Tuy nhiên, độ ổn định theo thời gian và tính bảo mật từ các hệ tự thiết kế không cao. Bài báo trình bày một phương pháp thiết kế hệ IoT theo chuẩn công nghiệp nhằm tăng cường bảo mật và duy trì tính ổn định cho hệ thống. Một mạng SCADA điều khiển PLC S7-1200 thông qua chuẩn KepServerEx được sử dụng để giám sát thu thập dữ liệu từ các trạm bơm. Kết nối mạng riêng ảo virtual private network (VPN) được dùng để truyền tín hiệu điều khiển và thu thập dữ liệu máy chủ về các trạm và ngược lại. Ngoài ra, hệ thống còn có thể đăng nhập từ bên ngoài thông qua chức năng truy cập từ xa. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và có thể thu thập dữ liệu theo thời gian thực. Kết quả của bài báo này là tiền đề để tiến hành các nghiên cứu chuyên sâu hơn về lĩnh vực IoT theo chuẩn công nghiệp.

Ngày nay, các hệ thống Internet vạn vật (IoT) vẫn đang là chủ đề được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu do khả năng ứng dụng cao, thiết kế mềm dẻo và dễ dàng đáp ứng các nhu cầu cá nhân trong điều kiện hiện nay. Trong nước, hệ thống IoT được ứng dụng vào nông nghiệp (Quân và ctv., 2018; Thực và ctv., 2019), và thiết lập hệ thống giám sát các thiết bị gia dụng trong gia đình (Đức & Hạnh, 2020; Khang và ctv., 2020). Đặc điểm chính của các hệ thống này đều dùng vi điều khiển trên nền tảng arduino kết hợp với một server miễn phí. Đây là một nhược điểm rất lớn do (1) độ ổn định theo thời gian dài của vi điều khiển là không cao, (2) tính bảo mật thấp của các tên miền miễn phí, (3) khả năng bị tấn công và bị chiếm quyền điều khiển cao.

Để loại bỏ các rủi ro này, các hệ thống điều khiển thông qua chuẩn IoT công nghiệp đã được đề xuất (Abbas, 2014; Benjamin et al., 2017). Đặc điểm chính của các nghiên cứu này là khả năng xây dựng một mạng SCADA công nghiệp có thể giám sát và thu thập dữ liệu cho các nhà máy lớn. Tuy hệ thống này có thể vận hành tốt nhưng lại tỏ ra kém thích nghi với các nhu cầu ứng dụng tại Việt Nam.

Hiện nay, tiêu chuẩn công nghiệp OPC (Open Platform Communications) đang được giới thiệu. Đây là một chuẩn giao diện phần mềm cho phép trao đổi dữ liệu an toàn và tin cậy giữa các chương trình trên Windows và các thiết bị phần cứng công nghiệp. Tiêu chuẩn này có thể kết nối thu thập dữ liệu tới các ngôn ngữ lập trình cao cấp như MATLAB (Liu et al., 2009) và LABVIEW (Pranowo, 2021). Tuy các giải pháp điều khiển qua internet đã được tích hợp trong chức năng webnavigator từ khá sớm, các giải pháp kết nối công nghiệp cho các ứng dụng vẫn đang được nghiên cứu.

Bài báo này trình bày một phương pháp thiết kế một hệ IoT công nghiệp thông qua một chuẩn OPC trên hệ thống mạng VPN có thể đăng nhập từ môi trường internet vào hệ thống. Cấu hình VPN cho phép các thiết bị hoạt động như một mạng nội bộ, từ đó người điều khiển có thể nâng cấp hoặc cài đặt lại phần mềm theo nhu cầu riêng. KepServerEx được chọn làm OPC, có thể điều khiển các trạm PLC S7- 1200 thông qua hệ thống mạng internet với giao diện 3G/4G. Các PLC này điều khiển và thu thập dữ liệu của một hệ thống bơm. Dữ liệu có thể được quan sát tại chỗ và gửi về server để giám sát toàn bộ hệ thống. Ngoài ra, một kết nối VPN remote access cũng được thiết lập, nhờ đó, người giám sát có thể quan sát và điều khiển hệ thống mà không cần có mặt tại máy chủ.

nqhuy