Hệ thống nhúng là gì , IoT là gì? Khái niệm, đặc điểm và ứng dụng

Hệ thống nhúng và IoT đang ngày càng trở thành một phần quan trọng không thể thiếu trong các lĩnh vực sản xuất hiện đại. Vậy hệ thống nhúng và IoT là gì? Các doanh nghiệp ứng dụng hệ thống nhúng và IoT vào sản xuất như thế nào?

1. Hệ thống nhúng 

           1.1 Hệ thống nhúng là gì? 

Hệ thống nhúng là sự kết hợp phần cứng và phần mềm của máy tính được thiết kế cho một chức năng cụ thể. Hệ thống nhúng cũng có thể hoạt động trong một hệ thống lớn hơn. Các hệ thống có thể được lập trình hoặc có một chức năng cố định. Máy công nghiệp, điện tử, tiêu dùng, thiết bị nông nghiệp và công nghiệp chế biến, ô tô, thiết bị y tế, máy bay, máy bán hàng tự động, cũng như thiết bị di động là những vị trí có thể cho một hệ thống nhúng.

          1.2. Đặc điểm của hệ thống nhúng

  • Hoạt động đơn lẻ- Một hệ thống nhúng thường thực hiện một hoạt động chuyên biệt và thực hiện lặp lại như vậy.
  • Ràng buộc chặt chẽ – Tất cả các hệ thống máy tính đều có những ràng buộc về chỉ số thiết kế, nhưng những ràng buộc trên hệ thống nhúng có thể đặc biệt chặt chẽ. Chỉ số thiết kế là thước đo các tính năng của triển khai như chi phí, kích thước và hiệu suất của nó.
  • Phản ứng thích nghi và thời gian – Các hệ thống nhúng luôn phải thích nghi với những thay đổi môi trường của hệ thống và phải đưa ra kết quả ngay tại thời điểm đó. 
  • Bộ nhớ – hệ thống nhúng phải có bộ nhớ, vì phần mềm của nó thường được nhúng trong ROM và không cần bất kỳ bộ nhớ phụ nào trong máy tính.
  • Kết nối – Hệ thống nhúng phải có thiết bị ngoại vi được kết nối để kết nối các thiết bị đầu vào và đầu ra.
  • Hệ thống HW-SW – Phần mềm được sử dụng để có nhiều tính năng và tính linh hoạt hơn. Phần cứng dùng để bảo mật và tính hiệu suất. 

        1.3. Ứng dụng của hệ thống nhúng vào thực tế sản xuất 

  • Công nghiệp thực phẩm: Quy trình sản xuất thực phẩm bao gồm nhiều bước, và đối với mỗi bước, công ty cần theo dõi chất lượng sản phẩm, tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh, tiêu chuẩn pháp luật và tiêu chuẩn công nghiệp, và giảm lãng phí thực phẩm. Tự động hóa công nghiệp và người máy có thể giúp thực hiện những nhiệm vụ này. Ví dụ: có những hệ thống được hỗ trợ bởi trí thông minh nhân tạo (AI) có thể phân biệt giữa trái cây tươi và trái cây héo và các giải pháp máy học nhúng (ML) có thể giúp bảo trì dự phòng và dự đoán thiết bị.
  • Nông nghiệp: Nước, phân hữu cơ và lao động chân tay là những nhân tố chính trong nông nghiệp. Tuy nhiên, quá trình này có thể được tối ưu hóa thông qua việc sử dụng các robot nông nghiệp, đây là ví dụ về hệ thống nhúng của Internet of Things (IoT). Chúng có thể được sử dụng để bón phân hợp lý đất và nhổ cỏ. 
  • Công nghiệp chế tạo máy: Hệ thống nhúng là trọng tâm của sự phát triển xe hơi thông minh. Các nhà sản xuất ô tô cũng có thể sử dụng hệ thống nhúng trong quy trình sản xuất của họ để theo dõi chất lượng và sự tuân thủ cho từng bộ phận của dây chuyền sản xuất, như Audi đã làm.
  • Dược phẩm và thiết bị y tế: Các thiết bị y tế là ví dụ về phần mềm nhúng, tuy nhiên, phần mềm nhúng cũng có thể được các công ty dược sử dụng như một phần của hệ thống kiểm soát công nghiệp trong quá trình sản xuất thuốc và đảm bảo chất lượng.

2. IoT 

           2.1. IoT là gì?

Internet of Things hay IoT, đề cập đến hàng tỷ thiết bị trên khắp thế giới hiện được kết nối với Internet, tất cả đều thu thập và chia sẻ dữ liệu.

           2.2. Đặc điểm của IoT

  • Kết nối – Kết nối là một yêu cầu quan trọng của cơ sở hạ tầng IoT. Những thứ của IoT nên được kết nối với cơ sở hạ tầng IoT. Bất kỳ ai, ở bất kỳ đâu, bất kỳ lúc nào đều có thể kết nối, điều này cần được đảm bảo mọi lúc. Ví dụ: kết nối giữa mọi người thông qua các thiết bị internet như điện thoại di động và các thiết bị khác, cũng như kết nối giữa các thiết bị Internet như bộ định tuyến, cổng, cảm biến, v.v.
  • Trí tuệ và nhận dạng – Việc khai thác kiến ​​thức từ dữ liệu được tạo ra là rất quan trọng. Ví dụ, một cảm biến tạo ra dữ liệu, nhưng dữ liệu đó sẽ chỉ hữu ích nếu nó được diễn giải đúng cách. Mỗi thiết bị IoT có một bản sắc riêng. Nhận dạng này rất hữu ích trong việc theo dõi thiết bị và đôi khi để truy vấn trạng thái của nó.
  • Khả năng mở rộng – Số lượng các phần tử được kết nối với khu vực IoT đang tăng lên từng ngày. Do đó, một thiết lập IoT phải có khả năng xử lý sự mở rộng lớn. Dữ liệu được tạo ra như một kết quả là rất lớn và nó cần được xử lý một cách thích hợp.
  • Năng động và Tự thích ứng (Độ phức tạp) – Các thiết bị IoT sẽ tự động thích ứng với các bối cảnh và tình huống đang thay đổi. Giả sử một camera dành cho việc giám sát. Nó phải thích nghi để làm việc trong các điều kiện khác nhau và các hoàn cảnh ánh sáng khác nhau (sáng, chiều, đêm).
  • Sự an toàn: Có nguy cơ các chi tiết cá nhân nhạy cảm của người dùng bị xâm phạm khi tất cả các thiết bị của họ được kết nối với internet. Điều này có thể gây ra tổn thất cho người dùng. Do đó, bảo mật dữ liệu là thách thức lớn. Bên cạnh đó, các thiết bị liên quan là rất lớn. Mạng IoT cũng có thể gặp rủi ro. Vì vậy, an toàn thiết bị cũng rất quan trọng.

       

         2.3 Ứng dụng của IoT vào thực tế sản xuất

  • Y tế: IoT giúp dịch vụ y tế ngày càng phát triển với chức năng quan sát tình trạng bệnh nhân qua các thiết bị từ xa. Nhờ đó bệnh nhân nhận được sự chăm sóc tốt và kịp thời, kể cả người bệnh từ xa. Điều này cũng giúp giảm thiểu chi phí đi lại, di chuyển của người bệnh. Ngoài ra, IoT cũng giúp phân tích và phân loại dữ liệu y tế chính xác, giảm thiểu các sai sót trong y tế.
  • Nông nghiệp: Việc chăn nuôi được tự động hóa, có thể theo dõi được sức khỏe của gia súc hay biết được tình trạng đất canh tác để điều chỉnh độ ẩm và dinh dưỡng, các xe tự động phục vụ trồng trọt.
  • Công nghiệp: Nhờ vào công nghệ IoT mà thiết bị máy móc được vận hành chuẩn xác, con người có thể cập nhật thông tin, dữ liệu một cách dễ dàng để giải quyết các vấn đề phát sinh và giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất. 
  • Nuôi trồng thủy hải sản: IoT giúp đo lường độ PH, nồng độ môi trường của nước từ đó có thể kiểm soát và xử lý các thay đổi ảnh hưởng đến sức khỏe, môi trường sống của thủy hải sản. 

Hệ thống nhúng và IoT đang ngày càng phát triển và góp phần nâng cao chất lượng đời sống xã hội cũng như hiện đại hóa trong các lĩnh vực sản xuất của con người.