Cảm biến trong IoT (Sensing)

CẢM BIẾN TRONG IOT

1. Khái niệm

Cảm biến trong IoT có nghĩa là thu thập dữ liệu từ các thiết bị trong hệ thống rồi gửi về cơ sở dữ liệu (database) hoặc đám mây (cloud). Dữ liệu thu thập được sẽ được phân tích, xử lý trở thành thông tin có ích.

Cảm biến là nền tảng cho hệ thống IoT. Các thiết bị cảm biến có thể được nhúng trong đối tượng (thiết bị) để cảm nhận và điều khiển, hoặc nằm độc lập để đo lường và thu thập dữ liệu từ xa. Một số thiết bị cảm biến thông dụng hiện nay như cảm biến vị trí (GPS) nhúng trong điện thoại di động, cảm biến hồng ngoại trong camera an ninh; hay một số loại cảm biến có thể nằm độc lập như cảm biến dùng trong nông nghiệp để đo các thông số ngoài môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, pH của đất,...). 

Bộ truyền động cũng là một phần quan trọng của cảm biến. Bộ truyền động có nhiệm vụ dựa trên dữ liệu thu thập được tạo nên hành động vật lý. Bộ truyền động có thể được chia thành 3 loại chính, gồm: Bộ truyền động thủy (sử dụng chất lỏng, thủy lực, năng lượng nước); Bộ truyền động khí (sử dụng áp suất của khí nén); Bộ truyền động điện (sử dụng năng lượng điện). 

Ví dụ về bộ truyền động: Một hệ thống tưới nước tự động có các thiết bị cần thiết, dựa trên dữ liệu độ ẩm trong đất thu được từ các cảm biến, nếu độ ẩm thấp hơn giá trị tiêu chuẩn thì nó sẽ ra lệnh cho bộ truyền động mở van nước cho tới khi độ ẩm đạt yêu cầu. Hay trong một ví dụ khác, trong hệ thống nhà thông minh, bộ truyền động được sử dụng để khóa/ mở cửa khi có người ra khỏi nhà, bật/ tắt đèn khi không có người dùng đến, cảnh báo người dùng về bất kỳ mối đe dọa nào như nguy cơ cháy nhà do quên tắt bếp,... Và để bộ truyền động làm được điều đó một cách hợp lý thì cần có dữ liệu từ các thiết bị cảm biến cần thiết trong hệ thống. 

2. Một số loại cảm biến thường dùng

2.1. Cảm biến trong điện thoại di động

Cảm biến ánh sáng, phát hiện cường độ ánh sáng xung quanh. Nó có thể được sử dụng để thiết lập độ sáng của màn hình một cách tự động. Nhiều điện thoại thông minh hiện nay cũng có nhiệt kế, khí áp kế và cảm biến độ ẩm để đo nhiệt độ, áp suất khí quyển và độ ẩm tương ứng. Hay từ kế trong điện thoại phát hiện từ trường. Điều này có thể được sử dụng như một la bàn kỹ thuật số. Nhiều ứng dụng sức khỏe và thể dục đang được xây dựng để theo dõi sức khỏe của một người liên tục bằng cách sử dụng điện thoại thông minh. Họ theo dõi các hoạt động thể chất, chế độ ăn uống, bài tập và lối sống của người dùng để xác định mức độ tập thể dục và đưa ra đề xuất cho người dùng phù hợp.

2.2. Cảm biến trong y tế 

Có rất nhiều thiết bị cảm ứng có thể đeo được trên thị trường. Chúng được trang bị các cảm biến y tế có khả năng đo các thông số khác nhau như nhịp tim, mạch, huyết áp, nhiệt độ cơ thể, nhịp thở và mức đường huyết. Những thiết bị đeo này bao gồm đồng hồ thông minh, dây đeo cổ tay, bản vá giám sát và hàng dệt thông minh.

Hơn nữa, đồng hồ thông minh và thiết bị theo dõi thể dục đang trở nên khá phổ biến trên thị trường khi các công ty như Apple, Samsung và Sony đang đưa ra những tính năng rất sáng tạo. Ví dụ, một chiếc đồng hồ thông minh bao gồm các tính năng như kết nối với điện thoại thông minh, các cảm biến như gia tốc kế và theo dõi nhịp tim 

Một thiết bị IoT mới khác, có nhiều hứa hẹn là giám sát các bản vá được dán trên da. Các bản vá lỗi giám sát giống như hình xăm. Chúng có thể co giãn và dùng một lần và rất rẻ. Những miếng dán này phải được bệnh nhân đeo trong vài ngày để theo dõi liên tục các thông số sức khỏe quan trọng. Tất cả các thành phần điện tử được nhúng trong các cấu trúc cao su này. Họ thậm chí có thể truyền dữ liệu cảm biến không dây. Cũng giống như một hình xăm, những miếng dán này có thể được áp dụng trên da.

2.3. Cảm biến thần kinh

Ngày nay, người ta có thể hiểu được các tín hiệu thần kinh trong não, suy ra trạng thái của não và huấn luyện nó để có sự chú ý và tập trung tốt hơn. Điều này được gọi là phản hồi thần kinh. Công nghệ được sử dụng để đọc tín hiệu não được gọi là EEG (Electroencephalography). Các tế bào thần kinh bên trong não giao tiếp điện tử và tạo ra một điện trường, có thể đo được từ bên ngoài về tần số. Sóng não có thể được phân loại thành sóng alpha, beta, gamma, theta và delta tùy thuộc vào tần số.

Dựa vào loại sóng, có thể suy ra não đang bình tĩnh hay đang vẩn vơ trong suy nghĩ. Loại phản hồi thần kinh này có thể thu được trong thời gian thực và có thể được sử dụng để huấn luyện não bộ tập trung, chú ý tốt hơn vào mọi thứ, quản lý căng thẳng và có tinh thần tốt hơn.