HỆ THỐNG GHI NHẬN DỮ LIỆU CẢM BIẾN CÓ KHẢ NĂNG MỞ RỘNG LINH HOẠT DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ NB-IOT
DOI:
https://doi.org/10.59266/houjs.2026.1168Từ khóa:
hệ thống ghi nhận dữ liệu, hệ thống giám sát môi trường, máy tính biên, mạng vạn vật băng tần hẹp, cổng mạng thông minh, vi dịch vụ, cảm biến không khíTóm tắt
Việc thu thập dữ liệu cảm biến trong thời gian thực luôn đặt ra thách thức về việc cân đối giữa tính toàn vẹn của dữ liệu và khả năng mở rộng của hệ thống. Các phương pháp quan trắc cũ thường gặp hạn chế khi phải xử lý khối lượng thông tin lớn ngay tại điểm đo hoặc bị phụ thuộc quá nhiều vào sự ổn định của đường truyền mạng. Nghiên cứu này giới thiệu một kiến trúc giám sát chất lượng không khí mới, tận dụng sức mạnh của mô hình Điện toán biên (Edge Computing) phối hợp cùng giao thức truyền dẫn NB-IoT. Hệ thống được thiết kế theo mô hình lai: vi điều khiển STM32 đảm nhiệm vai trò thu thập chính xác các thông số môi trường, trong khi máy tính nhúng Raspberry Pi hoạt động như một Gateway thông minh tại biên để thực hiện tiền xử lý, lưu trữ đệm và đóng gói dữ liệu. Các thử nghiệm thực tế chứng minh hệ thống vận hành ổn định, bảo toàn dữ liệu ngay cả khi kết nối mạng gián đoạn nhờ cơ chế hàng đợi tại biên, đồng thời kiến trúc vi dịch vụ (Microservices) giúp hệ thống dễ dàng mở rộng quy mô khi cần thiết.
Tài liệu tham khảo
AIOTI WG Standardisation (2025). IoT and Edge Computing EU Funded Projects Landscape. European Commission Report.
Dragoni, N., Giallorenzo, S., Lafuente, A. L., Mazzara, M., Montesi, F., Mustafin, R., & Safina, L. (2017). Microservices: yesterday, today, and tomorrow. In Present and ulterior software engineering (pp. 195-216). Springer.
Kang, J. J., & Yang, W. (2010). An air quality monitoring system based on the IEEE 1451 standard. In 2010 IEEE Instrumentation & Measurement Technology Conference Proceedings (pp. 1445-1449).
Li, Y., Cheng, X., Cao, Y., Wang, D., & Yang, L. (2017). Smart choice for the smart grid: Narrowband Internet of Things (NB-IoT). IEEE Internet of Things Journal, 5(3), 1505-1515.
Mane, S. et al. (2026). A smart edge computing infrastructure for air quality monitoring using LPWAN and MQTT technologies. Proceedings of IoT Conference.
Modbus Organization, I. (2012). Modbus application protocol specification v1.1b3.
Newman, S. (2015). Building microservices: designing fine-grained systems. O’Reilly Media, Inc.
Popli, S., Jha, R. K., & Jain, S. (2018). A survey on energy efficient narrowband internet of things (NBIoT): Architecture, internet of everything applications and future directions. DOI: 10.1109/ ACCESS.2018.2881533
Postolache, O. A., Pereira, J. M. D., & Girao, P. M. B. (2009). Smart sensors network for air quality monitoring applications. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 58(9), 3253-3262.
Rai, A. C., Kumar, P., Pilla, F., Skouloudis, A. N., Di Sabatino, S., Ratti, C., ... & Britter, R. (2017). End-user perspective of low-cost sensors for outdoor air pollution monitoring. Science of the Total Environment, 607, 691-705. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.06.266
Ratasuk, R., Vejlgaard, B., Mangalvedhe, N., & Ghosh, A. (2016). NB-IoT system for M2M communication. In 2016 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (pp. 1- 5). IEEE.
Ray, P. P. (2018). A survey on Internet of Things architectures. Journal of King Saud University-Computer and Information Sciences, 30(3), 291-319.
Sinha, A., Rai, R., & Khare, A. (2015). Air quality monitoring using WSN based on IoT. International Journal of Scientific Research in Science, Engineering and Technology, 1(4), 213-217.
Smith, J. et al. (2026). Advancements in Air Quality Monitoring Systems: A Comprehensive Review of IoT-Based Solutions. International Journal of Networked Applications, DOI:10.1155/ina/3080684.
Synaptics Team. (2025). Edge Computing in IoT Devices: Scalability for Environmental Monitoring. Synaptics IoT Blog.
Swan, M. (2012). Sensor mania! the internet of things, wearable computing, objective metrics, and the quantified self 2.0. Journal of Sensor and Actuator Networks, 1(3), 217-253.
Wang, L. (2024). Design of smart city environment monitoring and optimisation system based on NB- IoT technology. International Journal of Information and Communication Technology, DOI:10.1504/IJICT.2024.143334.
