Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức

ThS. Tạ Quốc Ưng| 30/08/2021 09:20

Song song với sự phát triển nhanh của nền kinh tế và xã hội thì những hạn chế trong quản lý thành phố và đô thị truyền thống đang là một trong những vẫn đề lớn mà bất kỳ quốc gia nào cũng đều gặp phải. Khi đô thị hóa đạt được tốc độ toàn cầu thì các kết nối thông minh IoT cũng ngày càng gia tăng.

Việc xây dựng một nền tảng IoT cho đô thị thông minh (ĐTTM) đem lại nhiều thuận lợi cho các nhà quản lý và vận hành ĐTTM. Nhiều quốc gia đã dùng đến ĐTTM như một khái niệm mới trong phát triển thành phố và là con đường để phát triển thành phố xanh sạch đẹp, bền vững và an toàn. Bên cạnh những lợi ích mà nền tảng IoT trong ĐTTM mang lại thì nó tồn tại nhiều rủi ro và thách thức.

Xu hướng và ứng dụng IoT trong ĐTTM

Hiện nay, một lượng lớn thiết bị được sản xuất để hỗ trợ kết nối IoT. Điều này cho phép hàng loạt các công nghệ mới ra đời, làm gián đoạn các hoạt động mạng và nhiều chức năng quản trị. Xu hướng "IoT hữu cơ" này là kết quả của việc kích hoạt các khả năng hiện có. Một số doanh nghiệp (DN) khai thác công nghệ này bằng cách đi trước và đưa ra các sáng kiến IoT mà không có sự tham gia của các tổ chức quản lý nhà nước về CNTT, nhằm thu được lợi ích kinh doanh nhanh chóng. Các sáng kiến "IoT bóng tối" như vậy thường không đáp ứng được các yêu cầu phi chức năng, trùng lặp hoặc không thể duy trì, kết quả sẽ là mất năng suất, mất thông tin và mất cơ hội, trong khi tổ chức CNTT cần có khả năng quản lý để giải quyết các vấn đề phát sinh đồng thời nắm bắt các xu hướng IoT để đưa ra các chính sách hợp lý về xu hướng IoT 2021 - 2022.

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 1. — Hình1. Xu hướng lập kế hoạch IoT và xây dựng các đơnvị nhỏ trong ĐTTM

Các xu hướng IoT cho ĐTTM bao gồm:

(i) Các tổ chức và cơ quan quản lý nhà nước về CNTT đóng vai trò quan trọng trong các dự án chiến lược liên quan đến IoT.

(ii) Các tổ chức sẽ yêu cầu bộ phận CNTT của họ thể hiện sự sẵn sàng khi triển khai các dự án IoT. Chiến lược về kỹ thuật là công cụ chính để các chuyên gia kỹ thuật sử dụng để giải quyết các câu hỏi về năng lực hiện tại và trong tương lai. Ngoài ra, các tổ chức CNTT sẽ cần coi nhu cầu kinh doanh là "kim chỉ nam" khi áp dụng mô hình tham chiếu IoT vào trong quá trình xây dựng nền tảng IoT. Việc không liên kết các nỗ lực IoT của tổ chức với một kiến trúc mục tiêu dẫn đến sự đầu tư dàn trải về công nghệ, dư thừa và kém hiệu quả làm tăng chi phí, giảm chất lượng và chậm đổi mới.

(iii) Các mẫu thiết kế IoT sẽ ổn định vào năm 2022. Khi các tổ chức triển khai IoT để hỗ trợ các trường hợp sử dụng phức tạp và khắt khe hơn, các mẫu thiết kế mới đang xuất hiện. Trong năm 2022, các mẫu nền tảng thống nhất và điện toán biên sẽ trở thành phong cách triển khai mà tất cả các nhà cung cấp lớn dùng để hỗ trợ và tham khảo.

(iv) Chủ động giải quyết rủi ro và bảo mật sẽ tiếp tục là ưu tiên hàng đầu của các dự án IoT. Các vấn đề về rủi ro và bảo mật tiếp tục là một trở ngại lớn đối với việc áp dụng IoT. Giải quyết những lĩnh vực này sẽ là trọng tâm kế hoạch quan trọng trong năm 2022.

(v) Sẽ có nhiều kết nối thông minh trở nên phổ biến, nơi con người, máy móc và sự vật được kết nối và tích hợp sâu rộng dựa trên 5G + IoT.

(vi) Định hướng và phân tích dữ liệu cho các kết nối vật lý IoT trong công viên số thông qua tích lũy khối lượng dữ liệu lớn theo thời gian thực sẽ thúc đẩy sự thay đổi định lượng và định tính về dữ liệu từ đó đóng vai trò là nền tảng cốt lõi để xây dựng ĐTTM.

IoT trong chăm sóc sức khỏe thông minh: sử dụng robot để thay thế các y tá bàn nhận thông tin bệnh nhân, chúng đưa ra hướng dẫn và thông tin cho bệnh nhân. Việc ứng dụng công nghệ dữ liệu lớn và AI, giúp các bác sĩ sử dụng robot chẩn đoán khối u và có thể nhanh chóng đưa ra một hoặc nhiều chế độ điều trị cho bệnh nhân và cung cấp nguồn tài liệu có liên quan tới bệnh nhân với sự tham gia nhận xét và đánh giá của các bác sĩ. Các trung tâm phục hồi chức năng thông minh được triển khai, nơi bệnh nhân có thiết bị đeo có gắn cảm biến IoT như (đồng hồ đeo tay, kính mắt kết nối IoT) để thực hiện các bài tập phục hồi chức năng từ xa dựa trên hướng dẫn của các nhà vật lý trị liệu thông qua các cuộc gọi video.

IoT trong giao thông thông minh: Để cải thiện tắc nghẽn giao thông, một hệ thống giao thông thông minh tự động theo dõi có thể được triển khai với màn hình cho phép quan sát giao thông trên toàn thành phố theo thời gian thực thông qua các cảm biến IoT được lắp đặt trên Camera. Với hệ thống này, chính quyền có thể giám sát nhanh các con đường và trình điều khiển tắc nghẽn có thể chọn tuyến đường tối ưu dựa trên dữ liệu đã được thu thập. Ngoài ra ứng dụng có thể theo dõi xe buýt theo thời gian thực cho công dân, thông qua cài đặt màn hình LED (kết nối IoT) có thể biết thông tin về vị trí của xe buýt tiếp theo, giúp hành khách theo dõi hoạt động của xe buýt dễ dàng hơn.

IoT trong nước thải thông minh: Khi cải tạo hệ thống nước thải, bản đồ nước thải kỹ thuật số được tạo ra, làm cho người lao động dễ dàng duy trì và bảo dưỡng hơn. Ngoài ra, màn hình giám sát (được lắp cảm biến IoT cho phép kết nối IoT theo thời gian thực) được lắp đặt dưới nắp hố ga để liên tục theo dõi dòng chảy và chất lượng nước thải, do đó cải thiện khả năng đáp ứng vận hành, bảo dưỡng và thiên tai của hệ thống nước thải.

IoT trong logistics thông minh: Việc ứng dụng IoT vào trong quản lý biển số IoT, kiểm tra giám sát các xe tải qua video và các công nghệ thông minh khác trong việc xây dựng hệ thống kiểm tra xe tải di động thông qua thu thập và truyền thông tin về trung tâm kiểm tra tại chỗ. Trung tâm này có thể ghi nhật ký trong kết quả kiểm tra, để cải thiện chất lượng và hiệu quả kiểm tra và thúc đẩy chuyển tiếp hậu cần thông minh.

IoT trong chính phủ thông minh: Nhiều chính phủ đã sử dụng chính phủ điện tử vào trong quá trình hoạt động của DN, cho phép chính phủ tạo ra một mô hình quản lý điện tử dựa trên đám mây. Việc quản lý dựa trên ba cơ sở dữ liệu (CSDL) chính bao gồm: Cơ sở dữ liệu thông tin địalý,cơ sở dữ liệu thực thể pháp lý và CSDL dân cư, với phạm vi bảo hiểm của nhiều bộ phận, các chính phủ cung cấp kết nối IoT liền mạch theo thời gian thực tới sân bay, cảng biển cho phép hỗ trợ và xác minh hay xóa tự động các giao dịch thương mại như thủ tục hải quan không giấy tờ.

IoT trong mạng đường ống thông minh: Nhiều dự án giám sát hành lang đường ống quốc gia và một số dự án giám sát kỹ thuật ở một số nước đã dựa trên nhu cầu giám sát để lắp đặt cảm biến IoT dọc theo hành lang đường ống. Các công nghệ như IoT, kết nối di động, AI và dữ liệu lớn được kết hợp trong việc phát triển nền tảng quản lý thông minh cho hành lang đường ống quốc gia ở các nước này. Thông qua đó đã cải thiện đáng kể việc duy trì và sửa chữa điện, viễn thông, khí đốt và nước. Hệ thống này cũng phục vụ mục đích cứu trợ thảm họa và phòng chống động đất, ở một mức độ nào đó.

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 2. — Ảnh: riberasolutions

IoT trong bảo vệ môi trường thông minh: Thiết bị giám sát IoT để giám sát về nước, khí đốt và âm thanh được lắp đặt trong cộng đồng DN chủ chốt để thu thập dữ liệu thô nhằm sử dụng trong tương lai trong bảo vệ môi trường. Các thiết bị IoT này hoạt động trực tuyến 24 giờ mỗi ngày, theo dõi và thu thập dữ liệu theo thời gian thực về chất lượng nước, không khí và tiếng ồn. Dữ liệu sẽ được chuyển đến hệ thống bảo vệ môi trường thông minh để theo dõi và phân tích theo gian thực.

Xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM

1. Nền tảng IoT

"Làm thế nào để các thành phố có thể tạo ra giá trị từ IoT?" là một câu hỏi phổ biến từ các nhà lãnh đạo DN đang cố gắng hiểu về IoT, cơ hội cũng như thách thức. Internet vạn vật là một mạng lưới các đối tượng vật lý chuyên dụng ("mọi thứ") có chứa công nghệ nhúng để cảm nhận hoặc tương tác với trạng thái bên trong hoặc môi trường bên ngoài. Mong muốn thành công của IoT đến từ triển vọng có được sự hợp lực mới giữa các chiến lược kinh doanh kỹ thuật số và thế giới vật lý. Dữ liệu là trung tâm của giá trị IoT.

Các tổ chức có thể phân tích dữ liệu từ khách hàng hoặc người tiêu dùng để có được những hiểu biết sâu rộng về các hoạt động trong thế giới thực. Đổi lại, những thông tin chi tiết này có thể cung cấp thông tin về các chiến lược để cải thiện hoặc điều chỉnh hoạt động kinh doanh nhằm đáp ứng nhu cầu trong thế giới thực. Hơn nữa, IoT có thể cung cấp các lợi ích thông qua khả năng giao tiếp và hành động của chính nó. IoT có thể đưa ra cảnh báo để giúp thay đổi kế hoạch, sắp xếp lại kho hàng hoặc bắt đầu các hành động trong thế giới thực. Những khả năng này phù hợp với nhu cầu kinh doanh nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí, đồng thời tạo ra các dịch vụ kinh doanh mới trong ĐTTM (xem Hình 2).

Để xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM cần tập trung vào việc xây dựng, thử nghiệm và tích hợp nền tảng IoT của ĐTTM. Trước tiên cần phát triển nền tảng IoT cho ĐTTM bằng cách tích hợp thiết bị và các lớp giao tiếp. Sau đó làm tới lớp thông tin và lớp chức năng. Nếu cần thêm lớp xử lý quy trình (ví dụ: quản trị) (xem Hình 2).

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 3. — Hình 2. Ba lĩnh vực cơ bản để chuyển đổi IoT và phát triển lớp nền tảng IoT

Thiết lập quyền lãnh đạo: Các giải pháp IoT sẽ sửa đổi các quy trình cốt lõi và các chức năng kinh doanh quan trọng. Khi điện thoại di động hoặc đám mây được dùng phổ biến, các tổ chức có thể chọn các dự án thí điểm có khả năng chịu thất bại và bổ sung cho các dịch vụ kinh doanh.

Ngược lại, các giải pháp IoT thường sửa đổi các tài sản quan trọng về thời gian hoạt động, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng thông minh, lưới điện, dây chuyền lắp ráp và đội xe, nơi mà sự cố mất điện không chỉ gây khó chịu mà còn tốn kém. Các đổi mới IoT sửa đổi hoặc tạo ra các chức năng quan trọng đối với hoạt động và dịch vụ khách hàng - thường liên quan đến các tài sản đắt tiền và duy nhất mà không có phiên bản thử nghiệm. Các nhà đổi mới IoT cần có cách tiếp cận chủ động trong việc giải quyết các mối quan tâm của các bên liên quan trong rủi ro kinh doanh liên quan đến đổi mới IoT.

Thiết kế để thành công: Các giải pháp IoT rất phức tạp, ngay cả trong giai đoạn thử nghiệm của dự án. Môi trường cạnh bao gồm một số lượng lớn các điểm cuối phân tán, không đồng nhất. Mỗi loại điểm cuối sẽ có các yêu cầu giao tiếp, dữ liệu và tích hợp cụ thể. Chẳng hạn như các ứng dụng CRM và ERP hay ứng dụng phân tích. Do đó, các giải pháp IoT sinh ra các môi trường tích hợp, giao tiếp, điều phối và phân tích dữ liệu tinh vi. Không nên đánh giá thấp giá trị giao tiếp, tương tác trong trung tâm IoT.

Thực thi hiệu quả: Chìa khóa để thực hiện hiệu quả các dự án IoT không phải là tránh những rủi ro mà là cần có thông tin dự đoán và giải quyết chúng một cách chính xác và hiệu quả. Các CIO cần sử dụng mô hình nền tảng IoT như là một cơ hội để cải thiện quy trình và thực thi. Đồng thời tận dụng quá trình tích hợp IoT như một điểm tập hợp để thúc đẩy phân phối dữ liệu. Thực thi hiệu quả các chức năng kinh doanh khi cần mở rộng đến các hệ thống cốt lõi mà IoT được tích hợp vào hệ thống DN như hệ thống CRM, ERP hay hệ thống quản lý tài sản DN. Các giải pháp IoT không chỉ tác động đến các hoạt động đổi mới mà còn cả các ứng dụng cốt lõi của DN, làm tăng thách thức trong việc thực hiện mà không làm gián đoạn hoạt động kinh doanh.

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 4. — Hình 3. Năm bước thực hiện chiến lược kỹ thuật IoT và tích hợp thiết bị IoT

Tích hợp các thiết bị IoT

Bước đầu tiên trong quá trình phát triển nền tảng IoT cho ĐTTM là tích hợp các thiết bị IoT. Mục tiêu chính là thiết lập giao tiếp an toàn, đáng tin cậy giữa tất cả các thiết bị trên các cấp cạnh, nền tảng và cấp DN. Điều này sẽ tạo nền tảng để bạn có thể xây dựng các lớp thông tin và lớp chức năng. Việc tích hợp sẽ khác nhau giữa các nền tảng IoT, nhưng có một số nguyên tắc chung trong tích hợp các thiết bị IoT. Tham khảo Hình 3 về năm bước thực hiện chiến lược kỹ thuật IoT và tích hợp thiết bị IoT. Trong đó bước thứ nhất: là lên kế hoạch nhận dạng các nhóm kỹ năng và cam kết (trong bao gồm các hoạt động: nhận dạng kiến trúc IoT, xây dựng nhóm CoE, vận hành hợp tác kinh doanh, mở phòng thí nghiệm IoT, tìm kiếm rủi ra và các vấn đề an ninh).

Bước thứ hai: là định nghĩa kiến trúc mục tiêu bao gồm (kiến trúc cạnh, kiến trúc nền tảng, chiến lược tích hợp IoT, chiến lược phân tích, công nghệ và hàng tồn kho). Bước thứ ba: là xử lý phân phối và quản trị bao gồm (làm rõ các yếu tố thành công, đảm bảo cam kết, xem lại rủi ro và an ninh, chứng minh nó hoạt động, mô hình chi phí dự án). Bươc thứ tư là: phân phối giải pháp bao gồm (Xử lý phân phối, chế tạo thiết bị, đánh giá nhà cung cấp, kiểm tra ). Bước cuối cùng là: vận hành, quản lý và cải tiến bao gồm (chất lượng dịch vụ, cải tiến liên tục, vận hành tự động, giám sát và bảo dưỡng).

2. Xây dựng nền tảng IoT

Một ĐTTM thường được xây dựng và thúc đẩy bởi tất cả các cấp các nghành. Khi đưa ra một kế hoạch tổng thể để thực thi các thiết kế cần có các yếu tố chính sau đây:

Làm rõ mục tiêu: Các dự án xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM cần có các mục tiêu cụ thể liên quan đến sự phát triển của ĐTTM theo từng giai đoạn khác nhau trước khi bắt đầu và xây dựng các khung tiến trình và các tiêu chí phê duyệt có liên quan tại mỗi giai đoạn phát triển nền tảng IoT cho ĐTTM. Chỉ có mục tiêu rõ ràng và cấu hình theo một lịch trình đảm bảo trong quá trình triển khai đi đúng hướng và hiệu quả.

Phát triển một hệ sinh thái thông minh: Sự phát triển của một ĐTTM được kết nối IoT thông qua mạng 5G kêu gọi sự tham gia của nhiều bên liên quan trong thiết kế giải pháp. Do đó, các bên liên quan như chính phủ, DN, các tổ chức phi chính phủ, công dân cần hợp tác với nhau trong việc tạo ra một hệ sinh thái. Vì một ĐTTM thường yêu cầu nhiều công nghệ và kịch bản, chính quyền sẽ chịu trách nhiệm phối hợp kỹ thuật và tích hợp cơ bản, bao gồm cả kiến trúc hệ thống, quản trị dữ liệu, khả năng tương tác kỹ thuật và an ninh mạng, và để thống nhất lõi kiến trúc, kế hoạch thực hiện và tiêu chuẩn dữ liệu. Chính quyền điện tử bao gồm các giải pháp giúp cải thiện, tăng hiệu quả tương tác trong quản lý đô thị nhằm tối ưu chức năng của các đơn vị hành chính. Chính quyền điện tử phải gắn liền với việc số hóa các hoạt động và trực tuyến hóa các dịch vụ công.

Theo đó, toàn bộ quá trình tham gia và quyết định của người dân cùng người quản lý đều có thể thực hiện trực tuyến thông qua các thiết bị điện tử như điện thoại, máy tính. Cư dân thông minh bao gồm các giải pháp phát triển con người không chỉ về nâng cao trình độ học vấn và chất lượng đào tạo mà còn thúc đẩy tư duy sáng tạo và năng lực đổi mới, cũng như tăng cường tương tác, trao đổi để hướng đến một xã hội mở về thông tin. Môi trường thông minh bao gồm các giải pháp về năng lượng sạch, năng lượng tái tạo, quản lý mạng lưới điện tiêu thụ, giám sát ô nhiễm, giám sát chất thải, cấp thoát nước, các công trình, toà nhà thông minh, tiêu thụ ít năng lượng.

Cuộc sống thông minh bao gồm các giải pháp giúp nâng cao chất lượng sống của người dân về tiêu dùng (an toàn vệ sinh thực phẩm...), về lối sống (gắn kết cộng đồng, đời sống văn hoá đa dạng...), về an ninh (giám sát vi phạm, phát hiện tình huống khẩn cấp, phòng chống cướp giật...) và về y tế. Kinh tế thông minh bao gồm các giải pháp hợp tác, đầu tư, sản xuất, thương mại sáng tạo hiệu quả và thị trường lao động linh hoạt gồm cả trong và ngoài nước.

Giao thông thông minh bao gồm các giải pháp hướng đến xây dựng và phát triển một hệ thống giao thông, vận tải đồng bộ, kết nối an toàn, xanh và sạch giúp tiết kiệm chi phí, giảm tối đa khí thải. Tắc nghẽn giao thông là vấn đề nhức nhối tại các đô thị lớn, để giải quyết vấn đề này đô thị cần đáp ứng các điều kiện sau: hệ thống chỉ dẫn giao thông, dự báo tình trạng ách tắc giao thông gắn với đèn giao thông thông minh, chỗ đỗ xe gắn cảm biến, hệ thống chia sẻ ô tô, xe đạp, phương tiện giao thông công cộng...

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 5.

Chính sách xóa bỏ chướng ngại vật: Các bên liên quan khác nhau có liên quan đến sự phát triển của một ĐTTM, đòi hỏi chính quyền cần hài hòa lợi ích giữa các bên khác nhau về các chính sách, để giảm xung đột trong quá trình phát triển ĐTTM. Đây là lý do tại sao thiết kế và sử dụng công nghệ để cải thiện hoạt động của thành phố, nên là bước đầu tiên trong một sáng kiến ĐTTM. Để đưa ra một thiết kế hoàn chỉnh, trước tiên các nhà quản lý thành phố nên xác định ba mục tiêu cơ bản sau: nền kinh tế cạnh tranh hơn, phát triển thành phố bền vững hơn và chất lượng cuộc sống tốt hơn cho công dân.

Khả năng cạnh tranh về kinh tế là thu hút và giữ chân tài năng cho các DN, thúc đẩy sự đổi mới và tinh thần kinh doanh, và khuyến khích các lĩnh vực nhà nước và tư nhân cùng cung cấp dịch vụ ĐTTM và tài chính. Liên quan đến tính bền vững, tầm nhìn chung của các ĐTTM là bảo tồn tài nguyên năng lượng và tài nguyên thiên nhiên, tái chế tài sản và giảm lượng khí thải. Về chất lượng cuộc sống bao gồm các các dịch vụ về giao thông, sức khỏe, an ninh, giáo dục, được cung cấp với chất lượng dịch vụ cao hơn, hiệu quả hơn.

Framework cấp cao nhất của các ĐTTM bao gồm 7 lĩnh vực chính: vận chuyển, kinh tế, môi trường, cuộc sống, giáo dục, công nghệ và an toàn, với sáu yếu tố chính là: trí thông minh, tự chủ, tích hợp, thời gian thực, phổ biến và cởi mở. Theo framework này, các ĐTTM trong tương lai sẽ trở nên tích hợp nhiều hơn và hợp tác tốt hơn với giá trị tối đa. Bạn đọc có thể tham khảo chi tiết về nền tảng kết nối IoT trong ĐTTM Hình 4 dưới đây.

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 6. — Hình 4. Nền tảng kết nối IoT trong ĐTTM

Các ĐTTM khác với các thành phố truyền thống trong các nhà quản lý thành phố đó được hỗ trợ trong việc ra quyết định, quản lý tốt và phản ứng nhanh, do đó cải thiện khả năng cạnh tranh của thành phố và ĐTTM, nhờ bảy yếu tố chính sau:

Thứ nhất là yếu tố thông minh khi ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI): Trong một ĐTTM, AI đưa ra quyết định hỗ trợ cho con người. Hiện tại, công nghệ AI đã được thực hiện trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như tài chính, y học và bảo mật, với các kịch bản ứng dụng đa dạng hơn sẽ đến. Trong các ĐTTM trong tương lai, AI sẽ đưa ra phần lớn quyết định, thay vì con người, với các công nghệ như phân tích dữ liệu lớn.

Thứ hai là yếu tố độc lập tự chủ: Trong một ĐTTM, những thứ được kết nối với nhau, chẳng hạn như Camera thông minh và đèn đường thông minh, hoạt động độc lập mà không có sự kiểm soát của con người. Dữ liệu phân tán làm cho trí thông minh của những thứ để tự vận hành. Ứng dụng của 5G + AI cho phép mọi thứ phân tích dữ liệu mà họ thu thập và thực hiện các chức năng được điều chỉnh theo các kịch bản khác nhau.

Thứ ba là yếu tố tích hợp: Trong một ĐTTM, tất cả các công nghệ chung đều được tích hợp và các công nghệ ứng dụng mới được kết hợp với các kịch bản cụ thể.

Thứ tư là yếu tố thời gian thực: Trong một ĐTTM, thông tin, quyết định và hành vi thậm chí có thể đáp ứng với những thay đổi trong môi trường theo thời gian thực, điều này sẽ tăng hiệu quả và giải quyết vấn đề độ trễ trong các thành phố truyền thống. Với 5G, vấn đề độ trễ sẽ biến mất vì công nghệ mạng này khắc phục các nhược điểm của các công nghệ mạng cũ.

Thứ năm là yếu tố mọi nơi mọi lúc: Trong một ĐTTM, nơi mọi thứ được kết nối thông qua mạng 5G, thông tin có thể được thu thập, truyền và sử dụng bất cứ nơi nào bất cứ lúc nào.

Thứ sáu là yếu tố chia sẻ và cởi mở: Trong một ĐTTM, thông tin mở để chia sẻ sẽ trở thành định mức cho mọi người dễ dàng truy cập và chia sẻ. Thứ bảy là yếu tố công nghệ: yếu tố công nghệ là một trong bảy yếu tố quan trong nền tảng kết nối IoT trong nền tảng trong ĐTTM. Để tham khảo chi tiết về kiến trúc tổng thể nền tảng IoT cho ĐTTM cần xem xét kỹ các framework: Framework quản lý kiến thức, framework xử lý kinh doanh và framework xử lý kỹ thuật IoT trong ĐTTM (xem Hình 5).

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 7. — Hình 5. Kiến trúc tổng thể nền tảng IoT cho ĐTTM

3. Thuận lợi trong xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM

Nền tảng IoT cho ĐTTM là một nền tảng hỗ trợ ứng dụng cho phép chính phủ, các tổ chức phi chính phủ các DN và công dân xây dựng các sản phẩm, dịch vụ và ứng dụng IoT đảm bảo an toàn tới hàng triệu thiết bị. Chúng cho phép xây dựng giải pháp IoT tới khách hàng với nhiều ngành khác nhau bao gồm viễn thông, sản xuất và nhiều nghành công nghiệp IoT. Nền tảng IoT cho ĐTTM có thể cung cấp nền tảng ứng dụng cho nhiều trường hợp sử dụng, bao gồm theo dõi tài sản, giám sát thiết bị công nghiệp, môi trường thông minh và theo dõi các quan hệ.

Tất cả các thành phần từ máy tính cạnh đến trải nghiệm người dùng cuối có thể làm việc cùng nhau để chuyển đổi dữ liệu thành các giải pháp IoT phù hợp. Triển khai logic thiết bị cạnh bằng chức năng tính toán cạnh. Giảm sự phụ thuộc vào kết nối và lọc dữ liệu trước khi gửi lên đám mây. Sắp xếp dữ liệu và thiết bị với các tính năng gắn thẻ và mô hình thiết bị. Cung cấp bảo mật bằng các giao thức mã hóa TLS và các khóa truy cập và có thể thu hồi đối với từng thiết bị. Thu thập, so sánh, báo cáo và phản hồi dữ liệu theo thời gian thực hoặc tích hợp máy tính xách tay để xử lý dữ liệu và phân tích sâu. Trực quan hóa thông tin bằng cách sử dụng biểu đồ, bản đồ và nhật ký để tác động đến các quyết định kinh doanh.

Nền tảng IoT cho phép đẩy nhanh sự phát triển và giải pháp IoT phức tạp với công cụ và quy trình làm việc trực quan kéo, thả. Có thể thích ứng liền mạch với các yêu cầu kinh doanh luôn thay đổi. Không những thế, nền tảng IoT cho ĐTTM có thể chuyển đổi dữ liệu thô thành trải nghiệm người dùng nội bộ hoặc khách hàng về khả năng xem trải nghiệm. Cho phép tạo các ứng dụng để nhiều khách hàng thuê. Nhanh chóng tạo các tên miền, ứng dụng hoặc báo cáo được gắn thương hiệu. Cho phép DN nhỏ và vừa tiếp cận thị trường với các ứng dụng IoT trên nền tảng IoT cho ĐTTM.

4. Thách thức trong xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM

Thách thức trong xây dựng ĐTTM: Hạ tầng đô thị của ta phát triển thiếu sự đồng bộ giữa quy hoạch xây dựng đô thị và các công trình viễn thông thụ động. Ngoài ra, hạn chế trong vấn đề ngầm hóa các mạng cấp thông tin, sử dụng chung cơ sở hạ tầng viễn thông... dẫn tới tình trạng mạnh ai nấy làm, chỉ chú trọng đến việc xây dựng nhà ở đơn thuần mà không quan tâm đến vấn đề kết nối lại với nhau. Phần nhiều chủ đầu tư các tòa nhà, khu đô thị hiện cũng chưa xây dựng được bộ phận quản trị chuyên trách về công nghệ thông tin (có thể do thiếu nguồn đầu tư hoặc không quan tâm) để vận hành hệ thống quản lý thông tin, truyền dẫn trong tòa nhà.

Theo nhiều chuyên gia cả trong nước và quốc tế, thách thức lớn nhất đối với việc xây dựng, quy hoạch lên những “ĐTTM” là vấn đề về nhận thức, vì nếu không nhìn trước được xu hướng phát triển của “đô thị thông minh” và sự phát triển của công nghệ sẽ ra sao, để đáp ứng nhu cầu thực tế trong 5 - 10 năm tới thì chất chất lượng sống của người dân khó được cải thiện. Và các đô thị của Việt Nam khó có thể theo kịp được sự phát triển hiện đại, thông minh của các đô thị trên thế giới. Để thực sự tạo ra “đô thị thông minh” tại Việt Nam thì bài toán đặt ra chính là sự kết nối các giải pháp của các tòa nhà, khu đô thị với nhau. Bởi nếu chỉ phát triển rời rạc, lẻ tẻ từng giải pháp thì sự “thông minh” chỉ giới hạn trong những ứng dụng công nghệ của các nhà cung cấp khác nhau, và như thế sẽ khó có thể mà tạo được những “ĐTTM”.

Thách thức trong xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM: ba thách thức mà các nhà quản lý thành phố phải giải quyết sớm trong quá trình xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM là: phát triển lòng tin của các bên liên quan, lựa chọn chiến lược kỹ thuật phù hợp và thực hiện chiến lược đó. Các giải pháp Internet of Things (IoT) phức tạp về mặt tổ chức và kỹ thuật, đòi hỏi quan hệ đối tác mới trên các nhóm CNTT, công nghệ vận hành, kinh doanh và hỗ trợ. IoT cũng liên quan đến việc áp dụng chéo các công nghệ mới.

(i) Sử dụng nhiều và đa dạng các kịch bản nền tảng kết nối IoT cho ĐTTM đụng chạm tới nhiều khía cạnh và hoạt động của thành phố nên rất dễ dàng mất tập trung trong quản lý và vận hành.

(ii) Mô hình kinh doanh không rõ ràng liên quan đến nhiều công nghệ và nhiều người tham gia nên phức tạp khi tính chi phí và cấu trúc bên tham gia không rõ ràng khi trả tiền, khó truyền cảm hứng trong sự hợp tác xã hội.

(iii) Khó thực hiện đồng bộ trong phát triển ĐTTM bao gồm nhiều mặt trận, khó thực hiện toàn bộ theo tốc độ đô thị hóa khi có sự thay đổi giữa các vùng miền.

(iv) Hiện tượng silo thông tin trong phát triển ĐTTM thiếu tiêu chuẩn hóa về kỹ thuật, không chia sẻ thông tin và tài trợ giữa các cơ quan thực thi. Còn thiếu các chính sách ban hành cụ thể khi thực hiện nền tảng IoT cho ĐTTM. Phát triển ĐTTM thiếu tiêu chuẩn hóa kỹ thuật, không chia sẻ thông tin và nguồn lực trong số các cơ quan thực thi. Bên cạnh đó tồn tại nhiều rủi ro như: khi xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM trên quy mô lớn có thể sẽ có các khoản đầu tư lớn hơn nhiều và mang theo rủi ro cao hơn nhiều. Rủi ro về kỹ thuật chưa được phát triển như điểm cuối, cổng mạng, nền tảng trung tâm, phần mềm phân tích biên và các công nghệ IoT khác chưa được phát triển.

Xây dựng nền tảng IoT cho đô thị thông minh - Thuận lợi và thách thức - Ảnh 8. — Ảnh: sensus.com

Nhiều tổ chức có thể triển khai IoT quá nhanh mà không xem xét tất cả các rủi ro, thách thức tích hợp và chi phí phát sinh từ sự non kém về kỹ thuật. Rủi ro về các thị trường sản phẩm phụ trợ ví dụ như nền tảng và điện toán biênvẫn chưa hợp nhất. Rủi ro về các mẫu kiến trúc mới sẽ tạo ra thách thức về quy hoạch. Rủi ro về quản lý khi các giải pháp kết nối IoT trong mạng và điểm cuối gia tăng.

Kết luận

Các thành phố khác nhau sẽ phát triển các mô hình ĐTTM khác nhau và được xây dụng nền tảng IoT cho ĐTTM khác nhau, nhiều khái niệm và mô hình kinh doanh cho ứng dụng sáng tạo vẫn còn mới và sẽ cần phải được xác nhận trước khi áp dụng trên quy mô lớn. Mỗi thành phố có đặc điểm riêng, các ngành công nghiệp khác nhau có các nhu cầu và cách thức giải quyết vấn đề khác nhau trong việc xây dựng nền tảng IoT cho ĐTTM được hỗ trợ công nghệ mạng 5G. Điều này đòi hỏi các nhà quản lý đô thị, kỹ sư IoT, các nhà thiết kế mạng của các thành phố, các đô thị, các tòa nhà, các khu công nghiệp, các công viên thông minh và các nhà mạng cung cấp dịch vụ viễn thông cần có sự hợp tác với các bên liên quan để phát triển các giải pháp phù hợp, thay vì sao chép từ kinh nghiệm cũ. Do đó, cách tiếp cận từ dưới lên đối với phát triển ĐTTM dựa trên các

Tài liệu tham khảo

[1]. Advanced Platform Development with Kubernetes Enabling Data Management, the Internet of Things, Blockchain, and Machine Learning. By Craig Johnston, Copyright © 2020 by Craig Johnston, ISBN-13 (pbk): 978-1-4842-5610-7 ISBN-13 (electronic): 978-1- 4842-5611-4

[5]. An Introduction to IoT Analytics by Harry G. Perros, First edition published 2021 by CRC Press 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300, Boca Raton, FL 33487-2742 and by CRC Press 2 Park Square, Milton Park, Abingdon, Oxon, OX14 4RN © 2021 Harilaos G Perros CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, LL.

(Bài viết đăng ấn phẩm in Tạp chí TT&TT số 8 tháng 8/2021)