũng được triển khai độc lập bởi các nhà khai thác di động và được cung cấp bởi các nhà cung cấp như Jasper và Ericsson. Vai trò chính của họ trong ngữ cảnh di động là: cung cấp cấp phép hàng loạt tự động từ xa cho các thiết bị hỗ trợ thẻ SIM trực tiếp bởi khách hàng, khắc phục sự cố từ xa, xác thực và bảo mật, lập hóa đơn và xếp hạng linh hoạt, quản lý ngưỡng và cảnh báo, quản lý kết nối trực tiếp bởi khách hàng (ví dụ: bật, tắt kết nối, tạm ngừng, v.v.) và tích hợp chức năng của nền tảng vào hệ thống quản lý doanh nghiệp hiện có của khách hàng thông qua giao diện lập trình ứng dụng (API) cũng như giao diện người dùng dựa trên web. Ngoài ra, vì hầu hết các kết nối IoT dành cho các thiết bị không phải di động, nên khả năng quản lý các công nghệ ngoài di động sẽ ngày càng trở thành một tính năng chính cho các IoT Platform.
Đám mây thiết bị / quản lý thiết bị thường được các nhà cung cấp thiết bị IoT (ví dụ: nhà cung cấp mô-đun và cổng / bộ định tuyến) cung cấp độc lập để tạo điều kiện và khuyến khích khách hàng sử dụng các thiết bị của nhà cung cấp này cho các ứng dụng IoT. Đám mây thiết bị thực hiện nhiều chức năng tập trung vào việc kiểm soát, chẩn đoán và tối ưu hóa thiết bị làm trung tâm.

Hình dưới đây đặt bộ sưu tập phần mềm và dịch vụ mà IHS gọi là “IoT Platform” ở trên vào bối cảnh của hệ sinh thái IoT lớn hơn. Điều quan trọng cần lưu ý là chức năng IoT Platform không được tiêu chuẩn hóa trên thị trường. Một số nhà cung cấp IoT Platform cung cấp một số, nhưng không phải tất cả, các thành phần được liệt kê bên dưới. Thông thường, chức năng đầy đủ của nền tảng được thực hiện với sự hỗ trợ của các đối tác hệ sinh thái đóng góp những phần quan trọng của câu đố.

Hình 2.1. Sơ đồ của một IoT platform. Nguồn: IHS

Mục đích chính của các IoT Platform là giảm sự phức tạp đã thảo luận ở trên cho các nhà phát triển, nhà cung cấp dịch vụ và người triển khai IoT. Hãy nghĩ về một tảng băng trôi; phần lớn khối băng chìm dưới mực nước. Tương tự, nhiều, nếu không phải là hầu hết, các ứng dụng IoT chia sẻ một tỷ lệ lớn chức năng cốt lõi. Các chức năng như quy tắc cho ngưỡng và cảnh báo, hỗ trợ đa giao thức, tải xuống phần mềm không dây và chẩn đoán từ xa hầu như giống nhau cho dù ứng dụng IoT là dịch vụ quản lý đội xe hay triển khai đồng hồ thông minh. Giống như phần nổi của tảng băng chìm, các khía cạnh của ứng dụng IoT thực sự độc đáo và khác biệt thường là một phần khá nhỏ của ứng dụng tổng thể.

Do đó, các IoT Platform cho phép nhà phát triển IoT tập trung vào giá trị khác biệt và duy nhất mà ứng dụng cung cấp và thuê ngoài các tính năng và chức năng phổ biến trong toàn ngành. Điều này rõ ràng làm giảm thời gian tiếp cận thị trường, đầu tư cần thiết và chuyên môn, và rủi ro.

3. Công nghệ của IoT Platform

3.1 Các phần của một IoT Platform

Hình 3.1. Các phần của một IoT Platform. Nguồn: kaaproject

Trong bốn lớp điển hình của ngăn xếp IoT, đó là vạn vật, kết nối, tính năng IoT cốt lõi, ứng dụng & phân tích, IoT Platform hàng đầu sẽ cung cấp cho bạn phần lớn chức năng IoT cần thiết để phát triển các thiết bị được kết nối của bạn và những thứ thông minh.

Các thiết bị của bạn kết nối với nền tảng, nằm trong đám mây hoặc trong trung tâm dữ liệu tại chỗ của bạn, trực tiếp hoặc bằng cách sử dụng cổng IoT. Một cổng trở nên hữu ích bất cứ khi nào các điểm cuối của bạn không có khả năng giao tiếp trực tiếp với đám mây hoặc chẳng hạn như bạn cần một số khả năng tính toán. Bạn cũng có thể sử dụng cổng IoT để chuyển đổi giao thức, chẳng hạn như khi các điểm cuối của bạn nằm trong mạng LoRaWan nhưng bạn cần chúng giao tiếp với đám mây qua MQTT.

Bản thân một IoT Platform có thể được phân tách thành nhiều lớp. Ở dưới cùng là cấp độ cơ sở hạ tầng, đây là thứ cho phép nền tảng hoạt động. Bạn có thể tìm thấy tại đây các thành phần để quản lý vùng chứa, nhắn tin nền tảng nội bộ, điều phối các cụm giải pháp IoT và các thành phần khác.

Lớp giao tiếp cho phép nhắn tin cho các thiết bị; nói cách khác, đây là nơi các thiết bị kết nối với đám mây để thực hiện các hoạt động khác nhau.

Lớp sau đại diện cho các tính năng IoT cốt lõi được cung cấp bởi nền tảng. Trong số những điều cần thiết là thu thập dữ liệu, quản lý thiết bị, quản lý cấu hình, nhắn tin và cập nhật phần mềm OTA.

Nằm trên các tính năng IoT cốt lõi, có một lớp khác, ít liên quan đến việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị mà là để xử lý dữ liệu này trong nền tảng. Có báo cáo, cho phép bạn tạo báo cáo tùy chỉnh. Có trực quan hóa để biểu diễn dữ liệu trong các ứng dụng của người dùng. Sau đó, có một công cụ quy tắc, phân tích và cảnh báo để thông báo cho bạn về bất kỳ điểm bất thường nào được phát hiện trong giải pháp IoT của bạn.

Quan trọng là, các IoT Platform tốt nhất cho phép bạn thêm các thành phần dành riêng cho ngành và các ứng dụng của bên thứ ba. Nếu không có sự linh hoạt như vậy, việc điều chỉnh IoT Platform cho một tình huống kinh doanh cụ thể có thể chịu thêm chi phí đáng kể và làm chậm trễ việc cung cấp giải pháp vô thời hạn.

Từ sơ đồ bên dưới, chúng ta thấy các thành phần quan trọng trong nền tảng Globiots – một IoT Platform do Daviteq phát triển.

Hình 3.2. Cấu trúc Globiots. Nguồn: Daviteq

3.2 Nền tảng đám mây IoT

Loại IoT Platform này cung cấp các khối xây dựng cốt lõi cho sản phẩm của bạn, bao gồm tiêu thụ, vận chuyển, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu. Như tên của nó, mục đích của họ là cho phép phát triển nhanh chóng ứng dụng của bạn bằng cách trừu tượng hóa sự phức tạp của việc xây dựng một giải pháp IoT.

Có hàng trăm nền tảng Internet of Things trên thị trường vì vậy có thể khó khăn khi tìm ra nền tảng nào để sử dụng. Nền tảng hỗ trợ ứng dụng có đủ loại, bao gồm:

Nền tảng công nghiệp
Nền tảng tiêu dùng
Nền tảng nhắm mục tiêu đến nhà phát triển
Nền tảng cấp cao hơn (kéo và thả), tốt cho việc tạo mẫu hoặc MVP
Nền tảng tập trung vào các ngành dọc cụ thể
Nền tảng tại chỗ so với Edge và nền tảng đám mây

3.3 Nền tảng phân tích IoT

Mục tiêu của một sản phẩm IoT không phải là thu thập dữ liệu. Nó là để cung cấp thông tin chi tiết hữu ích cho người dùng. Đó là lý do tại sao việc phân tích dữ liệu lại quan trọng (nếu không muốn nói là hơn) so với việc thu thập dữ liệu.

Hầu hết các nền tảng Đám mây đã bao gồm các công cụ phân tích, có thể đủ cho nhiều ứng dụng.

Nhưng nếu ứng dụng của bạn có các yêu cầu bổ sung liên quan đến trực quan hóa, xử lý dữ liệu, cặp song sinh kỹ thuật số, trí tuệ nhân tạo (A.I) hoặc học máy (ML), thì nền tảng phân tích IoT có thể đẩy nhanh sự phát triển IoT của bạn.

4. Làm thế nào để chọn IoT Platform phù hợp?

4.1 Lựa chọn một IoT Platform

Tích hợp công nghệ IoT vào một dự án có thể mở rộng đáng kể khả năng và chức năng của dự án đó. Nhưng điều này đòi hỏi nhiều quyết định liên quan đến cả phần cứng và phần mềm. Trong bài đăng trên blog này, chúng ta sẽ xem xét cách chọn IoT Platform nào phù hợp với bạn.

Khi lựa chọn một IoT Platform, có rất nhiều tiêu chí cần được xem xét.

Có sẵn ngôn ngữ và thư viện
Yêu cầu về giao thức nhắn tin
Bảo mật
Băng thông và dung lượng cho phép
Ứng dụng
Chi phí

Ngôn ngữ và thư viện

Tất cả phần mềm trên thị trường chắc chắn được tạo thành từ các lệnh duy nhất mà CPU thực thi, nhưng phần lớn thời gian, mã này được tạo tự động bởi các thư viện, vì vậy bạn có thể tập trung vào toàn bộ chức năng của chương trình. Rất có thể, bất kỳ IoT Platform nào có sẵn trên thị trường sẽ hoạt động với bất kỳ ngôn ngữ máy tính nào, nhưng các nhà phát triển nền tảng có thể đã tạo ra các thư viện hoạt động tốt hơn với các ngôn ngữ cụ thể.

Ví dụ: nếu bạn đã tạo một dự án bằng MicroPython và muốn sử dụng IoT Platform, bạn nên chọn một nền tảng đã tạo sẵn các thư viện được viết bằng MicroPython. Nếu không, bạn có thể phải tạo mã của riêng mình từ đầu!

Yêu cầu về giao thức truyền thông

Bất kỳ thiết bị nào được kết nối với internet và muốn gửi tin nhắn cho người khác (bao gồm cả IoT Platform) cần phải sử dụng giao thức được xác định trước. Có nhiều loại giao thức khác nhau trên thị trường, và HTTP và MQTT là một số loại phổ biến nhất. Do có nhiều giao thức, các IoT Platform có thể sử dụng các hệ thống nhắn tin khác nhau.

Bảo mật

Bảo mật là một vấn đề kỳ lạ và nó có thể tạo ra hoặc phá vỡ một dự án IoT một cách nhanh chóng. Một trong những vấn đề lớn nhất với bảo mật là sức mạnh xử lý và RAM thường cần thiết để thực hiện nó. Cũng giống như các giao thức nhắn tin, các thiết bị nhỏ hơn như PIC và Arduinos có thể gặp khó khăn trong việc thực hiện các tính năng bảo mật nâng cao, bao gồm chứng chỉ, giải mã và mã hóa. Điều đó không có nghĩa là không thể, nhưng nó có thể gây ra sự cố khi thiết bị của bạn hết RAM hoặc có thông lượng kém. Một số IoT Platform sẽ sử dụng các biện pháp bảo mật rất cơ bản, chẳng hạn như các khóa API cơ bản, nhưng những nền tảng khác có thể triển khai SSL và các hệ thống bảo mật dựa trên chứng chỉ phức tạp khác.

Băng thông và chi phí

Băng thông và mức cho phép sử dụng là rất quan trọng nếu bạn mong đợi dự án của mình truyền tải nhiều dữ liệu. Hầu hết các IoT Platform đều cung cấp một số loại dịch vụ miễn phí, nhưng các nền tảng khác nhau sẽ có ưu và nhược điểm. Một số có thể cung cấp lượng lớn dung lượng lưu trữ dữ liệu, nhưng chúng có thể giới hạn số lượng tin nhắn mỗi phút có thể được gửi, trong khi một số khác có thể có tốc độ luồng dữ liệu không giới hạn, nhưng chúng giới hạn số điểm dữ liệu tối đa có thể được lưu trữ. Các dịch vụ tương tự này cũng sẽ cung cấp các dịch vụ trả phí, cho phép băng thông và tốc độ nhắn tin cao hơn, nhưng các mức giá này có thể khác nhau đáng kể. Nếu bạn mong đợi dự án của mình phát triển, đây là điều bạn cần lưu ý.

Ứng dụng

Ứng dụng cũng có thể là một cân nhắc rất quan trọng vì một số môi trường có thể có các yêu cầu khác nhau. Các môi trường như lĩnh vực y tế sẽ yêu cầu độ tin cậy tuyệt đối nếu được sử dụng trong các môi trường quan trọng đối với cuộc sống nhưng nếu được sử dụng trong các thiết bị đơn giản như giám sát thiết bị đeo tay thì độ tin cậy không phải là vấn đề nhiều. Các thiết bị IoT trong lĩnh vực hậu cần (sản phẩm và đóng gói) có thể chỉ yêu cầu cực kỳ đơn giản và chạy trên một thiết bị RFID duy nhất mà khi được cấp nguồn có thể thông báo cho cơ sở dữ liệu về vị trí và tình trạng hiện tại của nó. IoT trong gia đình và doanh nghiệp sẽ không yêu cầu độ tin cậy hoặc đơn giản nhưng phải hoàn toàn xem xét tính bảo mật. Một ngôi nhà có các thiết bị giám sát tiềm ẩn cần phải xem xét nếu các thiết bị đó có thể bị lạm dụng từ xa thông qua các kết nối không an toàn.

4.2 Ưu và khuyết điểm của một số IoT Platform phổ biến

AWS IoT – Amazon

AWS là một trong những sản phẩm chính do Amazon tung ra, rất có lợi cho tổ chức để chuyển dịch vụ của họ vào đám mây. Đối với quan điểm kinh doanh, Amazon cung cấp một cách để tăng cơ hội kinh doanh tổng thể theo cách tốt hơn.

Hình 4.1. AWS-một trong những sản phẩm của Amazon. Nguồn: Amazon

Tuy nhiên, AWS cũng có một số ưu và nhược điểm:

Ưu điểm:

Tính linh hoạt cao
Khả năng mở rộng tức thì
Phát triển sản phẩm nhanh chóng
Quá trình chuyển đổi cơ sở hạ tầng kỹ thuật số miễn phí
Trả tiền theo tiêu chí định giá sử dụng

Nhược điểm:

Các giao dịch có thể có giá cao
Tốc độ và truy xuất thông tin có thể mất nhiều thời gian để tiến hành

Azure IoT – Microsoft

Microsoft Azure là một tập hợp các dịch vụ đám mây được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp trung bình. Nó được thiết kế để cung cấp cho mỗi doanh nghiệp quyền tự do xây dựng, quản lý và triển khai các ứng dụng trên mạng toàn cầu mà không buộc người dùng phải từ bỏ các khuôn khổ hoặc công cụ yêu thích của mình.

Dưới đây là những ưu điểm và nhược điểm cần cân nhắc, xem xét kỹ hơn về Microsoft Azure:

Ưu điểm:

Tính khả dụng cao
Hồ sơ bảo mật mạnh mẽ
Tùy chọn có khả năng mở rộng tốt
Giải pháp hiệu quả về chi phí cho ngân sách CNTT
Nhiều dự phòng để duy trì quyền truy cập dữ liệu
Sử dụng bất kì khuôn khổ, ngôn ngữ hoặc công cụ nào
Quyền truy cập vào các trình kết nối ứng dụng trong dòng sản phẩm Microsoft
Tự động hóa nhiều tác vụ lặp đi lặp lại
Xây dựng cơ sở hạ tầng kết hợp
Truy cập vào các dịch vụ A.I phong phú

Nhược điểm:

Cần có sự quản lý Azure để hiệu quả
Cần có kiến thức chuyên môn về nền tảng
Giới hạn tốc độ
Tính dễ tiếp cận cũng có thể là vấn đề

Globiots – Daviteq

Globiots là một IoT Platform hướng đến các ứng dụng công nghiệp do Daviteq phát triển từ năm 2012, dựa trên 17 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực đo lường và điều khiển công nghiệp.

Hình 4.2. Globiots là một IoT Platform hướng đến các ứng dụng công nghiệp do Daviteq phát triển từ năm 2012. Nguồn: Daviteq

Globiots là IoT Platform giúp khách hàng dễ dàng kết nối hệ thống máy móc, thiết bị, quy trình, con người, … để lưu trữ dữ liệu và giúp phân tích để đưa ra quyết định kịp thời.

Ưu điểm:

Tính sẵn sàng cao: Nền tảng được tích hợp sẵn để kết nối, lưu trữ và phân tích dữ liệu, với các giao diện bảng điều khiển và báo cáo có sẵn.
Rủi ro thấp: Mức độ rủi ro thấp, vì Globiots được mô-đun hóa và có kiến trúc mở rộng quy mô dễ dàng. Khách hàng có thể bắt đầu với một dự án nhỏ, nếu thành công có thể mở rộng quy mô dễ dàng.
Triển khai nhanh chóng: Chỉ với 2 bước đơn giản, bạn đã có thể có một hệ thống Smart Factory đơn giản, kết nối & cấu hình.
Dễ dàng vận hành và bảo trì: Việc triển khai hệ thống phần cứng và phần mềm được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng bằng cách sử dụng công cụ phần mềm trên Globiots, được thực hiện từ xa.
Kết nối mở: Phần cứng cho phép kết nối mở với nhiều chuẩn giao thức trong ngành như ModbusRTU, ModbusTCP, EthernetIP, Profibus, CCLink, ProfiNET, …
Giao diện linh hoạt: Giao diện điều hành Dashboard là loại có thể cấu hình được, giúp khách hàng có thể chủ động cấu hình theo ý mình.
Bảo mật: Công nghệ bảo vệ với xác thực nhiều lớp giúp dữ liệu an toàn
Dễ dàng mở rộng: Kiến trúc hệ thống thông minh cho phép khách hàng thêm thiết bị, thêm thông số, thêm giao diện, thêm chức năng phân tích, thêm người dùng, thêm tài khoản bất cứ lúc nào.
Kết nối quản lý: Dễ dàng kết nối với các hệ thống thông tin quản lý doanh nghiệp như ERP, CRM, …
Không phải lo lắng: Khách hàng không còn phải lo lắng về kết nối, truyền thông, máy chủ, lưu trữ dữ liệu, quản lý dữ liệu, phân tích dữ liệu, độ tin cậy và bảo mật. Khách hàng chỉ cần tập trung vào việc xây dựng ứng dụng.

5. Ứng dụng

Nhà máy thông minh: Một nhà máy thông minh sẽ được giám sát toàn diện về năng lượng, môi trường, sức khoẻ của máy móc, đến sản phẩm, nguyên vật liệu,…

Thành phố thông minh: Thời gian hoạt động và mức độ sẵn sàng của các trạm BTS là những yếu tố thành công chính trong ngành Viễn thông. Để tăng những yếu tố đó, cần có một hệ thống giám sát từ xa được kết nối thông minh. Hệ thống này giám sát từ xa tất cả các trạng thái của trạm BTS như Năng lượng, Nguồn điện, Nhiên liệu, Nhiệt độ, Độ ẩm, An ninh…. Một cảnh báo sẽ được kích hoạt và thông báo lại cho trung tâm hoặc nhóm dịch vụ để hành động ngay lập tức.

Hình 5.1. Lumitel sử dụng Globiots để giám sát từ xa các trạm BTS của họ. Nguồn: Daviteq

Vận chuyển thông minh: Giá nhiên liệu đang tăng lên từng ngày và là một trong những OPEX lớn nhất trong ngành vận tải. Vì vậy, quản lý tiêu hao nhiên liệu là một trong những hoạt động cần làm của mọi công ty vận tải. Hơn nữa, nó có thể giúp khách hàng phát hiện ngay lập tức các trường hợp mất cắp nhiên liệu. Giám sát nhiên liệu cho máy phát điện hoặc thiết bị nặng để đảm bảo chúng sẵn sàng hoạt động và ngăn chặn việc trộm nhiên liệu.

Hình 5.2. Vận chuyển thông minh. Nguồn: Daviteq

Cơ sở thông minh: Quản lý tiêu thụ năng lượng là rất quan trọng trong hầu hết các nhà máy công nghiệp và tòa nhà thương mại lớn. Nó ảnh hưởng đến chi phí vận hành, quy định về môi trường, hình ảnh công ty…

Trạm viễn thông thông minh: Thời gian hoạt động và mức độ sẵn sàng của các trạm BTS là yếu tố thành công chính trong ngành Viễn thông. Để tăng những yếu tố đó, cần có một hệ thống giám sát từ xa được kết nối thông minh. Hệ thống này giám sát từ xa tất cả các trạng thái của trạm BTS như Năng lượng, Nguồn điện, Nhiên liệu, Nhiệt độ, Độ ẩm, An ninh…. Một cảnh báo sẽ được kích hoạt và thông báo lại cho trung tâm hoặc nhóm dịch vụ để hành động ngay lập tức.

Sản phẩm kết nối thông minh: Không giống như các loại máy khác, sự sẵn sàng của máy phát điện dự phòng là điều quan trọng nhất. Do đó, một hệ thống từ xa sẽ liên tục theo dõi trạng thái của máy phát điện như điện áp pin, mức nhiên liệu, áp suất dầu, nhiệt độ làm mát… để đảm bảo máy phát điện của bạn luôn sẵn sàng và hoạt động tốt. Hơn nữa, nó có thể cho phép khách hàng khởi động / dừng từ xa. Chuyến đi bảo dưỡng cũng sẽ được giảm bớt.

Giải pháp giám sát đường ống: Giám sát sự ăn mòn của đường ống dẫn khí từ các bệ thượng nguồn đến các nhà máy sản xuất ở hạ nguồn là công việc quan trọng nhất đối với một công ty Gas. Tuy nhiên, các chuyến dịch vụ hàng tháng đến đường ống ngoài khơi sẽ làm cho OPEX tăng. Hệ thống giám sát ăn mòn từ xa được cài đặt để giúp khách hàng thu thập dữ liệu ăn mòn từ xa hàng ngày. Họ sẽ giúp các báo cáo phù hợp kịp thời với chi phí thấp nhất. Hệ thống có thể hoạt động với vệ tinh và mạng di động.

Hình 5.3. Giải pháp giám sát đường ống. Nguồn: Daviteq

Giải pháp giám sát sản xuất: Ngày nay, các nhà máy sản xuất hiện đại sẽ có hàng trăm hoặc hàng nghìn máy CNC hoặc robot để sản xuất hàng nghìn bộ phận hoặc sản phẩm mỗi ngày. Do đó, năng suất của máy / rô bốt, tình trạng sức khỏe của máy / rô bốt và hành vi vận hành của người lao động là những yếu tố then chốt nhất phải được theo dõi và kiểm soát trong giới hạn. Các hoạt động này sẽ giúp khách hàng tăng năng suất, hạ giá thành sản phẩm, mở rộng tuổi thọ máy rô bốt, nâng cao tay nghề của người lao động.

Hình 5.4. Cơ khí Bách Tùng sử dụng Globiots để giám sát sản xuất. Nguồn: Daviteq

6. Kết luận

Khi ngành công nghiệp và xã hội thay đổi theo những cách cơ bản do “dữ liệu hóa” được kích hoạt bởi Internet of Things, các IoT Platform, chẳng hạn như IoT Platform của Daviteq, sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện những thách thức để hiện thực hóa tầm nhìn này. Thị trường IoT đang chuyển đổi từ các giải pháp điểm riêng biệt sang cơ sở hạ tầng dữ liệu phổ biến và phổ biến. Các doanh nghiệp, viễn thông và các tổ chức chính phủ đều đang tận dụng các khả năng và chức năng mới của các ứng dụng IoT để tăng hiệu quả và cung cấp các đề xuất giá trị mới.

IoT Platform giúp loại bỏ sự phức tạp trong việc phát triển, triển khai và quản lý các ứng dụng IoT trong vòng đời ứng dụng từ nhà phát triển hoặc người triển khai (cho dù là doanh nghiệp, tổ chức chính phủ hay nhà điều hành). Hơn nữa, các IoT Platform cung cấp cho các nhà khai thác sự linh hoạt trong việc lựa chọn các phương pháp tiếp cận chiến lược khác nhau cho Internet of Things ngoài các cung cấp kết nối được quản lý đơn giản. IoT Platform giúp các nhà khai thác cung cấp các loại dịch vụ giá trị gia tăng khác nhau cho các nhà phát triển và triển khai cũng như các giải pháp IoT hoàn chỉnh, đầu cuối trực tiếp trên thị trường.

Nếu bạn muốn biết thêm chi tiết hoặc có câu hỏi liên quan đến bài viết, vui lòng liên hệ với chúng tôi tại info@daviteq.com.