hệ thống IOT công Nghiệp là gì ? cấu tạo và ứng dụng

Trong kỷ nguyên công nghệ số, IoT công nghiệp (Industrial Internet of Things – IIoT) đang góp phần to lớn  trong việc cải thiện hiệu suất sản xuất, tối ưu hóa và giảm thiểu chi phí cho các doanh nghiệp.

Để đạt được các hiệu quả tối đa, phải sử dụng chúng theo hệ thống hoàn chỉnh, gọi là hệ thống IoT công nghiệp không chỉ giúp giám sát, điều khiển mà còn mang lại khả năng dự báo, phân tích và tối ưu hóa hệ thống sản xuất một cách thông minh và hiệu quả.

Đọc thêm :IIoT (Industrial Internet of Things) là gì ? sức mạnh của IIOT trong thời đại công nghệ số ?

Hệ thống IOT công nghiệp là gì ?

Hệ thống IoT công nghiệp (IIoT) là một mạng lưới các thiết bị vật lý, máy móc, cảm biến và phần mềm được kết nối qua Internet để thu thập, truyền tải và xử lý dữ liệu nhằm tối ưu hóa các quy trình sản xuất, giám sát và quản lý các thiết bị công nghiệp trong thời gian thực. IoT công nghiệp là một phần quan trọng của Cách mạng công nghiệp 4.0, mang lại khả năng tự động hóa, phân tích dữ liệu và tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.

Cấu trúc và thành phần của hệ thống IoT công nghiệp

Một hệ thống IoT công nghiệp có thể bao gồm nhiều thành phần khác nhau, nhưng nhìn chung sẽ bao gồm những phần chính sau:

Cảm biến (Sensor)

cảm biến
cảm biến

Cảm biến là một phần không thể thiếu trong bất kỳ thiết bị IoT nào. Chúng có nhiệm vụ thu thập dữ liệu về các yếu tố vật lý hoặc môi trường xung quanh, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng, độ rung, tốc độ, mức chất lỏng, và nhiều loại thông số khác. Cảm biến là cầu nối đầu tiên giữa thế giới vật lý và hệ thống IoT.

Bộ chuyển đổi tín hiệu (Signal Converter)

Sau khi cảm biến thu thập dữ liệu, bộ chuyển đổi tín hiệu (còn gọi là Analog-to-Digital Converter – ADC) sẽ chuyển đổi tín hiệu analog từ cảm biến thành dạng tín hiệu số mà các bộ xử lý có thể hiểu và xử lý. Điều này rất quan trọng vì phần lớn các hệ thống IoT hiện nay sử dụng tín hiệu số để dễ dàng phân tích và truyền tải qua mạng.

thiết bị chuyển đổi dữ liệu công nghiệp
thiết bị chuyển đổi dữ liệu công nghiệp

 

Vi xử lý (Microprocessor/Microcontroller)

Vi xử lý hoặc vi điều khiển là bộ não của thiết bị IoT công nghiệp. Nó xử lý và phân tích dữ liệu thu thập từ cảm biến hoặc các thiết bị khác, sau đó thực hiện các hành động cần thiết như gửi dữ liệu lên hệ thống đám mây, điều khiển các thiết bị khác, hoặc kích hoạt cảnh báo. Vi xử lý có thể được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể như phân tích dữ liệu hoặc ra quyết định tự động.

Chức năng chính:

  • Xử lý dữ liệu thu thập từ cảm biến.
  • Quản lý giao tiếp giữa các thiết bị IoT.
  • Điều khiển các thiết bị ngoại vi (mở/đóng công tắc, kích hoạt động cơ, v.v.).
vi sử lý trong hệ thống IOT
vi sử lý trong hệ thống IOT 

Giao tiếp và kết nối (Connectivity)

Kết nối mạng là yếu tố quan trọng giúp thiết bị IoT công nghiệp giao tiếp với các hệ thống khác, như máy chủ hoặc các thiết bị IoT khác. Các thiết bị IoT sử dụng nhiều giao thức truyền thông khác nhau tùy theo yêu cầu về phạm vi, băng thông và độ trễ. Các công nghệ kết nối phổ biến bao gồm:

  • Wi-Fi: Thích hợp cho các thiết bị IoT trong phạm vi gần, với băng thông cao.
  • Ethernet: Kết nối có dây ổn định và tốc độ cao, thường dùng trong các hệ thống công nghiệp lớn.
  • Bluetooth/BLE (Bluetooth Low Energy): Dùng cho các thiết bị trong phạm vi ngắn và tiêu thụ ít năng lượng.
  • Zigbee/Z-Wave: Các giao thức không dây với mức tiêu thụ năng lượng thấp, phù hợp cho các ứng dụng tự động hóa.
  • LoRaWAN (Long Range Wide Area Network): Dành cho các ứng dụng IoT với khoảng cách xa và băng thông thấp.
  • 5G: Công nghệ mạng di động mới, với tốc độ truyền tải cao và độ trễ thấp, hỗ trợ IoT trong môi trường công nghiệp yêu cầu truyền tải dữ liệu lớn.

Cổng IoT (IoT Gateway)

Gateway IOT
Gateway IOT

Cổng IoT đóng vai trò là cầu nối giữa các thiết bị IoT và hệ thống mạng lớn hơn, chẳng hạn như hệ thống máy chủ hoặc đám mây. Cổng IoT nhận dữ liệu từ các cảm biến hoặc thiết bị IoT khác, xử lý sơ bộ và chuyển tiếp chúng lên các hệ thống phân tích hoặc lưu trữ. Giao tiếp giữa các thiết bị trong hệ thống IoT có thể diễn ra qua cổng này.

Chức năng chính:

  • Dịch giao thức: Cổng IoT có thể chuyển đổi giữa các giao thức khác nhau (ví dụ, từ Modbus sang MQTT).
  • Tích hợp và bảo mật: Cổng IoT có thể hỗ trợ các tính năng bảo mật như mã hóa và xác thực dữ liệu trước khi gửi lên đám mây.

Đọc thêm : Gateway IOT là gì ? Vai trò của Gateway trong thời đại 4.0

Lưu trữ và xử lý dữ liệu (Data Storage and Processing)

Khi dữ liệu được thu thập từ các thiết bị IoT, chúng cần được lưu trữ và xử lý để phân tích. Trong môi trường IoT công nghiệp, việc xử lý và phân tích dữ liệu có thể diễn ra ngay tại thiết bị (edge computing) hoặc được gửi lên hệ thống đám mây để xử lý (cloud computing). Quyết định về nơi xử lý dữ liệu phụ thuộc vào yêu cầu về độ trễ, băng thông và khả năng tính toán của hệ thống.

  • Edge Computing: Xử lý dữ liệu ngay tại chỗ giúp giảm độ trễ và giảm bớt tải cho mạng.
  • Cloud Computing: Xử lý và lưu trữ dữ liệu trong môi trường đám mây giúp dễ dàng truy cập và mở rộng quy mô.

Nguồn điện (Power Supply)

Các thiết bị IoT công nghiệp cần một nguồn điện để hoạt động. Nguồn điện có thể là pin (cho các thiết bị di động hoặc không dây), hoặc cung cấp từ nguồn điện trực tiếp qua mạng. Trong một số trường hợp, thiết bị IoT có thể sử dụng năng lượng tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, để hoạt động lâu dài mà không cần phải thay pin thường xuyên.

Giao diện người dùng (User Interface)

Một số thiết bị IoT công nghiệp có giao diện người dùng (UI) để giúp người vận hành dễ dàng tương tác với thiết bị. Giao diện này có thể là màn hình điều khiển, phần mềm trên máy tính hoặc ứng dụng di động. Nó cho phép người dùng giám sát tình trạng thiết bị, nhận cảnh báo và thực hiện các thao tác điều chỉnh khi cần thiết.

Bảo mật (Security)

Bảo mật là một yếu tố quan trọng trong cấu tạo của thiết bị IoT công nghiệp. Việc kết nối các thiết bị IoT vào mạng có thể làm tăng nguy cơ bị tấn công mạng, do đó cần phải có các cơ chế bảo mật như:

  • Mã hóa dữ liệu: Để bảo vệ dữ liệu trong quá trình truyền tải.
  • Xác thực người dùng: Đảm bảo chỉ có những người có quyền mới có thể truy cập và điều khiển thiết bị.
  • Giám sát và cảnh báo: Phát hiện các hoạt động bất thường và cảnh báo người vận hành.

Công dụng và lợi ích của hệ thống IoT công nghiệp

Hệ thống IoT công nghiệp không chỉ giúp doanh nghiệp thu thập và giám sát dữ liệu, mà còn mang lại rất nhiều lợi ích trong việc tối ưu hóa sản xuất và nâng cao hiệu quả hoạt động:

Giảm sát hiệu quả thiết bị, tổng thể nhà máy sản xuất

IoT giúp giám sát hoạt động của các thiết bị và máy móc trong thời gian thực, giảm thời gian chết (downtime) và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Các dữ liệu thu thập được từ cảm biến giúp điều chỉnh các thông số hoạt động và nâng cao hiệu suất sản xuất.

Bảo trì dự đoán

Hệ thống IoT giúp dự đoán các sự cố của thiết bị hoặc máy móc trước khi chúng xảy ra. Việc bảo trì chủ động thay vì bảo trì định kỳ giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và chi phí sửa chữa.

Quản lý năng lượng và tài nguyên

Các cảm biến IoT có thể giám sát và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tài nguyên trong các cơ sở sản xuất, giúp tiết kiệm chi phí và giảm tác động đến môi trường.

Cải thiện chất lượng sản phẩm

IoT có thể giúp giám sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như nhiệt độ, độ ẩm, hoặc các chỉ số khác trong quá trình sản xuất. Điều này giúp đảm bảo chất lượng đồng đều và giảm thiểu lỗi sản phẩm.

Quan trắc và cảnh báo về môi trường

Các hệ thống IoT có thể thu thập, truyền tải và phân tích dữ liệu từ các cảm biến môi trường để giám sát và bảo vệ môi trường sống. Với khả năng kết nối mọi thiết bị qua Internet, IoT trong quan trắc môi trường giúp theo dõi các yếu tố như chất lượng không khí, nước, đất, tiếng ồn, và nhiều yếu tố khác có ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

 

Ví dụ về các ứng dụng hệ thống IoT công nghiệp

  1. Sản xuất thông minh (Smart Manufacturing)
    IoT giúp tự động hóa các quy trình sản xuất, từ việc theo dõi tiến độ sản xuất cho đến điều chỉnh quy trình khi cần thiết. Các dây chuyền sản xuất có thể tự động điều chỉnh và tối ưu hóa khi nhận được dữ liệu từ các cảm biến.
  2. Quản lý chuỗi cung ứng (Supply Chain Management)
    Các thiết bị IoT giúp giám sát tình trạng hàng hóa, điều kiện lưu trữ và vận chuyển trong suốt quá trình từ nhà cung cấp đến khách hàng, giúp tối ưu hóa chuỗi cung ứng và giảm thiểu các sự cố ngoài ý muốn.
  3. Quản lý tài sản và thiết bị
    IoT giúp theo dõi và quản lý tình trạng các thiết bị trong nhà máy, bao gồm việc giám sát tình trạng hoạt động của máy móc, việc bảo trì và tuổi thọ của thiết bị.

Nếu bạn có nhu cầu về giải pháp kết nối dữ liệu công nghiệp cũng như giải pháp tự động hóa hãy liên hệ với chúng tôi .

địa chỉ liên hệ

Văn phòng : Km12, đường Cầu Diễn, Phường Phúc Diễn, Quận Bắc Từ Liêm, TP. Hà Nội.

Số điện thoại:

0912777223

0904565121

 

Gmail : admin@stivietnam.com

Website: www.stivietnam.com

YOUR_CODE_HERE