Công nghệ thúc đẩy ứng dụng IoT trong giao thông vận tải

IoT- mạng lưới các đối tượng, thiết bị được kết nối để thu thập và truyền dữ liệu theo thời gian thực nhằm nâng cao phương thức hoạt động, cách làm việc/giải trí, cách tổ chức hoạt động của một tổ chức hay chính phủ. Ứng dụng IoT để đổi mới công nghiệp giao thông vận tải theo hướng tự động hóa và ngày càng thông minh hơn đã được triển khai nhiều nơi trên thế giới, với phạm vi và mức độ khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể, nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu về đi lại, vận chuyển trong cuộc sống hàng ngày của con người.

Hệ thống giao thông kết nối vận hành trên nền tảng IoT phát triển dựa trên sự tiến bộ nhanh chóng của đa dạng công nghệ như công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông, công nghệ nhận dạng, công nghệ cảm biến…và các công nghệ mới phát triển sau này như điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo (AI), hứa hẹn rất lớn cho cuộc cách mạng của ngành giao thông vận tải. Một số công nghệ thành phần chủ yếu để kết nối trong giao thông vận tải có thể kể đến như:

• Công nghệ nhận dạng sớm được ứng dụng và có khả năng tạo đột phá trong công nghiệp giao thông vận tải là công nghệ nhận dạng qua tần số vô tuyến (RFID-Radio Frequency Identification). Công nghệ này dùng sóng vô tuyến để tự động xác định, nhận dạng, theo dõi và cung cấp thông tin theo thời gian thực các đối tượng trong hệ thống giao thông bằng cách gắn thẻ nhận dạng RFID. Các thẻ RFID lưu trữ thông tin của đối tượng cần nhận dạng như các phương tiện vận tải, đèn giao thông, đèn chiếu sáng, hay cả hàng hóa được vận chuyển...
• Công nghệ cảm biến: rất nhiều loại cảm biến khác nhau đã được nghiên cứu chế tạo để thu thập, cung cấp thông tin đa dạng của các đối tượng trong hệ thống giao thông theo thời gian thực như về nhiệt độ/ánh sáng môi trường, kích thước/tốc độ/màu sắc phương tiện, hay về sức khỏe của người lái xe…
• Hệ thống định vị toàn cầu (GPS- Global Positioning System), hệ thống thông tin địa lý (GIS- Geographic Information System): để xác định vị trí hay hành trình một chiếc xe, theo dõi tốc độ giao thông, mật độ trên một con đường cụ thể, tìm đường đi với bản đồ, đo quãng đường đã di chuyển, vị trí hàng hóa được vận chuyển…hệ thống thông tin địa lý (GPS- Global Positioning System), Hệ thống định vị toàn cầu
• Hệ thống camera giám sát (CCTV-Closed Circuit Televison): sử dụng các camera để cung cấp hình ảnh, các video theo thời gian thực, có thể xem và điều khiển từ một hoặc nhiều trung tâm. Một hệ thống CCTV thường bao gồm liên kết các camera đặt ở các nơi cần quan sát để cung cấp hình ảnh, các video nhằm giám sát tình trạng lưu thông trên đường theo thời gian thực, tốc độ xe, báo động xe sai đường, phát hiện vi phạm,…
• Hệ thống liên lạc: được sử dụng phổ biến là các hệ thống liên lạc toàn cầu không dây như: Wi-Fi, mạng viễn thông (3G, 4G, LTE), GSM;  truyền thông tần số vô tuyến (UHF, VHF).

Các dạng kết nối trong hệ thống giao thông bao gồm:

• Kết nối giữa các phương tiện (V2V - Vehicle-to-Vehicle): cho phép các phương tiện phát hiện và giao tiếp với nhau, cảnh báo khó khăn, nguy hiểm giúp ngăn va chạm và luồng giao thông thông suốt, đặc biệt trong trường hợp khẩn cấp.

• Kết nối phương tiện với hạ tầng (V2I - Vehicle-to-infrastructure): cơ sở hạ tầng bao gồm đèn chiếu sáng, vạch kẻ đường, đèn/biển báo giao thông, trạm dừng, bãi đỗ xe, và cả thời tiết,… nhằm tạo điều kiện cho luồng giao thông an toàn, thông suốt, giúp biết nơi có thể đỗ xe, phán đoán tình hình lưu thông...
• Kết nối phương tiện với người đi bộ (V2P - Vehicle-to-Pedestrian): kết nối thông qua các ứng dụng di động giúp hành khách xác định các phương tiện giao thông công cộng, thay đổi tín hiệu giao thông để băng qua đường hay kiểm tra đường dành cho người đi bộ, nhận dạng người đi bộ và hệ thống cảnh báo để tránh các tình huống nguy hiểm như va chạm có thể xảy ra.
• Kết nối phương tiện với đám mây (V2C - Vehicle-to-Cloud): để thực hiện các dịch vụ như trao đổi dữ liệu, lưu trữ, phân tích dữ liệu, tối ưu hóa giao thông, bảo mật,...

• Kết nối phương tiện với mọi thứ (V2X - Vehicle-to-Everything): chỉ một hệ thống giao thông thông minh ở cấp độ mà trong đó tất cả các hệ thống, phương tiện và cơ sở hạ tầng được kết nối với nhau.

IoT kết nối các đối tượng trong hệ thống giao thông để trao đổi thông tin và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu theo thời gian thực. Tuy nhiên, một chiếc xe được kết nối sẽ không đưa ra bất kỳ lựa chọn nào cho người lái xe, mà chỉ là đối tượng cung cấp thông tin cho người lái xe/đơn vị quản lý theo thời gian thực để có quyết định hành động, cung cấp dữ liệu làm cơ sở cho việc lập kế hoạch. 

Các kết nối trong hệ thống giao thông

Nguồn: Texas Instruments Incorporated, How connected vehicles leverage data: 3 common questions.

Hiệu quả ứng dụng IoT trong giao thông

Với IoT, các đối tượng trong hệ thống giao thông như các phương tiện, đèn giao thông, đèn đường, biển báo đường phố,…có thể truyền thông tin chính xác theo thời gian thực, tự động thích ứng với các điều kiện thay đổi để hỗ trợ người lái, cải thiện an toàn giao thông, giảm ùn tắc và ô nhiễm môi trường, nhờ đó giúp cải thiện các dịch vụ giao thông vận tải, tin cậy và hiệu quả hơn. Một số tác động tích cực khi ứng dụng IoT trong giao thông như:

• Đối với phương tiện giao thông: IoT tạo ra một thế giới an toàn và hiệu quả cho các phương tiện tham gia giao thông nhờ liên tục được kiểm tra theo thời gian thực để đảm bảo phương tiện luôn trong tình trạng tốt và hoạt động hết công suất. Khi phương tiện có sự cố bất kỳ, các công nghệ/cảm biến tích hợp trên phương tiện sẽ thông báo cho người lái xe/trung tâm quản lý, đồng thời thông báo cho các phương tiện khác trên đường để ứng phó; hoặc theo dõi truy cập dữ liệu liên quan đến phương tiện như mức tiêu thụ nhiên liệu, khí thải, hiện trạng; hoặc trong trường hợp phương tiện bị đánh cắp, chủ sở hữu sẽ nhận được thông báo và truy tìm từ xa nhờ thiết bị GPS. 
• Đối với người tham gia giao thông: nhờ kết nối với hệ thống giao thông và biết được tình hình giao thông theo thời gian thực nên người cần di chuyển có thể chọn lựa nên đi tuyến đường nào, bằng phương tiện công cộng hay xe hơi, khi nào nên đi... Người sử dụng các phương tiện có thể cảnh báo/hoặc nhận cảnh báo về các nguy cơ tiềm ẩn trên đường.
• Đối với các nhà quản lý: IoT tạo điều kiện để phát triển các hệ thống quản lý, thay đổi cách quản lý và nâng cao hiệu quả quản lý của cơ quan quản lý giao thông. Nhà quản lý các hoạt động dịch vận tải có thể quản lý/giám sát các đội xe từ xa và lập kế hoạch cũng như định tuyến giao thông hiệu quả hơn theo nhu cầu vận chuyển và thực tế điều kiện giao thông. Chính quyền được cung cấp nhiều dữ liệu để có thể sử dụng trong việc lập kế hoạch hay tối ưu hóa mạng lưới giao thông, xây dựng và vận hành cơ sở hạ tầng giao thông theo hướng tự động hóa và ngày càng thông minh hơn. 

Bên cạnh các tác động tích cực, ứng dụng IoT trong giao thông có những thách thức cần giải quyết, và khi mọi thứ tự động hóa càng cao thì sự chuẩn xác cần phải càng cao hơn. Nếu các thiết bị và cơ chế truyền thông trong hệ thống rơi vào tình trạng hoạt động không đúng hay chỉ tạm thời ngoại tuyến có thể dẫn đến thiệt hại tài sản và gây thương tích nghiêm trọng cho các đối tượng tham gia giao thông. Và bảo mật cũng là vấn đề không thể bỏ qua khi ứng dụng IoT, mạng lưới kết nối cần phải có các quy trình bảo mật và được thực hiện nghiêm túc để bảo vệ mạng lưới và dữ liệu. Mạng lưới càng lớn, đối tượng kết nối gia tăng mỗi ngày sẽ làm tăng tính dễ bị tổn thương của mạng lưới, nên bảo mật là yếu tố cần quan tâm đầu tiên trong mọi quyết định liên quan đến việc triển khai ứng dụng IoT.

Anh Trung (CESTI)