Bài dự án kết thúc học phần: Ứng dụng IoT trong xử lý ô nhiễm không khí ở Hà Nội môn Năng lực số ứng dụng | Học viện Ngân hàng

HỌC VIỆN NGÂN HÀNG KHOA KẾ TOÁN- KIỂM TOÁN ..………… ……………....
BÀI DỰ ÁN KẾT THÚC HỌC PHẦN
MÔN: NĂNG LỰC SỐ ỨNG DỤNG NHÓM 5
ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IoT TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Ở HÀ NỘI
Giảng viên hướng dẫn: NGÔ THÙY LINH Danh sách sinh viên: Họ tên sinh viên Mã sinh viên Nguyễn Ngọc Lan Hương 26A4023115 Trần Thị Thảo 26A4020868 Nguyễn Thị Cẩm Tú 26A4021343 Hoàng Thanh Xuân 26A4021355 HỌC VIỆN NGÂN HÀNG KHOA KẾ TOÁN- KIỂM TOÁN ……………… ……………....
BÀI DỰ ÁN KẾT THÚC HỌC PHẦN
ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IoT TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Ở HÀ NỘI
Giảng viên hướng dẫn: NGÔ THÙY LINH Danh sách sinh viên: Họ tên sinh viên Mã sinh viên Tỷ lệ đóng Phân công góp nhiệm vụ Nguyễn Ngọc Lan Hương 26A4023115 25% Chương 2 Trần Thị Thảo 26A4020868 25% Chương 3 Nguyễn Thị Cẩm Tú 26A4021343 25% Chương 1 Hoàng Thanh Xuân 26A4021355 25% Chương 2, tổng hợp word MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.....................................................................................................1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................2 1.1.
CÁC KHÁI NIỆM VỀ IoT...............................................................2 1.1.1.
Định nghĩa IoT..............................................................................2 1.1.2.
IoT từ góc nhìn kĩ thuật................................................................2 1.1.3.
Phân loại IoT.................................................................................2 1.1.4.
Các khái niệm liên quan................................................................2 1.2.
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA IoT................3 1.2.1.
Sự xuất hiện của IoT.....................................................................3 1.2.2.
Những dấu mốc quan trọng khác.................................................4 1.2.3.
Đặc điểm chung về IoT..................................................................4
CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG VỀ ỨNG DỤNG IoT VÀO XỬ LÝ Ô
NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI, VIỆT NAM.................................6 2.1.
Ứng dụng IoT trong xử lý ô nhiễm không khí trên thế giới..........6 2.1.1.
Thành phố London và dự án Breathe London.............................6 2.1.2.
Hệ thống giám sát trực tuyến chất lượng không khí ở Seoul......8 2.1.3.
Chính quyền thành phố Paris sử dụng BreezoMenter................9 2.2.
Ứng dụng IoT vào xử lý vấn đề ô nhiễm không khí ở Hà Nội.....10 2.2.1.
Thực trạng ô nhiễm không khí ở Hà Nội...................................10 2.2.2.
Những khó khăn trong việc áp dụng IoT tại Hà Nội.................12 2.2.3.
Những tiềm năng trong việc áp dụng IoT tại Hà Nội................13
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP ĐỀ ỨNG DỤNG IoT Ở HÀ NỘI.......................14 3.1.
Xây dựng bản đồ chất lượng không khí........................................14 3.2.
Thiết kế kiến trúc và cơ sở hạ tầng có quy mô lớn và có bảo mật.14 3.3.
Một số giải pháp cụ thể ở Hà Nội...................................................15
KẾT LUẬN........................................................................................................17
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................18 LỜI CAM ĐOAN
Nhóm 5 chúng em xin giới thiệu với thầy và mọi người đề tài: “Ứng dụng
IoT trong xử lý ô nhiễm không khí ở Hà Nội” Chúng em chọn đề tài này vì nhận
thấy được tính thiết thực và thực trạng ô nhiễm môi trường nói chung và ô
nhiễm không khí nói riêng vẫn luôn là vấn đề nóng của toàn cầu.
Chúng em xin cam đoan rằng những nội dung được trình bày trong bài
tập lớn môn Năng lực số ứng dụng này hoàn toàn là do bản thân chúng em thực
hiện, tất cả các nội dung của đề tài là kết quả nghiên cứu của chúng em và
không phải là kết quả sao chép từ bất kì bài tập lớn nào có trước đó.
Bài tập lớn được thực hiện với sự hỗ trợ và tham khảo từ các tài liệu, giáo
trình liên quan đến đề tài có trích nguồn rõ ràng.
Trong quá trình thực hiện đề tài này vẫn còn có nhiều thiếu sót nhưng
những nội dung trình bày trong bài tập lớn này là biểu hiện kết quả của chúng
em đạt được dưới sự hướng dẫn của giảng viên Ngô Thùy Linh Chúng em cảm ơn ạ.
Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2023 Các thành viên nhóm LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin cảm ơn trường Học viện Ngân hàng đã đưa bộ
môn Năng lực số ứng dụng vào chương trình đào tạo cũng như các thầy cô
giảng dạy, những người đã hướng dẫn và chỉ bảo phương pháp học tập, nghiên
cứu, các kỹ năng quan trọng giúp chúng em hoàn thành bài tập lớn này một cách tốt nhất.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Ngô Thùy Linh, giảng viên
lớp Năng lực số ứng dụng đã đồng hành cùng sinh viên lớp K26KTB trong học
phần Năng lực số Ứng dụng và tận tình hướng dẫn chúngem hoàn thành bài tập
lớn kết thúc học phần này. Do chưa có nhiều kinh nghiệm nên bảnbáo cáo sẽ
không tránh được những thiếu sót, kính mong cô nhận xét, góp ý để bản báocáo
của chúng em được hoàn thiện, đầy đủ hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn! LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã mang đến những ảnh hưởng to lớn
cho toàn thế giới. áp dụng công nghệ thông tin vào đời sống ngày càng trở nên
phổ biến, đem lại hiệu quả đáng kể
IoT – internet of things là một khía cạnh của sự tiến công nghệ thông tin
được khai thác rất nhiều, được thể hiện rõ rang trong các vấn đề đời sống, cụ thể
là vấn đề xử lí ô nhiễm môi trường. Người dân trên thế giới nói chung và ở Việt
Nam nói riêng luôn gặp nhiều khó khan trong việc làm sao để khắc phục được
những hậu quả do ô nhiễm không khí mang lại. Và từ những khó khan đó, việc
áp dụng công nghệ để giải quyết trở thành một cách tiếp cận tất yếu. Song,
không phải quốc gia nào cũng có thể hiểu rõ được tiềm năng phát triển của công
nghệ hay IoT. Các quốc gia bao gồm cả Việt Nam cần đào sâu vào việc nghiên
cứu và phát triển IoT, đặc biệt trong quá trình xử lí không khí ô nhiễm – một
trong những vấn đề cấp thiết hiện nay.
Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang trên đà phát triển
mạnh mẽ, lợi ích mà IoT mang lại đã đóng góp rất lớn cho việc giải quyết các
vấn đề trong đời sống, nổi bật là xử lí không khí ô nhiễm ở nhiều nơi trên thế
giới, trong đó có Việt Nam. Đây được coi là biện pháp quan trọng, phù hợp với
xu thế phát triển hiện nay. Nhằm nâng cao nhận thức của mọi người về tiềm
năng của công nghệ thông tin nói chung và IoT trong lĩnh vực xử lí ô nhiễm
không khí nói riêng, chúng em chọn đề tài “Ứng dụng IoT vào trong xử lí ô
nhiễm ở Hà Nội”. Nội dung bài viết sẽ giúp người đọc hiểu được khái niệm,
thực trạng, lợi ích và hạn chế cũng như các giải pháp, kiến nghị được đưa ra cho sự phát triển của IoT
Trong quá trình làm bài, do điều kiện thực tế IoT đang trong giai đoạn
phát triển có nhiều biến đổi cùng với khả năng tìm kiếm của bọn em, việc lấy
thông tin chính xác tuyệt đối còn nhiều hạn chế. Do vậy, chúng em mong giảng
viên có thể góp ý, bổ sung, quan tâm và giúp đỡ cho bài làm của chúng em hoàn thiện hơn.
Nhóm em xin trân trọng cảm ơn! 1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. CÁC KHÁI NIỆM VỀ IoT 1.1.1. Định nghĩa IoT
IoT( Internet Of Things) là một kịch bản của thế giới, 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.
IoT là một trong những yếu tố quan trọng của cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ 4 của thế giới
1.1.2. IoT từ góc nhìn kĩ thuật
IoT là một hệ thống bao gồm các thiết bị máy tính, máy móc cơ khí và kĩ
thuật số, vật thể, động vật hoặc con người có liên quan với nhau được cung cấp
các mã nhận dạng duy nhất và khả năng truyền dữ liệu qua mạng mà không yêu
cầu tương tác giữa con người với nhau hoặc con người tương tác với máy tính 1.1.3. Phân loại IoT
IoT có thể chia làm 3 loại :
Những vật cảm biến thu thập và gửi thông tin
Những vật cảm biến tiếp nhận và tác động thông tin
Những vật cảm biến làm cả 2 điều trên
Một số hệ điều hành dành cho IoT trong tương lai: RIOT OS ARM Mbed OS Windows 10
Hệ điều hành nhúng của Apple VxWorks Nucleus RTOS Google Brillo Integri
1.1.4. Các khái niệm liên quan
IoT Platform là một hệ thống phần mềm, cung cấp các công cụ và
dịch vụ hỗ trợ cho việc triển khai, quản lý, giám sát và tích hợp các thiết bị
IoT . IoT Platform giúp kết nối, quản lý, xử lý dữ liệu và cung cấp giải pháp cho các ứng dụng IoT 2
IoT Gateway là cầu nối giữa các thiết bị IoT (cảm biến, thiết bị, hệ
thống) và mạng internet. Dữ liệu được truyền lên mạng internet sẽ đi qua
gateway này. IoT gateway thông thường là một thiết bị phần cứng, chịu
được mọi môi trường khắc nghiệt, hỗ trợ các chuẩn kết nối cục bộ như:
Bluetooth, WiFi, BLE, Zigbee, Z-Wave, 6LoWPAN, NFC, WiFi Direct,
GSM, 3G 4G LTE, LoRa, NB-IoT và LTE-M…Một số cảm biến có thể tạo
ra hàng ngàn dữ liệu. Do đó, bộ vi xử lý của IoT Gateway sẽ sử lý dữ liệu tại
môi trường biên trước khi gửi đến bộ xử lý trung tâm. Việc xử lý tại môi
trường biên sẽ giảm thiểu khổi lượng dữ liệu cần chuyển sau đó xử lý trên đám mây.
Network infrastructure là cơ sở vật chất và công nghệ cần thiết để
xây dựng và duy trì một hệ thống mạng.
Nó bao gồm các thành phần cơ bản như máy chủ (servers), thiết bị
mạng (network devices), cáp mạng (network cables), hệ thống điều khiển
mạng (network control systems) và phần mềm quản lý mạng (network management software).
Cloud Computing là mô hình dịch vụ cho phép người truy cập tài
nguyên điện toán dùng chung (mạng, server, lưu trữ, ứng dụng, dịch vụ)
thông qua kết nối mạng một cách dễ dàng, mọi lúc, mọi nơi, theo yêu cầu.
Tài nguyên điện toán đám mây có thể được thiết lập hoặc hủy bỏ
nhanh chóng bởi người dùng mà không cần sự can thiệp của Nhà cung cấp dịch vụ".
Service-Creation and Solutions Layers là bộ phân tích và xử lí dữ
liệu giúp đưa các sản phẩm và giải pháp IoT ra thị trường một cách nhanh
chóng và tận dụng được hết giá trị của việc phân tích các dữ liệu từ hệ thống và tài sản đang có sẵn
Trạm quan trắc không khí (môi trường không khí xung quanh) là
một tổ hợp máy móc, thiết bị có khả năng đo đạc, phân tích chất lượng thành
phần môi trường không khí xung quanh bằng phương thức tự động, liên tục
và truyền trực tiếp dữ liệu về trung tâm quản lý, phục vụ công tác quản lý
nhà nước về bảo vệ môi trường
1.2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA IoT
1.2.1. Sự xuất hiện của IoT 3
Kỷ nguyên Internet of Things trong sản xuất bắt đầu được xây dựng vào
năm 1968, khi kỹ sư Dick Morley đã chế tạo ra một trong những đột phá quan
trọng trong lịch sử sản xuất:Bộ điều khiển lập trình logic (PLC). Cho đến thời
điểm hiện tại, thiết bị này vẫn là bộ phận không thể thay thế trong dây chuyền
tự động hóa và các robot công nghiệp trong nhà máy.
Tới năm 1999, đây là cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển IOT.
Kevin Ashton, Giám đốc Phòng thí nghiệm tự động nhận diện thuộc Đại học
Massachusetts – Hoa Kỳ đã đưa khái niệm Internet of things (IoT) vào bài diễn
thuyết của mình để mô tả thế hệ cải tiến tiếp theo của công nghệ theo dõi RFID
(bộ thiết bị nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến thường được sử dụng nhiều
trong siêu thị để chống trộm cắp). Đây cũng là lần đầu tiên khái niệm IoT được sử dụng.
Năm 2016, xuất hiện khái niệm IIoT – IoT trong sản xuất. Khi khái niệm
về IoT được sử dụng nhiều hơn trong sản xuất, một khái niệm khác liên quan
cũng được ra đời – Industry Internet of Things (IIoT) – Internet vạn vật trong công nghiệp.
1.2.2. Những dấu mốc quan trọng khác
1983: Ethernet được tiêu chuẩn hóa
1989: Tim Berners-Lee tạo ra giao thức giao tiếp chung và không
trạng thái Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
1992: TCP/IP cho phép PLCs kết nối với máy tính
2002: Amazon Web Services phát hành, và điện toán đám mây bắt
đầu được đưa vào sử dụng
2006: OPC Unified Architecture (UA) thúc đẩy các kết nối an toàn
giữa các thiết bị, nguồn dữ liệu và các ứng dụng
2006: Các thiết bị chuyên dụng dần dần trở nên phổ biến và có giá
trị kinh tế hơn. Các thiết bị cũng được thiết kế và sản xuất với kích
thước nhỏ hơn, sử dụng năng lượng pin hoặc năng lượng mặt trời;
Từ 2010 đến nay: Các cảm biến có giả các phải chăng hơn, thúc
đẩy việc sử dụng rộng rãi các thiết bị này trong mọi mặt của đời sống.
1.2.3. Đặc điểm chung về IoT 4
- Tính không đồng nhất: Vì các thiết bị trong IoT có phần cứng khác nhau
cũng như network khác nhau. Nhờ vào sự liên kết của các network mà các thiết
bị giữa các network có thể tương tác với nhau.
- Tính kết nối liên thông (interconnectivity): Với hệ thống IoT thì bất cứ
một điều gì, vật gì hay máy móc gì cũng có thể được kết nối với nhau thông qua
mạng lưới thông tin và cả cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể.
- Những dịch vụ liên quan đến “Things”: Hệ thống IoT sẽ có khả năng
cung cấp các dịch vụ liên quan đến “Things”. Ví dụ như bảo vệ sự riêng tư và
nhất quán giữa Physical Thing và Virtual Thing. Để cung cấp được dịch vụ này
đòi hỏi cả công nghệ phần cứng và phần mềm sẽ phải thay đổi.
- Có quy mô lớn: Sẽ có một số lượng lớn các máy móc, thiết bị được
quản lý và giao tiếp với nhau. Số lượng này lớn hơn rất nhiều so với số lượng
máy tính kết nối Internet hiện nay.
- Có thể thay đổi linh hoạt: Trạng thái của các loại máy móc, thiết bị điện
tử có thể tự động thay đổi ví dụ như ngủ, thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí
thiết bị thay đổi, tốc độ thay đổi…
Các yêu cầu đối với hệ thống IoT
- Có kết nối dựa trên sự toàn diện - Khả năng công tác - Khả năng quản lí
- Khả năng tự quản của network - Khả năng bảo mật
- Các khả năng dựa vào vị trí - Dịch vụ thoả thuận
Một số ứng dụng cơ bản của IoT - Liên lạc thông qua
- Quản lí hệ thống kiểm soát an wifi,3G ninh - Quản lí môi trường
- Quản lí toàn bộ những thiết bị
- Quản lí hệ thống máy móc
cá nhân thông qua việc đồng bộ
- Quản lí hệ thống mua sắm trực tuyến 5
CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG VỀ ỨNG DỤNG IoT VÀO XỬ LÝ
Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI, VIỆT NAM
2.1. Ứng dụng IoT trong xử lý ô nhiễm không khí trên thế giới
Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã đưa xã hội loài người phát triển một
cách vượt bậc và nhanh chóng. Xã hội thông minh được đóng góp 1 phần không
nhỏ của Internet of things - vạn vật kết nối. Nó trở thành một công cụ quan
trọng trong việc phải đối mặt với những thách thức mang tính toàn cầu, nổi bật
có thể kể đến vấn đề nghiêm trọng là ô nhiễm không khí. Tình trạng ô nhiễm
không khí toàn cầu, đặc biệt là những thành phố tập trung đông dân cư- những
điểm nóng trên toàn thế giới có thể kể đến như Bắc Kinh (Trung Quốc), Tokyo
(Nhật bản), New York (Mỹ), Hà Nội (Việt Nam).
Nhận thấy sự cấp bách của vấn đề toàn cầu trên, nhiều thành phố lớn trên
thế giới đã sử dụng tính năng tuyệt vời mà IOT mang lại để cải thiện tình trạng
ô nhiễm không khí theo nhiều phương pháp khác nhau 2.1.1.
Thành phố London và dự án Breathe London
Dự án Breathe London được thí điểm triển khai vào tháng 7/2018 do cơ
quan Đại London (GLA) nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu C40. Dự án kết
hợp công nghệ quan trắc hiện đại với các phương pháp phân tích dữ liệu mới để
đo lường các chất ô nhiễm độc hại tại hàng nghìn địa điểm trên khắp TP. London
Với công nghệ và nghiên cứu cảm biến tiên tiến, Breathe London bao
gồm 3 hợp phần, với mục đích là nâng cao nhận thức cho cộng đồng về mức độ ô nhiễm không khí:
Lắp đặt 100 bộ cảm biến chất lượng không khí với chi phí thấp
trên các cột đèn, tòa nhà trên địa bàn thành phố, liên tục truyền các thông số và
dữ liệu đo được về cơ quan quản lý của TP (chủ yếu là để đo khí NO2 và PM2.5);
Sử dụng những chiếc ô tô có trang bị các cảm biến di động của
Google Street View để đo mức độ ô nhiễm không khí trên các tuyến đường
khác nhau (những chiếc xe thuộc Dự án Street View của Google có bộ camera 6
chuyên dụng được đặt trên nóc xe, ghi lại thông tin địa lý và hình ảnh tại những nơi chúng đi qua)
Trang bị các túi đeo bên trong có thiết bị cảm biến cho học sinh,
giáo viên mang theo nhằm theo dõi chất lượng không khí trên con đường từ
nhà đến trường. Các thiết bị cảm biến có kích thước nhỏ gọn, cách lắp đă •t, vâ •n
hành và bảo trì đơn giản nên có thể sử dụng ở nhiều nơi. Mạng lưới này giúp
chia sẻ các thông tin, dữ liệu quan trắc công khai theo thời gian thực trên các
ứng dụng điện thoại để tất cả mọi người dễ dàng theo dõi.
Với các tính năng bao quát, dự án đã cung cấp một bản đồ chi tiết về các
điểm ô nhiễm không khí trên địa bàn thành phố để lãnh đạo thành phố và người
dân có bức tranh tổng thể về thực trạng môi trường không khí trên địa bàn. Qua
đó, xác định được các điểm nóng, đánh giá tác động của các biện pháp, chính
sách bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu, góp phần nâng cao nhận
thức của người dân và lập kế hoạch quản lý môi trường không khí của TP trong tương lai.
Và thành quả là trong năm đầu tiên, quá trình quan trắc bằng các thiết bị
thuộc Dự án Breathe London được tiến hành cùng lúc với việc triển khai Vùng
phát thải cực thấp (ULEZ) đầu tiên trên thế giới ở Trung tâm London. Đến năm
thứ hai, Dự án đã mở rộng phạm vi hoạt động của mạng lưới các thiết bị quan
trắc và đã ghi lại được những thông tin dữ liệu cho thấy ảnh hưởng của đại dịch
COVID-19 đối với môi trường không khí tại London. Dự án đã xây dựng các
quy trình, thuật toán phân tích theo hướng đảm bảo chất lượng và kiểm soát
chất lượng (QA/QC), từ đó cho thấy việc tận dụng hiệu quả các kỹ thuật quan
trắc mới với chi phí thấp. Nó cho phép đánh giá các điểm nóng ô nhiễm và các
biện pháp can thiệp về mặt chính sách thông qua lắp đặt 100 thiết bị quan trắc
cảm biến tĩnh, kết hợp với xe quan trắc di động liên tục, tiến hành đo lặp đi lặp
lại gần 600km trên nhiều con đường khác nhau, giúp lập ra bản đồ ô nhiễm không khí ở London.
Các nhà hoạch định chính sách, cộng đồng có thể sử dụng dữ liệu của Dự
án để yêu cầu những người gây ô nhiễm phải chịu trách nhiệm và phải có các
giải pháp bảo vệ môi trường không khí tại địa phương. Ngoài ra, Dự án cũng
tạo ra một hệ thống cơ sở dữ liệu về môi trường không khí đồ sộ, truy cập mở, 7
với mức độ chi tiết chưa từng có về chất lượng không khí ở London và cung
cấp thông tin cho cộng đồng trên nền tảng ứng dụng Breathe London.
Bên cạnh đó, thành phố cũng đang có một mạng lưới các trạm quan trắc
chất lượng không khí liên tục và hiệu suất cao, chi phí cao, được sử dụng để
đánh giá sự tuân thủ các quy định pháp luật. Mạng lưới này đóng vai trò là “tài
liệu tham khảo” tuyệt vời để nghiên cứu độ tin cậy và chính xác của các thiết bị
cảm biến có chi phí thấp hơn. Xác thực các phương pháp đo với chi phí thấp
hơn so với thiết bị quan trắc trước đây là một mục tiêu quan trọng của Breathe
London nhằm nhân rộng mô hình này sang các TP khác. Bằng cách thu thập dữ
liệu nhanh hơn, các thiết bị cảm biến có thể đạt được các tính năng nâng cao
như hiệu chuẩn từ xa. Dữ liệu từ các thiết bị này được cung cấp đầy đủ hơn, dễ
theo dõi hơn, góp phần làm thay đổi nhận thức của cộng đồng về ô nhiễm không
khí và đề xuất những giải pháp giảm thiểu ô nhiễm hiệu quả.
Bài học được rút ra trong suốt quá trình thực hiện Dự án thí điểm, nhóm
chuyên gia của Dự án đã tổng hợp những bài học và các kiến thức khoa học
quan trọng về cách thiết lập, duy trì, sử dụng dữ liệu từ hệ thống quan trắc môi
trường có chi phí thấp hơn. Họ đã xây dựng một bản hướng dẫn cụ thể giúp các
thành phố khác có thể tiếp cận với các phương pháp quan trắc môi trường
không khí mới. Theo bản hướng dẫn này, có 5 lợi ích mà việc sử dụng thiết bị
quan trắc mới có thể giúp các thành phố giảm thiểu ô nhiễm không khí
Xác định được rõ mục tiêu và thời gian hành động
Dễ dàng tìm thấy những điểm nóng về ô nhiễm môi trường
Đủ dữ liệu để đánh giá tác động của những biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí
Nâng cao được nhận thức của cộng đồng
Cung cấp một công cụ để thông báo thông tin, dữ liệu chất lượng không khí 2.1.2.
Hệ thống giám sát trực tuyến chất lượng không khí ở Seoul
Seoul đã triển khai một mạng lưới cảm biến rộng lớn trên khắp thành phố
để đo lường chất lượng không khí tại nhiều điểm khác nhau. Các cảm biến để
phục vụ mạng lưới được đặt những nơi đông dân cư như khu vực đô thị, công
viên hay các khu vực công nghiệp. 8
Hệ thống sử dụng nó để đo lường các chất ô nhiễm: khí NO2, SO2, CO2,
và các hạt PM2.5, PM10. Các nút IoT được kết nối thông qua các mạng không
dây điều đó nhằm giúp người dân dễ dàng truy cập cũng như giúp hệ thống quản lý có hiệu quả.
Hơn hết hệ thống giám sát chất lượng không khí tại Seoul hoạt động 24/7,
cung cấp dữ liệu chất lượng không khí trong thời gian thực đảm bảo cung cấp
dữ liệu về chất lượng không khí kịp thời, dữ liệu được hiển thị thông qua các
trang web hoặc các ứng dụng di động để người dân cập nhật thông tin hay có
thể nhận được cảnh báo
Người dân cũng sẽ nhận được cảnh báo thông qua hệ thống cảnh báo tự
động khi mức ô nhiễm không khí vượt quá mức an toàn
Ô nhiễm không khí cũng phần lớn do khí thải từ các phương tiện giao
thông, vậy nên dữ liệu về chất lượng không khí ở thành phố cũng được tích hợp
với hệ thống giao thông thông minh để giảm ô nhiễm đô thị thông qua việc điều
chỉnh đèn tín hiệu hoặc chỉ dẫn tuyến đường khác cho tài xế 2.1.3.
Chính quyền thành phố Paris sử dụng BreezoMenter
Theo một nghiên cứu được công bố bởi cơ quan y tế của Pháp vào tháng
6/2016, tình trạng ô nhiễm không khí đạt mức báo động đỏ ở thủ đô Paris, vì
vậy chính quyền đã triển khai một chiến dịch mang tên ‘Reinventons nos
places’, ‘Let’s reinvent our squares.’ với mục đích nâng cao chất lượng cuộc
sống, làm sạch hơn các quảng trường công cộng
Tại quảng trường Place de la Nation, một dự án do Cisco phụ trách đang
được chạy thử nghiệm. Các dữ liệu về ô nhiễm không khí sẽ được thu thập,
phân tích và kết quả sẽ được chia sẻ với người dân thông qua các màn hình cảm
ứng được đặt tại quảng trường cũng như qua các nguồn cơ sở dữ liệu trực tuyến mở.
Phần mềm BreezoMeter - phần mềm được Cơ quan Bảo vệ Môi trường
của Mỹ khuyến nghị là một trong những ví dụ điển hình về cách giải quyết các
thách thức về ô nhiễm không khí ở những thành phố thông minh hiện đang thực
hiện phần kiểm soát chất lượng không khí của dự án thử nghiệm nói trên.
BreezoMeter xác định các con số, vị trí và loại cảm biến chất lượng
không khí cần thiết, phân tích các dữ liệu để đưa ra thông số nồng độ ô nhiễm
trong thời gian thực, cảnh báo và cung cấp thông tin về những thứ có thể ảnh 9
hưởng tới mức độ ô nhiễm. Những thành phố thông minh và bền vững khác có
thể sử dụng ứng dụng điều khiển và kiểm soát chất lượng không khí này để quá
trình tái thiết kế đô thị hoặc quá trình vận hành hàng ngày. Các dữ liệu còn có
thể được sử dụng để phát triển những mô hình giao thông bền vững.
Nền tảng phân tích cơ sở dữ liệu lớn của BreezoMeter sử dụng các cảm
biến kiểm soát không khí để thu thập dữ liệu ô nhiễm trong thời gian thực. Các
thông tin được thu thập tại bất cứ địa điểm nào trên thế giới, sau đó được tổng
hợp, phân tích nhằm đưa ra những thông tin mới nhất về mức độ ô nhiễm không
khí. Công ty sở hữu phần mềm BreezoMeter tuyên bố rằng những thông tin mà
họ cung cấp chính xác tới 99%. Từ đây, Breezometer được triển khai thành một
dự án toàn cầu cung cấp chất lượng không khí thông qua IOT và được thông tin
tới người dân thông qua ứng dụng và trang web
2.2. Ứng dụng IoT vào xử lý vấn đề ô nhiễm không khí ở Hà Nội 2.2.1.
Thực trạng ô nhiễm không khí ở Hà Nội
Thành phố Hà Nội xếp loại top 3 thành phố ô nhiễm không khí nhất thế
giới - Ứng dụng AirVisual cũng ghi nhận lúc 8h ngày 3/12, Hà Nội đứng thứ 3
trong top 10 thành phố ô nhiễm nhất thế giới, chỉ xếp sau Karachi và Lahore
(Pakistan) với chỉ số 182.- tình trạng báo động buộc chính quyền phải có những
biện pháp nhằm cải thiện chất lượng không khí
Giai đoạn 2002-2005, nồng độ bụi PM2.5 của Hà Nội cao hơn so với
nhiều nước ở châu Á như Thái Lan, Philippines, Indonesia, Sri Lanka; trong khi
nồng độ bụi PM10 khi đó đã có xu hướng cao hơn cả Ấn Độ, Hàn Quốc và Trung Quốc. 10
Nguồn: CEM- Trung tâm quan trắc môi trường miền bắc
Đến giai đoạn 2010 – 2020, vấn đề ô nhiễm không khí ở Hà Nội đã thu
hút được thêm nhiều nghiên cứu của các chuyên gia khác. Kết quả chung chỉ ra
rằng, chất lượng không khí của Hà Nội “không có dấu hiệu được cải thiện”.
Nguyên nhân một phần do tốc độ tăng dân số, đô thị hóa và phát triển kinh tế mạnh mẽ của Thủ đô
Trên thực tế, phần lớn nồng độ trung bình năm của các chất ô nhiễm dạng
bụi (PM2.5, PM10) đều cao hơn QCVN 05. Các khí SO2 và CO nhìn chung ở
ngưỡng an toàn. Khí Ozone (O3) đảm bảo trong ngưỡng nồng độ trung bình
năm, song mức trung bình giờ lại có dấu hiệu vượt giới hạn. Khí NO2 ở khu
vực nội thành thường tiệm cận hoặc vượt ngưỡng trung bình năm.
Bên cạnh các loại bụi mịn quen thuộc, đối tượng nhỏ hơn là bụi nano (1-
100 nm), hay còn gọi là bụi siêu mịn PM 0.1 cũng đã được xem xét. Kết quả,
loại bụi này ở mức cao hơn nhiều so với các thành phố khác như Thượng Hải,
Los Angeles, California hoặc Đài Loan.
Theo khảo sát nồng độ trung bình bụi mịn PM2.5 năm 2015 tại Hà Nội là
cao hơn 50 µg/m3 , hơn 40% dân số Hà Nội ( khoảng 3.5 triệu người) bị ảnh
hưởng trên 45 µg/m3, gấp 5 lần so với tiêu chuẩn của WHO 11 Nguồn: Worldbank
Cho tới 2023, theo số liệu của IQAir (cập nhật lúc 11:00 16/12/2023), chỉ
số chất lượng không khí ở Hà Nội vẫn đạt ngưỡng 137 US AQI – Không tốt gần
chạm ngưỡng nguy hại, trong đó chất gây ô nhiễm chính là PM2.5 với nồng độ
là 50.1 µg/m3, số liệu này cao gấn 10 lần giá trị theo hướng dẫn về chất lượng
không khí hàng năm của WHO. Từ đó có thể thấy các biện pháp truyền thống
mà chính quyền áp dụng chưa tạo ra sự thay đổi đáng kệ nào trong việc cải thiện chất lượng không khí
Có thể thấy tình trạng ô nhiễm không khí ở Thủ Đô cần được cải thiện
ngay lập tức với những biện pháp cứng rắn và thông minh hơn trước những ảnh
hưởng xấu của nó tới sức khỏe của người dân trong thành phố. 2.2.2.
Những khó khăn trong việc áp dụng IoT tại Hà Nội
Khi áp dụng công nghệ IoT tại Hà Nội sẽ có một số khó khăn nhất định
cần phải vượt qua. Dưới đây là một số khó khăn phổ biến khi áp dụng IoT tại Hà Nội:
Vấn đề an ninh: IoT đem lại nhiều lợi ích nhưng cũng đi kèm với
rủi ro về an ninh, chẳng hạn như gian lận, làm rò rỉ thông tin cá
nhân hay các cuộc tấn công an ninh mạng.
Vấn đề chi phí: chi phí để áp dụng công nghệ IoT vào giải pháp của
một công ty hay tổ chức có thể rất cao, bao gồm cả chi phí mua
thiết bị và chi phí tập huấn cho nhân viên. 12
Vấn đề tích hợp: IoT đem đến nhiều giải pháp nhưng việc tích hợp
chúng vào các hệ thống tồn tại trong một công ty hay tổ chức có
thể gặp nhiều khó khăn, cần phải có sự hợp tác giữa các nhóm khác
nhau để đảm bảo giải pháp được thực hiện suôn sẻ.
Vấn đề liên kết với các công cụ khác: IoT đem đến nhiều giải pháp
nhưng nhiều khi giải pháp đó cần phải liên kết với các công cụ
khác, như máy tính bàn, máy tính xách tay, điện thoại thông
minh... để tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh.
Vấn đề văn hóa tổ chức: Các công ty hay tổ chức có thể chưa sẵn
sàng để áp dụng IoT vào sản xuất hay công việc của mình, do đó
cần có sự thay đổi về văn hóa tổ chức để đảm bảo rằng mọi người
đều nhận thấy lợi ích của IoT. 2.2.3.
Những tiềm năng trong việc áp dụng IoT tại Hà Nội
Ứng dụng IoT tại Hà Nội về xử lý ô nhiễm không khí có rất nhiều tiềm
năng. Một số tiềm năng của IoT khi sử dụng để quản lý và xử lý ô nhiễm
không khí tại Hà Nội có thể thấy là:
Tăng tính chính xác và nhanh chóng trong đánh giá chất lượng không khí:
Sử dụng IoT, lực lượng chức năng sẽ có thể đánh giá chất lượng
không khí một cách nhanh chóng, hiệu quả và chính xác hơn bằng
cách sử dụng các cảm biến không khí được gắn trên hệ thống IoT.
Tăng tính tự động hóa trong quản lý và xử lý ô nhiễm:
Khi sử dụng IoT, các cơ quan chức năng về môi trường sẽ có thể tự
động hóa quá trình quản lý và xử lý ô nhiễm không khí một cách hiệu
quả hơn, từ đó giúp giảm nhân lực và công sức trong việc xử lý ô nhiễm không khí.
Tăng tính minh bạch và trách nhiệm trong quản lý ô nhiễm:
Sử dụng IoT, các cơ quan chức năng sẽ có thể minh bạch thêm về
việc quản lý và xử lý ô nhiễm không khí, từ đó tạo sự tin tưởng của 13
người dân đối với các cơ quan chức năng trong việc xử lý ô nhiễm không khí.
Tăng tính quản lý và điều hành đô thị:
Ứng dụng IoT trong quản lý và xử lý ô nhiễm, thành phố sẽ có thể
quản lý và điều hành các khía cạnh khác của thành phố như quản lý
giao thông, quản lý năng lượng và môi trường một cách hiệu quả hơn,
từ đó tạo ra một thành phố xanh và bền vững.
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP ĐỀ ỨNG DỤNG IoT Ở HÀ NỘI
Dữ liệu thu được bằng cách giám sát các khu đô thị sầm uất nhất chứng
minh rằng, ô nhiễm không chỉ ảnh hưởng đến cuộc sống của chúng ta mà còn
đến cuộc sống của các thế hệ mai sau. Vì vậy, điều rất quan trọng là phải cố
gắng hết sức cẩn thận và kiểm soát lượng khí thải độc hại mà chúng ta thải vào
khí quyển. Điều này đòi hỏi phải giám sát tích cực chất lượng không khí để có
thể thực hiện các biện pháp khắc phục nhằm kiểm soát và giảm nồng độ chất ô
nhiễm.Đánh giá và nhận ra tác động của ô nhiễm không khí đối với sức khỏe và
gánh nặng bệnh tật mà nó gây ra cho các quốc gia, Tổ chức Y tế Thế giới
(WHO) đã ban hành hướng dẫn về chất lượng không khí để theo dõi ô nhiễm không khí.
Giải pháp Internet of Things (IoT) nhằm mục đích giám sát mức độ ô
nhiễm, đặc biệt là mức độ hiện diện trong các thành phố, bằng cách sử dụng
một số thiết bị IoT, cảm biến kèm theo và đặt nhiều trạm ở một số khu vực của
thành phố. Các trạm này định kỳ tải lên và gửi dữ liệu lên đám mây IoT. Mục
đích là thu thập, phân tích và xử lý dữ liệu nhận được từ các cảm biến để có
được giám sát chất lượng không khí theo thời gian thực, cũng như xác định tính
bảo mật và tính nhất quán của dữ liệu được thu thập. Vì vậy, cần thiết kế và
phát triển các loại hình dịch vụ công mới
3.1. Xây dựng bản đồ chất lượng không khí
Xác định các khu vực ít ô nhiễm hơn tại một thời điểm nhất định như
công viên, chợ hoặc bất kỳ khu vực công cộng nào khác triển khai kịp thời các
biện pháp hợp lý để giải quyết vấn đề ô nhiễm ngay từ đầu.
Xác định các khu vực ô nhiễm nhất để tránh chúng. Kích hoạt các hành
động công cộng cụ thể, chẳng hạn như đóng cửa một phần đường, để giảm mức 14
độ ô nhiễm hiện tại hoặc kích hoạt cảnh báo nếu số đo quá mức được ghi nhận.
3.2. Thiết kế kiến trúc và cơ sở hạ tầng có quy mô lớn và có bảo mật.
Dựa vào mạng lưới khổng lồ trên có thể thu thập số liệu ô nhiễm trong
giải pháp thành phố thông minh IoT. Phân tích các công nghệ và nền tảng có thể
được sử dụng trong giải pháp giám sát ô nhiễm.
Bên cạnh việc triển khai iot một vấn đề không thể không đề cập tới là bảo
mật. Thông thường, các thiết bị IoT có khả năng tính toán và dung lượng bộ nhớ
hạn chế. Tài nguyên phần cứng không đủ để hỗ trợ mật mã phức tạp. Một thách
thức bảo mật IoT khác đề cập đến mức độ tin cậy của các mạng được sử dụng
để bảo trì các thiết bị IoT.
Vì vậy phải sử dụng lớp cổng bảo mật cho phép mã hoá các thông tin
trong các kết nối internet để đảm bảo dữ liệu không bị sao chép ở mức năng
lượng khác bên ngoài. Ngoài ra, phải thiết lập mức độ ưu tiên và quy trình để
đạt được các mục tiêu quản lý rủi ro, phát triển và triển khai các biện pháp phù
hợp khi xảy ra sự kiện an ninh mạng. Thiết lập các biện pháp đối phó thích hợp
khi xảy ra sự kiện an ninh mạng. Về phía Nhà nước, cần xây dựng quy chế,
điều luật xử phạt thích đáng những cá nhân, tổ chức thực hiện tấn công mạng.
3.3. Một số giải pháp cụ thể ở Hà Nội
Hiện nay, ô nhiễm không khí ở Hà Nội là một vấn đề đáng sợ. Tuyến
đường cao tốc có nhiều phương tiện đi lại cũng như tình trạng xây dựng dự án
đã làm cho không khí ở trong thành phố trở nên ô nhiễm hơn. Với dân số phát
triển nhanh chóng và việc sử dụng phương tiện tiện ích tăng cường, không khí
càng trở nên ô nhiễm nghiêm trọng. Hiện tượng sương mù, khói mù xuất hiện
thường xuyên trong thành phố , gây ra nhiều vấn đề cho người dân, từ ô nhiễm
không khí dẫn đến tầm nhìn bị hạn chế gây tai nạn giao thông và nhiều vấn đề
khác nữa. Sau đây chúng tôi xin đưa ra một số giải pháp:
Một thành phố được coi là “thông minh” nếu nó sử dụng các loại cảm
biến và thiết bị khác nhau để thu thập dữ liệu và cung cấp thông tin dùng để
quản lý tài nguyên một cách hiệu quả. Sử dụng cảm biến Internet of Things để
dự đoán và theo dõi trạng thái của môi trường và cải thiện mức độ sạch sẽ của thành phố. 15