Bài tập môn Internet of Things | Trường Đại học Kinh Doanh và Công Nghệ Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59114765
BÀI TẬP INTERNET OF THINGS – TUẦN 1 & 2
Chương 1: Internet và Internet of Things 1. Lý thuyết
Câu 1: Trình bày định nghĩa Internet of Things (IoT) theo cách hiểu của bạn.
Internet of Things (IoT) là một hệ thống các thiết bị vật lý được kết nối với Internet và có
khả năng thu thập, chia sẻ dữ liệu mà không cần sự can thiệp trực tiếp từ con người. Các
thiết bị này bao gồm cảm biến, thiết bị gia dụng, xe cộ, máy móc công nghiệp,... được
tích hợp phần mềm và công nghệ để trao đổi dữ liệu thông qua mạng. IoT giúp các thiết
bị trở nên thông minh hơn, hoạt động tự động, hỗ trợ ra quyết định và tối ưu hóa vận hành.
Câu 2: Trình bày một số giao thức phổ biến của các thiết bị khi giao tiếp với nhau. Nêu đặc điểm từng loại.
- Wi-Fi: Tốc độ truyền dữ liệu cao, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truyền nhiều dữ
liệu nhưng tiêu tốn năng lượng.
- Bluetooth: Kết nối không dây cự ly gần, tiêu thụ điện thấp, phù hợp truyền dữ liệu nhỏ.-
Zigbee: Mạng mesh, độ ổn định cao, tiêu thụ điện thấp, phù hợp nhà thông minh.
- LoRaWAN: Truyền dữ liệu khoảng cách xa, tốc độ thấp, tiêu thụ năng lượng thấp, phù
hợp nông nghiệp, thành phố thông minh.
Câu 3: Trong các giao thức sau, giao thức nào phù hợp cho truyền dữ liệu nhỏ và tiêu thụ
năng lượng thấp: MQTT, HTTP, AMQP? Vì sao?
Giao thức phù hợp nhất là MQTT vì:
- Thiết kế nhẹ, sử dụng mô hình publish/subscribe giúp giảm tải mạng.
- Dữ liệu nhỏ, phù hợp môi trường băng thông thấp.
- Giữ kết nối liên tục, ít tốn năng lượng hơn HTTP.
HTTP nặng hơn, tiêu tốn nhiều dữ liệu và không duy trì kết nối. AMQP phù hợp doanh
nghiệp, quá phức tạp với IoT nhỏ.
Câu 4: So sánh các cách truyền tải dữ liệu trong bài học. Hãy nêu đặc điểm chi tiết và
thực tế của mỗi công nghệ. Bảng so sánh:
MQTT: Nhẹ, duy trì kết nối, publish/subscribe, phù hợp IoT. lOMoAR cPSD| 59114765
HTTP: Dễ sử dụng, phổ biến, nhưng nặng và không phù hợp IoT.
AMQP: Độ tin cậy cao, nhiều tính năng, dùng cho hệ thống lớn.
Câu 5: Hãy liệt kê ít nhất 3 công nghệ kết nối tầm xa trong IoT và mô tả ngắn gọn 1 ứng
dụng thực tế của mỗi công nghệ.
- LoRaWAN: Dùng trong nông nghiệp để theo dõi độ ẩm đất, dữ liệu truyền về trung tâmxử lý.
- NB-IoT: Kết nối qua sóng di động, dùng trong đo đếm đồng hồ nước/thành phố thông minh.
- Sigfox: Truyền tín hiệu đơn giản, tiết kiệm năng lượng, dùng trong thiết bị giám sát tài sản di động.
Câu 6: Giả sử bạn thiết kế hệ thống tưới tiêu thông minh cho nông nghiệp – bạn sẽ chọn
công nghệ truyền dữ liệu nào? Vì sao? Tôi chọn LoRaWAN vì:
- Có thể truyền dữ liệu xa hàng km, không cần Wi-Fi.
- Dùng pin lâu năm, chi phí rẻ.
- Độ ổn định cao, phù hợp các khu vực khó triển khai mạng.
Tuần 2: Cảm biến trong IoT Lý thuyết
Câu 1: Cảm biến là gì? Hãy nêu ví dụ minh họa một loại cảm biến trong thực tế.
Cảm biến là thiết bị dùng để thu thập các đại lượng vật lý (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm,
chuyển động,...) và chuyển thành tín hiệu điện hoặc dữ liệu số. Ví dụ: Cảm biến DHT11
đo nhiệt độ và độ ẩm, dùng trong điều hòa để tự điều chỉnh nhiệt độ phù hợp.
Câu 2: Phân biệt cảm biến analog và digital. Cho ví dụ ứng dụng mỗi loại.
- Cảm biến analog: Đầu ra là tín hiệu liên tục (ví dụ: điện áp thay đổi). Ví dụ: cảm biến nhiệt độ LM35.
- Cảm biến digital: Đầu ra là tín hiệu nhị phân (0 hoặc 1). Ví dụ: cảm biến chuyển động
PIR phát hiện có người.
Câu 3: Dựa trên nguyên lý hoạt động, phân biệt cảm biến điện trở và cảm biến quang học.
- Cảm biến điện trở: Thay đổi điện trở khi có sự thay đổi vật lý. Ví dụ: cảm biến nhiệt lOMoAR cPSD| 59114765 NTC.
- Cảm biến quang học: Sử dụng ánh sáng để phát hiện vật thể. Ví dụ: cảm biến ánh sáng LDR.
Câu 4: Trong hệ thống đo nhiệt độ, tại sao cảm biến nhiệt điện (Thermocouple) thường
được dùng ở môi trường nhiệt độ cao?
Vì thermocouple chịu được nhiệt độ rất cao (lên đến 1300°C), cấu tạo đơn giản, bền và
cho tín hiệu chính xác trong môi trường công nghiệp.
Câu 5: Một hệ thống nhà thông minh cần dùng những loại cảm biến nào? Giải thích công dụng.
- Cảm biến chuyển động: phát hiện người, điều khiển đèn.
- Cảm biến nhiệt độ/độ ẩm: kiểm soát máy lạnh, máy hút ẩm.
- Cảm biến ánh sáng: tự động bật/tắt đèn khi trời tối/sáng.
Câu 6: Trình bày các lỗi do phổ biến của cảm biến và đề xuất cách giảm thiểu sai số trong một hệ đo thực tế.
- Các lỗi phổ biến: nhiễu tín hiệu, sai số do môi trường, hao mòn, lệch chuẩn.
- Cách khắc phục: hiệu chuẩn định kỳ, lọc tín hiệu, dùng cảm biến chất lượng cao, bố trí đúng kỹ thuật.
Câu 7: Bạn được giao thiết kế hệ thống giám sát môi trường trong nhà kính nông nghiệp.
Hãy chọn ít nhất 3 loại cảm biến cần thiết.
- Cảm biến nhiệt độ: đo nhiệt độ môi trường.
- Cảm biến độ ẩm không khí và đất: kiểm soát tưới nước.
- Cảm biến ánh sáng: giám sát ánh sáng phục vụ quang hợp.
Các cảm biến sẽ thu dữ liệu → gửi đến bộ vi điều khiển → xử lý và truyền về máy chủ qua mạng không dây.
Câu 8: Trong hệ thống cảnh báo rò rỉ khí gas trong nhà bếp, cảm biến nào nên được sử dụng?
- Cảm biến MQ-2 hoặc MQ-5: phát hiện khí gas LPG, methane, CO.
- Khi rò rỉ: cảm biến gửi tín hiệu → kích hoạt còi báo động và đóng van gas để đảm bảo an toàn.