Texas Instruments: Top 6 thử thách phải đối mặt với IoT – và cách mà chúng tôi vượt qua chúng

iot_blog1-jpeg-2460x0

Smart home, kết nối với xe hơi, nhà máy thông minh, trái tim của các kỹ thuật thông minh này nằm ở mạng kết nối của các thiết bị được biết đến với cái tên Internet of Things (IoT).

IoT đang được tập trung hết sức. Với ước lượng có khoảng 50 tỷ ‘things’  kết nối với môi trường xung quanh và Internet vào năm 2020. Vì vậy có một thử thách trước mắt chúng ta là: làm cách nào để khiến IoT trở nên dễ dàng sử dụng, chi phí thấp và hiệu quả cao?

Chúng tôi đã hỏi một vài chuyên gia hàng đầu về IoT để hỏi về làm cách nào vượt qua những thử thách trên, với việc tập trung vào từng đối tượng : khách hàng, công nghiệp và automotive IoT (IoT và xe hơi):

1.     Tiết kiệm năng lượng là tối quan trọng

Đối với các IOT phát triển từ một thị trường thích hợp cho một mạng lưới rộng khắp kết nối hầu như mọi khía cạnh của cuộc sống của chúng ta. Có rất nhiều các thiết bị được kết nối trong IoT là những node chứa  vi điều khiển (MCU), cảm biến, thiết bị không dây và các actuator thu thập dữ liệu. Trong nhiều trường hợp, các node này sẽ có pin  hoặc hoàn toàn không và chỉ thu thập năng lượng từ môi trường. Đặc biệt về lĩnh vực công nghiệp, những node này được đặt ở những nơi khó tiếp cận hoặc không cho phép vào. Điều này có nghĩa là chúng phải có khả năng hoạt động hằng năm chỉ với một viên pin đồng xu.

“Lắp đặt, bảo trì và sửa chữa pin rất khó và tốn kém, và một vài nơi trong nhà máy, chúng rất nguy hiểm” Harsha nói, người đã nghiên cứu nhiều về không dây và sạc pin năng lượng thấp “Mục tiêu của chúng tôi là khác hàng sẽ không phải thay thế pin trong suốt quãng đời của thiết bị”

Harsha và đội ngũ của anh đã khám phá ra phương pháp để chế tạo những viên pin rất nhỏ tồn lại lâu bằng tuổi thọ của sản phẩm chúng cấp nguồn:

  • Nguồn Solar (pin năng lượng mặt trời) – đặt ở nơi có ánh sáng trong nhà hoặc ngoài, thu thập dù là nhỏ nhất năng lượng từ nguồn sáng đã có thể đạt hiệu quả rất lớn.
  • Thay đổi nhiệt độ – Năng lượng có thể được thu thập từ sự chênh lệch nhiệt độ môi trương xung quanh giữa bên trtong và bên ngoài một đối tượng nào đó trong nhà máy, như một đường ống mang chất lỏng nóng so với nhiệt độ không khí bên ngoài.
  • Rung – Trong môi trường công nghiệp, năng lượng có thể được thu thập từ những rung động của máy móc trong nhà máy.
  • Tần số Radio (RF) – ví dụ, sử dụng sóng radio từ Wi-Fi trong nhà bạn có thể tạo ra một năng lượng nhỏ nạp và pin của một IoT node.

“Mục tiêu của việc kéo dài thời lượng pin từ 10 đến 20 phần trăm. Trong khi các thiết bị điện tử tiêu dùng có xu hướng bị thay thế rất nhanh, kỹ thuật IoT trong công nghiệp lại có thời gian lâu hơn nhiều. Bằng cách sử dụng năng lượng thu thập để mở rộng thời lượng pin, một viên pin có thể sống từ 20 đến 30 năm cho đến khi node có thể cần được thay thế. Và trong một vài trường hợp, năng lượng thu thập có thể nuôi node mà không cần tới pin” Harsha nói.

2.     Cảm biến là cần thiết

Nếu không có cảm biến, không phải là IoT. Toàn bộ hệ hệ thống IoT bắt đầu với những cảm biến, một thiết bị nhỏ hoặc các node đo đạc bất cứ điều gì và tạo ra dữ liệu gửi chúng đến một node khác hoặc là cloud. Để biết liệu trên một cánh cửa của nhà bạn đóng chưa, nhớt xe của bạn đang cần thay không hoặc một bộ phận thiết bị trên dây chuyền sản xuất có bị lỗi, cảm biến sẽ thu thập những thông tin quan trọng này.

“Cảm biến đóng vai trò quan trong khi muốn cần thực hiện một quyết định, và có thể không cần thiết con người tham gia vào” Jason nói, một chuyên gia về cảm biến dòng. “Nếu thứ gì đó rơi xuông đường dây băng tải, một cảm biến giúp phát hiện nó là đối tượng nào, nặng bao nhiêu, đường dây băng tải có nóng lên không…Ví dụ, phân tích dòng trong động cơ có thể cho bạn biết sức khỏe của động cơ đó và có thể phát sinh lỗi không. Có tất cả những gì bạn cần cho việc điều khiển trong nhà máy, và cảm biến sẽ làm điều này. Khi bạn cung cấp dữ liệu trên nền tảng thời gian thật, nó cho ta rất nhiều dữ liệu quan trong tác động lên mọi thứ”

Bởi vì có rất nhiều dữ liệu thu thập từ các cảm biến, đặc biệt trong công nghiệp IoT (IIoT), Jason thấy được nhu cầu về những sáng chế trong cảm biến trên phần mềm nhiều như trên phần cứng.

“Khi bạn nhận rất nhiều thông tin, điểm nào là thông tin quan trong và cái nào là không liên quan? Phần còn thiếu để làm điều này đó là những thuật toán. Khi các giải thuật đó đặt ở những nơi và có thể được hỗ trợ rất nhiều trên các nhà máy, chúng có thể thay đổi quá trình sản xuất. Không gian để sản xuất có thể được thu gọn lại. Nhà máy có thể nhỏ hơn và hiệu quả hơn” ông nói.

3.     Các giải pháp kết nối: Đơn giản hóa phức tạp là cấp bách

Khi dữ liệu cảm biến được thu thập ở những node năng lượng thấp, chúng phải được gửi đi đâu đó, đi qua một gateway, là điểm giữa của Internet/cloud và các node khác trong hệ thông IoT

Ngày nay, có nhiều phương án có dây và không dây để kết nối cái thiết bị trong một trường hợp thống nhất hay trong những nhu cầu khác nhau. Mỗi một chuẩn và kỹ thuật kết nối (khoảng 14 chuẩn hiện tại) có những mục đích giá trị, nhưng để có thể kết hợp tất cả các chuẩn từ Wi-Fi Bluetooth® đến Sub-1 GHz đến Ethernet lại là một bài toán khó.

“Vì sự đa dạng của sản phẩm và điều cần thiết để thêm các kết nối đến quá nhiều sản phẩm khác nhau, hầu hết chúng đều chưa kết nối với Internet, nhu cầu được đặt ra là phải có giải pháp kỹ thuật phức tạp để khiến chúng dễ dàng hơn. Đó là một mảng lớn mà chúng tôi phải làm ngày nay” Gil nói, nhà điều hành chiến lược maketing cho IoT.

4.     Quản lý kết nối cloud là then chốt

Khi dữ liệu đi qua một gateway, hầu hết các trường hợp là đi thẳng tới cloud nơi mà dữ liệu sẽ được phân tích, xem xét và đưa ra quyết định. Giá trị của IoT đến từ những dữ liệu đang chạy trên các service của cloud. Giống như các kết nối, service của cloud cũng có rất nhiều phương án – nó là điểm phức tạp nữa của thế giới IoT.

“Có nhiều và đa dạng các nhà cung cấp dịch vụ cloud, và không có tiêu chuẩn nào cho việc các thiết bị kết nối và được quản lý trên cloud” Gil nói “Để định vị được nhu cầu của khách hàng và sử dụng nhiều service của cloud, chúng tôi đã phát triển một hệ sinh thái IoT cloud lơn nhất với khoảng hơn 20 cloud providers được tích hợp các giải pháp kỹ thuật của TI”

Gil tin rằng việc ứng dụng IoT đang phát triển nhanh hơn vì các kỹ thuật cloud là khả thi và hiệu quả kinh tế. Nhưng việc cần làm là đơn giản hóa điều phức tạp cho sự lớn mạnh của IoT trong tương lai.

5.     Bảo mật là tối quan trong cho việc ứng dụng rộng rãi

Gil nhận thấy bảo mật toàn bộ hệ thống là rào cản lớn nhất cho việc áp dụng rộng rãi của IoT. Với nhiều thiết bị trở nên ‘smart’ (thông minh), nó sẽ có thể tìm tàng lỗ hỗng bảo mật. Đội ngũ của chúng tôi đang tìm kiếm giải pháp những phần cứng có cơ chế bảo mật cao nhất trong khi vẫn giữ chúng nhỏ, chi phí thấp và ít tốn năng lượng. Điểm quan trong nhất, chúng tôi đang hết sức tìm cách tích hợp các protocol (giao thức) có bảo mật và các phần mềm bảo mật để việc hiện thực bảo mật trở nên đơn giản cho khách hàng.

“Chúng tôi đang làm giảm các rào cản để thêm vào khả năng bảo mật cao cấp vào các sản phẩm IoT” Gil nói.

6.     IoT cần trở nên dễ dàng hơn cho các developer ít kinh nghiệm

Trước đây, kỹ thuật IoT chủ yếu được dành cho các công ty về kỹ thuật. Nhưng ngày nay – và tương lai về sau –  IoT sẽ dành cho cả trong công nghiệp với nền tảng kỹ thuật giới hạn.

Ví dụ, một công ty sản xuất vòi phun. Cho đến bây giờ, các kỹ sư điện có thể chưa bao giờ làm việc tại một công ty sản xuất vòi phun vì nó không cần thiết. Nhưng nếu công ty muốn tạo ra vòi hòa sen kết nối Internet, đầu tư nhân lực và thời gian sẽ là rất đáng kể. Vì vậy, các kỹ thuật IoT phải dễ dàng hơn để thêm vào những sản phẩm hiện tại và tương lai mà không cần đến những kỹ sư về mạng hay bảo mật trong phòng làm việc.

“Những công ty này không cần đến sự đầu một công ty kỹ thuật về Internet để học về kỹ thuật, vì giờ đây họ có thể có những kỹ thuật đó từ TI” Gil nói.

Trong khi ngày càng nhiều thứ trong cuộc sống đang được kết nối, và giống như IoT tiếp tục nảy nở, có rất nhiều việc cần phải làm. Với Tiers cũng giống như Gil, làm việc chăm chỉ xứng đáng với thời gian và công sức bỏ ra đến cuối cùng.

“Về triển vọng lớn để cải thiện cuộc sống của chúng ta – từ mọi góc cạnh. Điều này bao gồm sự thoải mái người dùng và cuộc sống trong nhà chúng ta, xe hơi và những nhà máy làm việc hiệu quả để cuối cùng là tạo ra một thế giới tốt hơn” ông ấy nói.

Theo TI Blog.

Comments

linhkienbachkhoa

Comments