Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị phục vụ đào tạo về IoT

Internet of Things (IoT) là một thành tố quan trọng của cuộc CMCN 4.0 (Ảnh minh hoạ)

Hiện nay, nhiều trường đại học trong nước như Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Bách khoa, Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh (TP. HCM), Đại học Quốc tế, Đại học FPT, Đại học Công nghệ TP. HCM… đã đưa môn học IoT vào chương trình đào tạo. Tuy nhiên, theo kết quả khảo sát một số chương trình đào tạo về IoT ở những trường hàng đầu ở TP.HCM cho thấy hiện chưa có đơn vị nào trong nước thực hiện nghiên cứu chế tạo và cung cấp cho thị trường sản phẩm về hệ thống IoT cho đào tạo. Các chương trình đào tạo về IoT chưa đầy đủ các nội dung đào tạo cơ bản và ứng dụng. Hầu hết các nhóm nghiên cứu tại các trường đều tập trung vào phát triển các giải pháp cho IoTs. Tuy nhiên, việc thiết kế chế tạo thiết bị cảm biến hỗ trợ cho việc phát triển hạ tầng kết nối mạng không dây chưa được quan tâm. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị cảm biến không dây theo chuẩn IEEE 802.XX hướng đến khả năng ứng dụng rộng rãi cho người sử là một yêu cầu cấp thiết. 

Nhận thấy điều đó, nhóm nghiên cứu bắt tay triển khai thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị phục vụ đào tạo về IoT”, với mục tiêu từng bước xây dựng hệ thống cơ bản cho đào tạo về IoT hướng ứng dụng trong công nghiệp; đồng thời đặt ra nhiệm vụ xây dựng hệ thống IoT cho đào tạo đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế, có khả năng phát triển và sáng tạo, phù hợp với điều kiện Việt Nam và có giá thành thấp hơn nhập ngoại từ 50% - 60%.

Mô hình hệ thống thực hành về IoT công nghiệp dự kiến, bao gồm các phần chính là: KIT thực hành có chứa Gateway và bộ điều khiển; các module cảm biến. Các thành phần của hệ thống có thể kết nối với máy tính, điện thoại di động, thực hiện dịch vụ điện toán đám mây hoặc điều khiển thiết bị bên ngoài. Với cấu hình này, hệ thống cho phép thực hành về IoT cơ bản như tìm hiểu về các module cảm biến không dây, Gateway, kết nối điều khiển và truyền thông, kết nối điện thoại di động. 

Để thực hiện những mục tiêu trên, nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát, nghiên cứu về chuẩn quốc tế ứng dụng cho IoT như Wifi, Zigbee, Bluetooth, Z - Wave, 3G, 4G, LoRa… Bên cạnh đó, nhóm cũng nghiên cứu cách thức kết nối IoT không dây; lựa chọn hệ điều hành mã nguồn cho hệ thống quản lý; nghiên cứu một số những phương pháp kết nối đa chiều, từ đó chế tạo sản phẩm cơ bản cho các KIT thực hành...

KIT thực hành cơ bản IoT-G. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

KIT cảm biến IoT-S​. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)

Sau 1 năm thực hiện, nhóm đã nghiên cứu và thiết kế thành công phần mềm cho hệ thống IoT. Cụ thể, mô hình được thiết kế chế tạo là IoT - T01 - Vielina bao gồm: KIT gateway IoT G, các KIT cảm biến IoT - S. Trong đó, trên các KIT sẽ được gắn các giao diện truyền thông WiFi, Zigbee, Bluetooth, Lora, 3G/GPRS, cho phép kết nối không dây các KIT với nhau và với máy tính; KIT IoT - S chứa 5 loại cảm biến gồm: nhiệt độ - độ ẩm, áp suất, trọng lượng, ánh sáng và mưa. 

Bên cạnh đó, nhóm thực hiện đề tài đã biên soạn 23 bài thực hành, bao gồm 05 bài thực hành về các module cảm biến IoT; 01 bài thực hành về KIT - Gateway cho thực hành IOT; 05 bài thực hành về kết nối module cảm biến với KIT thực hành IoT; 05 bài thực hành kết nối điện thoại thông minh với các KIT thực hành trong hệ thống; 02 bài thực hành về đóng gói và lưu trữ dữ liệu trên cơ sở điện toán đám mây. Ngoài ra, nhóm đã xây dựng được bản vẽ cơ khí, điện tử theo Tiêu chuẩn Việt Nam; Bộ phần mềm vận hành hệ thống và Bộ phần mềm cho đào tạo về IoT trên cơ sở phần cứng...