Amazon bước chân vào cuộc chiến công nghệ khốc liệt bằng cách cho ra đời nền tảng AWS IoT, nhưng qua nhiều thương vụ, nhiều quan hệ đối tác cũng như quy mô vốn có của AWS, công ty này được định hình để trở thành sự lựa chọn cloud backend của các nhà phát triển và doanh nghiệp IoT. AWS IoT là một managed cloud platform, có thể kết nối thiết bị một cách dễ dàng và tương tác một cách an toàn với các ứng dụng cloud và những thiết bị khác. Trong bài viết này, người viết sẽ đề cập đến một giải pháp thực tế, đó là hệ thống điều hòa không khí thông minh.

Thử thách và tiếp cận

Trong lĩnh vực Smart Home luôn tồn tại một câu hỏi đưa ra nhiều thách thức về công nghệ, độ tin cậy cũng như chi phí. Đó chính là câu hỏi: “Làm cách nào để xây dựng các thiết bị gia dụng thông minh trong nhà (smart domestic electric appliances) mà thông qua Internet, người sử dụng có thể kiểm soát theo thời gian thực (real-time) và đề xuất kịch bản sử dụng tốt nhất?”

Đề xuất giải pháp

Để minh họa cho giải pháp được đề xuất, trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày một case study về hệ thống điều hòa không khí thông minh. Kiến trúc hệ thống được mô tả như hình 1.

1
Ảnh 1: Kiến trúc của hệ thống

Hệ thống điều hòa không khí bao gồm cục nóng (heater), cục lạnh (cooler), quạt và cảm biến không khí (độ ẩm và nhiệt độ) được kiểm soát bởi Wall Controller thông qua giao thức Modbus (mở/tắt, tăng/giảm nhiệt độ/độ ẩm, tăng/giảm tốc độ quạt, chọn chế độ chương trình, …)

Thiết bị IoT giao tiếp với Wall Controller thông qua giao thức Modbus bằng cách sử dụng hệ thống thu phát RS-485 và giao tiếp với AWS qua giao thức HTTPS sử dụng kết nối WiFi (xem Hình 2). Nó sẽ nhận được thông tin về hệ thống điều hòa không khí, và gửi thông tin đến AWS (qua AWS IoT). Sau đó, thông tin sẽ được hiển thị trên ứng dụng di động của người dùng (iOS, Android, Windows Phone). Khi người dùng muốn kiểm soát các hệ thống điều hòa không khí, họ sẽ dùng ứng dụng di động để gửi lệnh đến AWS (mở/tắt, tăng/giảm nhiệt độ/độ ẩm, tăng/giảm tốc độ quạt, chọn chế độ chương trình, …). Các lệnh này sẽ được gửi tới thiết bị IoT thông qua AWS IoT và thiết bị sẽ truyền chúng đến Wall Controller thông qua giao thức Modbus để theo dõi hệ thống điều hòa không khí.

Thông tin liên quan đến quản lý hệ thống được lưu trữ tại Amazon RDS. Hệ thống cũng sẽ lưu trữ log trong Amazon S3 cho Tracking, và lưu trữ thông tin về hành vi của người dùng trong Amazon DynamoDB cho Analytics.

2-15-2017 10-45-07 AM
Ảnh 2: Thành phần của thiết bị IoT

Các công nghệ được sử dụng trong hệ thống bao gồm:

  • Low-power ARM® Cortex®-M4 Core cho MCU (microcontroller unit) của thiết bị IoT
  • Xamarin để xây dựng ứng dụng điện thoại di động cho iOS, Android và Windows Phone.
  • AWS IoT, Amazon EC2, Amazon DynamoDB, Amazon RDS, Amazon S3.
  • AWS cho hệ thống giám sát: Amazon CloudWatch, Amazon CloudTrail, Amazon SNS.
  • Ngoài các loại AWS kể trên, chúng tôi cũng có thể sử dụng Amazon Elasticsearch Service, Amazon Mobile Analytics, Amazon EMR, Amazon Redshift, Amazon Machine Learning, Amazon QuickSight, Amazon Kinesis để phân tích hành vi của người dùng để đề xuất kịch bản sử dụng tốt nhất.

Ví dụ, dữ liệu bên dưới sẽ được lưu trữ và phân tích:

  • Nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ quạt, chế độ lựa chọn chương trình
  • Thời gian để bật/tắt, nhiệt độ tăng/giảm/độ ẩm/tốc độ quạt
  • Công suất tiêu thụ

Nhờ sự phân tích này, hệ thống có thể đề xuất cài đặt tối ưu cho người dùng cũng như cung cấp cho các nhà sản xuất những thông tin hữu ích để cải thiện sản phẩm của mình.

Lợi ích và kết luận

Cách tiếp cận này giúp chúng ta xây dựng giải pháp thích hợp trong lĩnh vực Smart Home, cho phép người sử dụng kiểm soát tức thời các loại đồ dùng gia đình thông qua Internet và đề xuất các kịch bản tốt nhất cho kinh tế, sức khỏe, môi trường.

Việc sử dụng AWS cũng đảm bảo độ tin cậy, hiệu quả chi phí và tính sức mạnh của hệ thống. Do đó, sự kết hợp giữa AWS và IoT thực sự mang đến một giải pháp hoàn hảo cho Smart Home.

Đặng Kim Dũng – FPT Software (Nguồn: Potato FPT Software)
(Dịch từ bản gốc được đăng trên tạp chí công nghệ Cuder World #3 do FPT Software phát hành)

Tin liên quan: