Hệ thống điều khiển thang máy không tiếp xúc - Nghiên cứu SV ĐH SPKT TP.HCM

Hệ thống điều khiển thang máy không tiếp xúc: Giải pháp an toàn, tiện lợi và giảm thiểu lây nhiễm. Tìm hiểu ngay công nghệ tiên tiến cho thang máy hiện đại.

Chuyên ngành

Kỹ thuật

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Công trình nghiên cứu khoa học của sinh viên

2022

82
2
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Thang máy không tiếp xúc là gì Tổng quan về giải pháp an toàn

Trong bối cảnh các dịch bệnh lây truyền qua đường tiếp xúc ngày càng trở nên phức tạp, việc giảm thiểu tương tác vật lý với các bề mặt công cộng là yêu cầu cấp thiết. Thang máy không tiếp xúc ra đời như một giải pháp công nghệ tiên tiến, đáp ứng trực tiếp nhu cầu này. Đây là hệ thống thang máy cho phép người dùng gọi tầng và điều khiển cabin mà không cần chạm vào bất kỳ nút bấm vật lý nào. Thay vào đó, hệ thống sử dụng các công nghệ hiện đại như cảm biến, ứng dụng di động, mã QR, nhận diện giọng nói hoặc khuôn mặt để thực thi mệnh lệnh. Mục tiêu chính của giải pháp này là ngăn chặn nguy cơ chống lây nhiễm chéo các mầm bệnh nguy hiểm, đặc biệt tại những khu vực có mật độ người sử dụng cao như chung cư, văn phòng, bệnh viện và trung tâm thương mại. Nghiên cứu "Hệ thống điều khiển thang máy không tiếp xúc" (SV2022-32) của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã chỉ ra rằng, các nút bấm thang máy truyền thống là một trong những vật trung gian lây bệnh nguy hiểm nhất. Do đó, việc phát triển và ứng dụng giải pháp thang máy thông minh này không chỉ là một xu hướng công nghệ mà còn là một biện pháp y tế dự phòng hiệu quả. Hệ thống này thường tích hợp các thành phần như bộ điều khiển trung tâm (PLC), các module kết nối IoT (như NodeMCU), cơ sở dữ liệu thời gian thực (Firebase) và giao diện người dùng trên nhiều nền tảng (Web, App). Sự kết hợp này tạo ra một hệ sinh thái điều khiển liền mạch, an toàn và tiện lợi, mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành vận tải thẳng đứng, nơi yếu tố an toàn thang máy và sức khỏe cộng đồng được đặt lên hàng đầu.

1.1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động cốt lõi của công nghệ

Về cơ bản, thang máy không tiếp xúc là một hệ thống được trang bị các phương thức nhập lệnh thay thế cho nút bấm cơ học. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc chuyển đổi yêu cầu của người dùng (chọn tầng, gọi thang) thành tín hiệu số và gửi đến bộ điều khiển trung tâm của thang máy. Thay vì nhấn nút, người dùng có thể tương tác qua một trong các công nghệ không chạm sau: quét mã QR bằng điện thoại để truy cập một trang web điều khiển, sử dụng ứng dụng di động chuyên dụng, ra lệnh bằng giọng nói, hoặc để hệ thống tự động nhận diện thông qua khuôn mặt hoặc thẻ từ. Dữ liệu từ các phương thức này được gửi đến một vi điều khiển (ví dụ: NodeMCU), sau đó được truyền lên cơ sở dữ liệu đám mây (Cloud Database) và đồng bộ với bộ điều khiển logic khả trình (PLC) của thang máy. PLC sẽ xử lý tín hiệu và ra lệnh cho hệ thống cơ khí vận hành cabin đến tầng mong muốn. Quá trình này đảm bảo tính chính xác, nhanh chóng và loại bỏ hoàn toàn việc tiếp xúc vật lý.

1.2. Tầm quan trọng của việc nâng cấp thang máy trong bối cảnh mới

Đại dịch COVID-19 đã làm thay đổi sâu sắc nhận thức về vệ sinh và an toàn tại các không gian công cộng. Các bề mặt thường xuyên được chạm vào như nút bấm thang máy trở thành mối đe dọa tiềm tàng. Theo một nghiên cứu được trích dẫn trong tài liệu của ĐH SPKT TPHCM, virus SARS-CoV-2 có thể tồn tại trên các bề mặt trong nhiều giờ, làm tăng nguy cơ lây nhiễm. Do đó, việc nâng cấp thang máy từ hệ thống truyền thống sang không tiếp xúc không còn là một lựa chọn xa xỉ mà đã trở thành một tiêu chuẩn an toàn cần thiết. Giải pháp này giúp các tòa nhà tạo ra một môi trường an toàn hơn cho cư dân và khách hàng, giảm chi phí và nhân lực cho việc khử khuẩn thang máy liên tục. Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ mới còn nâng cao giá trị và hình ảnh hiện đại của công trình, mang lại trải nghiệm người dùng vượt trội và tiện lợi, phù hợp với xu hướng sống thông minh trong kỷ nguyên số.

II. Rủi ro lây nhiễm chéo từ nút bấm thang máy truyền thống

Nút bấm thang máy là một trong những bề mặt có tần suất tiếp xúc cao nhất trong một tòa nhà. Hàng trăm, thậm chí hàng ngàn lượt chạm mỗi ngày từ nhiều người khác nhau biến nó thành một ổ chứa vi khuẩn và virus tiềm tàng. Mỗi lần nhấn nút là một lần tạo ra cơ hội để mầm bệnh di chuyển từ người này sang người khác, gây ra nguy cơ lây nhiễm chéo nghiêm trọng. Trong thời kỳ dịch bệnh, rủi ro này càng trở nên đáng báo động. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng các tác nhân gây bệnh như virus cúm, SARS-CoV-2 có thể tồn tại trên bề mặt nhựa và kim loại trong nhiều giờ đến vài ngày. Mặc dù các biện pháp như vệ sinh, khử khuẩn thang máy thường xuyên có thể giảm thiểu phần nào nguy cơ, chúng không thể đảm bảo loại bỏ hoàn toàn mầm bệnh 24/7 và đòi hỏi chi phí vận hành đáng kể. Hơn nữa, việc tiếp xúc với hóa chất khử trùng liên tục cũng có thể gây hại cho sức khỏe người dùng và làm hao mòn thiết bị. Vấn đề không chỉ dừng lại ở bệnh truyền nhiễm. Các nút bấm vật lý còn có thể tích tụ bụi bẩn, gây ra các vấn đề về dị ứng và vệ sinh chung. Đối mặt với những thách thức này, giải pháp thang máy không tiếp xúc trở nên ưu việt hơn hẳn, giúp triệt tiêu gốc rễ của vấn đề bằng cách loại bỏ hoàn toàn điểm tiếp xúc vật lý, đảm bảo mức độ an toàn thang máy cao nhất cho người sử dụng trong mọi tình huống.

2.1. Phân tích bề mặt tiếp xúc chung là nguồn lây bệnh tiềm ẩn

Bề mặt tiếp xúc chung được định nghĩa là bất kỳ bề mặt nào được nhiều người chạm vào trong một khoảng thời gian ngắn. Nút bấm thang máy, tay nắm cửa, lan can là những ví dụ điển hình. Theo nghiên cứu "Phát hiện SARS-CoV-2 trong các thiết bị công cộng" [6] được trích dẫn trong đề tài của ĐH SPKT TPHCM, virus có thể được tìm thấy trên các bề mặt này, khẳng định vai trò của chúng như một vật trung gian truyền bệnh. Khi một người mang mầm bệnh ho, hắt hơi hoặc đơn giản là chạm tay lên mặt rồi nhấn nút thang máy, họ có thể để lại virus trên bề mặt đó. Người tiếp theo sử dụng thang máy, dù hoàn toàn khỏe mạnh, khi chạm vào nút bấm đó và vô tình đưa tay lên mắt, mũi, miệng sẽ có nguy cơ bị nhiễm bệnh. Chu trình lây nhiễm này diễn ra âm thầm và rất khó kiểm soát, đặc biệt trong không gian kín và hẹp như cabin thang máy.

2.2. Thách thức trong việc đảm bảo vệ sinh và an toàn thang máy

Việc duy trì vệ sinh cho thang máy truyền thống đối mặt với nhiều thách thức. Tần suất làm sạch phải rất cao để có hiệu quả, đặc biệt vào giờ cao điểm, điều này tốn kém về nhân lực và thời gian. Các dung dịch khử khuẩn mạnh có thể làm hỏng bề mặt nút bấm hoặc các linh kiện điện tử bên trong sau một thời gian dài sử dụng. Ngoài ra, không thể đảm bảo rằng việc vệ sinh được thực hiện một cách hoàn hảo ở mọi thời điểm. Một khoảnh khắc sơ suất cũng đủ để tạo ra lỗ hổng an toàn. Do đó, việc tìm kiếm một giải pháp bền vững hơn là điều tất yếu. Các giải pháp thang máy thông minh không tiếp xúc giải quyết triệt để bài toán này bằng cách thay đổi phương thức tương tác, biến việc đảm bảo an toàn thang máy từ một nỗ lực duy trì liên tục thành một đặc tính cố hữu của hệ thống.

III. Top các phương pháp điều khiển thang máy không tiếp xúc hiệu quả

Sự phát triển của công nghệ đã mở ra nhiều phương pháp đa dạng để hiện thực hóa hệ thống thang máy không tiếp xúc. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các loại công trình và đối tượng người dùng khác nhau. Phổ biến và dễ triển khai nhất hiện nay là giải pháp dựa trên mã QR và ứng dụng di động. Người dùng chỉ cần sử dụng smartphone để quét mã và điều khiển, một phương thức quen thuộc trong thời đại số. Một lựa chọn công nghệ cao hơn là thang máy nhận diện khuôn mặt, mang lại trải nghiệm tự động và liền mạch, đặc biệt phù hợp cho các tòa nhà văn phòng cao cấp có hệ thống quản lý an ninh tích hợp. Bên cạnh đó, công nghệ gọi thang máy bằng giọng nói cũng đang dần được áp dụng, cung cấp sự tiện lợi tối đa cho người dùng, nhất là khi họ đang mang vác đồ đạc. Một giải pháp khác mang tính cải tiến trực tiếp là nút bấm thang máy không chạm. Các nút bấm này sử dụng cảm biến tiệm cận (hồng ngoại hoặc điện dung) để phát hiện ngón tay của người dùng từ một khoảng cách nhỏ (1-3 cm) và kích hoạt lệnh mà không cần tiếp xúc vật lý. Ngoài ra, hệ thống thẻ từ thang máy cũng là một hình thức không tiếp xúc hiệu quả, thường được kết hợp với hệ thống điều khiển điểm đến (Destination Control System) để tối ưu hóa luồng di chuyển trong các tòa nhà lớn. Sự đa dạng của các giải pháp này cho phép các chủ đầu tư lựa chọn và nâng cấp thang máy một cách linh hoạt, phù hợp với ngân sách và yêu cầu kỹ thuật cụ thể.

3.1. Giải pháp hệ thống gọi thang bằng mã QR và ứng dụng di động

Đây là giải pháp được nghiên cứu và phát triển trong mô hình của ĐH SPKT TPHCM. Người dùng có thể lựa chọn một trong hai cách: quét mã QR được dán bên ngoài và bên trong thang máy để truy cập một giao diện web điều khiển, hoặc cài đặt một ứng dụng di động chuyên dụng. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí triển khai thấp, dễ dàng tích hợp vào các hệ thống thang máy hiện có. Việc điều khiển thang máy bằng điện thoại đã trở nên quen thuộc, không đòi hỏi người dùng phải học cách sử dụng phức tạp. Hệ thống gọi thang bằng mã QR đặc biệt hữu ích cho khách vãng lai, trong khi ứng dụng di động phù hợp hơn với cư dân hoặc nhân viên thường trú, mang lại trải nghiệm nhanh chóng và cá nhân hóa.

3.2. Công nghệ nhận diện giọng nói và thang máy nhận diện khuôn mặt

Đây là những giải pháp thuộc phân khúc cao cấp, mang lại mức độ tự động hóa và bảo mật cao. Hệ thống gọi thang máy bằng giọng nói sử dụng micro tích hợp để nhận lệnh từ người dùng. Công nghệ xử lý ngôn ngữ tự nhiên sẽ phân tích và thực thi yêu cầu. Trong khi đó, thang máy nhận diện khuôn mặt sử dụng camera và thuật toán AI để xác định danh tính người dùng và tự động gọi thang máy đến tầng đã được đăng ký trước (ví dụ: tầng làm việc hoặc tầng căn hộ). Công nghệ này không chỉ đảm bảo không tiếp xúc mà còn tăng cường an ninh, ngăn chặn người lạ truy cập vào các khu vực không được phép. Dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, những giải pháp này mang lại trải nghiệm người dùng đẳng cấp và hiệu quả vận hành vượt trội.

3.3. Phân tích nút bấm thang máy không chạm và thẻ từ thang máy

Giải pháp nút bấm thang máy không chạm là một bước nâng cấp thang máy trực tiếp và đơn giản. Thay vì thay thế toàn bộ hệ thống điều khiển, chỉ cần thay thế các bảng nút bấm vật lý bằng bảng nút bấm tích hợp cảm biến tiệm cận. Người dùng vẫn thực hiện hành động "bấm" như thói quen nhưng không cần chạm vào bề mặt. Tương tự, thẻ từ thang máy đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm cho mục đích an ninh và phân tầng. Khi được kết hợp với hệ thống điều khiển điểm đến, người dùng chỉ cần quẹt thẻ tại sảnh, hệ thống sẽ tự động chỉ định thang máy tối ưu nhất để đưa họ đến tầng mong muốn. Cả hai giải pháp này đều hiệu quả trong việc chống lây nhiễm chéo và có thể dễ dàng tích hợp vào các cơ sở hạ tầng hiện có.

IV. Cách thức vận hành hệ thống thang máy không tiếp xúc thông minh

Để một hệ thống thang máy không tiếp xúc hoạt động trơn tru, cần có sự phối hợp nhịp nhàng giữa các thành phần phần cứng và phần mềm. Trái tim của hệ thống vẫn là Bộ điều khiển logic khả trình (PLC), chịu trách nhiệm điều khiển trực tiếp các hoạt động cơ khí của thang máy như di chuyển cabin, đóng mở cửa. Tuy nhiên, để nhận lệnh từ các phương thức không tiếp xúc, hệ thống cần một lớp trung gian thông minh. Theo mô hình nghiên cứu của ĐH SPKT TPHCM, lớp này bao gồm các vi điều khiển có khả năng kết nối Internet (IoT) như NodeMCU. Các thiết bị này đóng vai trò cầu nối, nhận dữ liệu từ ứng dụng di động, web server hoặc các cảm biến khác, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu mà PLC có thể hiểu được. Toàn bộ dữ liệu trạng thái (vị trí cabin, các tầng đang được gọi) và lệnh điều khiển được đồng bộ hóa thông qua một cơ sở dữ liệu thời gian thực trên nền tảng đám mây, ví dụ như Firebase Realtime Database. Việc sử dụng cơ sở dữ liệu đám mây đảm bảo rằng mọi giao diện người dùng, từ màn hình hệ thống SCADA của kỹ thuật viên đến ứng dụng trên điện thoại của người dùng, đều hiển thị thông tin chính xác và cập nhật ngay lập tức. Cấu trúc này không chỉ hiện thực hóa chức năng không tiếp xúc mà còn tạo ra một giải pháp thang máy thông minh toàn diện, cho phép giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu từ xa một cách hiệu quả.

4.1. Vai trò của PLC và hệ thống SCADA trong việc vận hành

PLC (Programmable Logic Controller) là bộ não công nghiệp của thang máy. Nó nhận các tín hiệu đầu vào (từ nút nhấn, cảm biến vị trí, lệnh từ NodeMCU) và thực thi chương trình điều khiển đã được lập trình sẵn để xuất tín hiệu đầu ra, điều khiển động cơ, phanh và hệ thống cửa. Trong khi đó, hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là giao diện giám sát và điều khiển tập trung, thường được sử dụng bởi đội ngũ kỹ thuật. Trong nghiên cứu, giao diện SCADA được xây dựng trên Winform, cho phép kỹ thuật viên theo dõi trạng thái hoạt động của thang máy theo thời gian thực, xem lịch sử lỗi, và có thể can thiệp điều khiển trực tiếp từ phòng máy tính trung tâm. Sự kết hợp giữa PLC và SCADA đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, an toàn và dễ dàng bảo trì.

4.2. Ứng dụng Firebase Realtime Database để đồng bộ hóa dữ liệu

Một trong những thách thức lớn nhất của hệ thống điều khiển từ xa là đảm bảo dữ liệu được đồng bộ hóa tức thì trên tất cả các thiết bị. Firebase Realtime Database của Google là một giải pháp hoàn hảo cho vấn đề này. Đây là một cơ sở dữ liệu NoSQL trên đám mây, lưu trữ dữ liệu dưới dạng JSON và tự động đồng bộ hóa với mọi client được kết nối mỗi khi có sự thay đổi. Khi một người dùng gọi thang máy từ ứng dụng di động, lệnh sẽ được ghi vào Firebase. Ngay lập tức, NodeMCU tại thang máy và giao diện SCADA của kỹ thuật viên sẽ nhận được dữ liệu mới này. Tương tự, khi trạng thái của thang máy thay đổi (ví dụ: cabin di chuyển), PLC sẽ gửi thông tin cập nhật lên Firebase, và ứng dụng của người dùng sẽ hiển thị vị trí mới của cabin. Cơ chế này đảm bảo tính nhất quán và phản hồi tức thời cho toàn bộ hệ thống.

4.3. Phát triển giao diện Webserver và App Mobile qua Unity3D

Để người dùng cuối có thể tương tác với hệ thống, việc phát triển giao diện thân thiện là rất quan trọng. Nghiên cứu đã triển khai hai giao diện chính: một Webserver cho người dùng vãng lai (truy cập qua mã QR) và một ứng dụng di động (App Mobile) cho người dùng thường xuyên. Webserver được thiết kế để hoạt động trên trình duyệt của điện thoại, cung cấp các chức năng cơ bản như chọn tầng cần đến. Trong khi đó, ứng dụng di động, được phát triển trên nền tảng Unity3D, mang lại trải nghiệm phong phú hơn. Unity3D, vốn là một công cụ phát triển game mạnh mẽ, cho phép tạo ra giao diện đồ họa (GUI) hấp dẫn và có khả năng tương tác cao. Việc sử dụng Unity còn giúp dễ dàng triển khai ứng dụng trên nhiều hệ điều hành khác nhau như Android và iOS. Cả hai giao diện này đều kết nối trực tiếp với Firebase Realtime Database để gửi và nhận lệnh điều khiển.

V. Mô hình nghiên cứu thang máy không tiếp xúc và kết quả thực tiễn

Để chứng minh tính khả thi và hiệu quả của giải pháp, nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã thiết kế và thi công thành công một mô hình thang máy không tiếp xúc 4 tầng. Mô hình này không chỉ là một bản vẽ lý thuyết mà là một hệ thống vật lý hoàn chỉnh, mô phỏng chính xác các hoạt động của một thang máy thực tế. Phần cứng của mô hình bao gồm các thiết bị công nghiệp tiêu chuẩn như PLC Mitsubishi FX5U-32MT/ES, động cơ bước Nema 17, driver TB6600, và màn hình HMI Nextion để hiển thị mã QR. Hệ thống được điều khiển bởi hai phương thức không tiếp xúc chính: quét mã QR để truy cập Webserver và sử dụng ứng dụng di động được phát triển trên nền tảng Android. Toàn bộ hệ thống được kết nối và đồng bộ dữ liệu thông qua Firebase Realtime Database. Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình hoạt động ổn định, an toàn và đáp ứng chính xác các lệnh điều khiển từ xa. Giao diện người dùng trên cả Web và App đều trực quan, dễ sử dụng. Đặc biệt, hệ thống đã loại bỏ hoàn toàn nhu cầu tiếp xúc vật lý với bảng điều khiển, đạt được mục tiêu cốt lõi là chống lây nhiễm chéo. Thành công của mô hình này đã được công nhận với Huy chương Bạc tại cuộc thi "Thiết kế, chế tạo, ứng dụng" lần thứ 10 năm 2022, khẳng định tiềm năng ứng dụng rộng rãi của giải pháp thang máy thông minh này trong thực tế.

5.1. Quy trình thiết kế và thi công mô hình thang máy 4 tầng

Quá trình thực hiện mô hình bắt đầu từ khâu thiết kế chi tiết trên phần mềm, bao gồm thiết kế cơ khí cho khung thang, cabin, hệ thống pully truyền động và cơ cấu an toàn; thiết kế hệ thống điện với sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển cho PLC. Sau khi hoàn thiện bản vẽ, nhóm tiến hành thi công phần cứng, lắp ráp các chi tiết cơ khí và đấu nối tủ điện. Phần mềm được phát triển song song, bao gồm lập trình logic điều khiển cho PLC bằng ngôn ngữ Ladder (LAD), thiết kế giao diện hệ thống SCADA trên Visual Studio, lập trình Webserver và phát triển ứng dụng di động trên Unity Editor. Mỗi công đoạn đều được tính toán và kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo sự tương thích và hoạt động đồng bộ của toàn hệ thống.

5.2. Đánh giá giao diện điều khiển trên Winform Web và ứng dụng

Kết quả thực nghiệm cho thấy các giao diện điều khiển đều hoạt động hiệu quả. Giao diện SCADA trên Winform cung cấp một cái nhìn tổng quan, chi tiết về trạng thái hệ thống, là công cụ đắc lực cho việc giám sát và bảo trì. Giao diện web, truy cập qua mã QR, có thiết kế đơn giản, tập trung vào chức năng gọi tầng, giúp khách vãng lai sử dụng nhanh chóng mà không cần cài đặt. Giao diện ứng dụng di động trên Android mang lại trải nghiệm tốt nhất, với đồ họa sinh động, cho phép người dùng không chỉ gọi tầng mà còn quan sát được vị trí hiện tại và hướng di chuyển của cabin theo thời gian thực. Tất cả các giao diện đều cho thấy độ trễ rất thấp trong việc gửi và nhận lệnh, chứng tỏ hiệu quả của việc sử dụng Firebase Realtime Database.

VI. Xu hướng tương lai và tiềm năng nâng cấp thang máy không tiếp xúc

Hệ thống thang máy không tiếp xúc không chỉ là một giải pháp tình thế cho mùa dịch mà còn là một xu hướng phát triển tất yếu của các tòa nhà thông minh. Trong tương lai, công nghệ này sẽ tiếp tục được cải tiến và tích hợp thêm nhiều tính năng tiên tiến hơn. Tiềm năng ứng dụng của nó là vô cùng lớn, từ các tòa nhà chung cư, văn phòng đến bệnh viện, khách sạn, sân bay. Việc nâng cấp thang máy hiện có lên hệ thống không tiếp xúc được dự đoán sẽ trở thành một tiêu chuẩn xây dựng mới, tương tự như các tiêu chuẩn về phòng cháy chữa cháy hay tiết kiệm năng lượng. Các hướng phát triển trong tương lai có thể tập trung vào việc tích hợp Trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa việc điều phối thang máy, dự đoán nhu cầu di chuyển và giảm thời gian chờ đợi. Bên cạnh đó, việc kết hợp các giải pháp không tiếp xúc với hệ thống khử khuẩn thang máy tự động bằng tia UV-C hoặc hệ thống lọc không khí HEPA sẽ tạo ra một không gian cabin an toàn tuyệt đối. Các giải pháp thang máy thông minh này sẽ không ngừng phát triển, biến thang máy từ một thiết bị vận chuyển đơn thuần thành một phần của hệ sinh thái tòa nhà thông minh, an toàn và lấy người dùng làm trung tâm, góp phần nâng cao chất lượng sống và làm việc trong môi trường đô thị hiện đại.

6.1. Phân tích khả năng áp dụng và triển khai trên quy mô lớn

Khả năng triển khai thang máy không tiếp xúc trên quy mô lớn là rất khả thi. Đối với các công trình xây mới, việc tích hợp hệ thống này ngay từ đầu sẽ tối ưu chi phí và thiết kế. Đối với hàng triệu thang máy hiện có, các giải pháp nâng cấp thang máy dạng module, như thay thế bảng nút bấm bằng loại cảm biến tiệm cận hoặc lắp đặt thêm bộ điều khiển IoT kết nối với hệ thống hiện tại, là phương án hiệu quả. Sự phổ biến của smartphone và mạng Internet là nền tảng vững chắc để các giải pháp dựa trên ứng dụng và mã QR được áp dụng rộng rãi. Các nhà sản xuất thang máy lớn trên thế giới cũng đã và đang giới thiệu các gói giải pháp không tiếp xúc của riêng mình, thúc đẩy thị trường phát triển nhanh chóng.

6.2. Hướng phát triển tích hợp AI và các giải pháp khử khuẩn tự động

Tương lai của thang máy không tiếp xúc nằm ở sự thông minh và an toàn toàn diện. Trí tuệ nhân tạo (AI) có thể được tích hợp để phân tích thói quen di chuyển của người dùng, từ đó điều phối thang máy một cách thông minh hơn (ví dụ: tự động gọi thang vào giờ đi làm). Hệ thống điều khiển điểm đến sẽ trở nên tinh vi hơn nhờ AI. Về mặt an toàn sức khỏe, việc tích hợp các công nghệ khử khuẩn thang máy tự động là một bước tiến quan trọng. Hệ thống đèn UV-C có thể được kích hoạt để khử trùng cabin khi không có người, hoặc hệ thống phun khử khuẩn tự động có thể hoạt động định kỳ. Những sự kết hợp này sẽ tạo ra một thế hệ thang máy mới, không chỉ chống lây nhiễm chéo mà còn chủ động kiến tạo một môi trường di chuyển trong lành và an toàn.

22/09/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2. Covid 19 là gì? Nguy cơ lây nhiễm từ các thiết bị công cộng 2. Hệ thống thang máy dân dụng 2. Bộ điều khiển lập trình PLC 2.

Hệ thống SCADA và xây dựng giao diện trên Winform 3 2. Đặc điểm và ứng dụng của NodeMCU 2. Firebase và các dịch vụ tiện ích 2. Điều khiển và giám sát thông qua webserver 2.

Điều khiển và giám sát thông qua ứng dụng trên thiết bị di động sử dụng hệ điều hành Android Chương 3: Tính toán và thiết kế 3. Tính toán và lựa chọn thiết bị 3. Thiết kế cơ khí 3. Thiết kế tủ điện 3.

Thiết kế giao diện hệ thống SCADA trên Winform 3. Thiết kế webserver 3. Thiết kế ứng dụng cho thiết bị di động sử dụng hệ điều hành Android Chương 4: Thi công hệ thống 4. Thi công phần cứng 4.

Thi công phần mềm Chương 5: Kết quả thực hiện 5. Mô hình thang máy 4 tầng 5. Giao diện SCADA trên Winform 5. Giao diện web giám sát và điều khiển hệ thống 5.

Giao diện app giám sát và điều khiển trên điện thoại di động Chương 6. Kết luận và hướng phát triển 4 1.GIỚI HẠN Đề tài tập trung phát triển ứng dụng và web cho phép người dùng quan sát và điều khiển các nút nhấn trên thang máy. Do đó một số vấn đề sau sẽ không được tác giả đề cập đến: - Mô hình thang máy có 4 tầng, nhằm đơn giản hóa quá trình vận hành của thang máy nên trên mô hình sử dụng động cơ bước để điều khiển chuyển động lên xuống của thang máy. - Cửa của thang máy, quá trình hành khách vào ra, khối lượng của cabin, và các tính năng an toàn không được đề cập đến trong đề tài này.

- Các bộ điều khiển (PID, LQR, …) nhằm nâng cao ổn định và chính xác của hệ thống không được đề cập trong đề tài này. - Phần mềm ứng dụng chỉ được phát triển trên thiết bị điện thoại di động sử dụng hệ điều hành Android, các hệ điều hành khác không được đề cập đến. Covid 19 là gì? Nguy cơ lây nhiễm từ các thiết bị công cộng Vào tháng 12 năm 2019, một đợt bùng phát bệnh viêm phổi không rõ nguyên nhân đã được báo cáo ở Vũ Hán, tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc. Các trường hợp viêm phổi có liên quan đến dịch tễ học với Chợ bán buôn hải sản Huanan.

Cấy mẫu hô hấp vào tế bào biểu mô đường thở của người, dòng tế bào Vero E6 và Huh7, dẫn đến việc phân lập được một loại vi rút hô hấp mới mà phân tích bộ gen cho thấy nó là một loại coronavirus mới liên quan đến SARS-CoV, và do đó được đặt tên là coronavirus hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng 2 (SARS-CoV-2). SARS-CoV-2 là một loại virus betacoronavirus thuộc chi Sarbecovirus. Sự lây lan toàn cầu của SARS-CoV-2 và hàng ngàn ca tử vong do bệnh coronavirus (COVID-19) đã khiến Tổ chức Y tế Thế giới tuyên bố đại dịch vào ngày 12 tháng 3 năm 2020. Cho đến nay, thế giới đã phải trả một số tiền lớn cho đại dịch này về nhân mạng bị mất, ảnh hưởng kinh tế và gia tăng nghèo đói [4].

Ảnh hưởng của dịch bệnh đến năm 2022 tại Việt Nam còn khá nghiêm trọng, số ca mắc còn nhiều cho thấy ở biểu đồ Hình 2.1 Biểu đồ số ca mắc COVID-19 tại Việt Nam đến chiều 1/3 6 Thời gian di chuyển trong thang máy chỉ mất vài phút nên nhiều người cho rằng công tác vệ sinh là không quan trọng. Tuy nhiên do phòng cabin kín nên ẩn chưa nhiều nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe. Theo như một bài báo về phát hiện SARS-CoV-2 trong các thiết bị công cộng [6] cho thấy vẫn có khả năng lây nhiễm cho người sử dụng từ các bề mặt của các thiết bị công cộng bị lây nhiễm từ các người bệnh dương tính tiếp xúc với bề mặt đó. Do đó cần có các biện pháp hạn chế việc tránh tác động vật lý bề mặt các thiết bị (nút nhấn thang máy, nút nhấn, màn hình cảm ứng trạm ATM, …) giảm thiểu khả năng gây lây nhiễm cho cộng đồng.

Hệ thống thang máy dân dụng 2. Giới thiệu thang máy Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dụng để chở hàng và người theo phương thẳng đứng. Thang máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, các địa điểm du lịch… Thang máy được cấu tạo từ các bộ phận như Hình 2.2 Cấu tạo thang máy 7 Và các chức năng của các bộ phận của thang được mô tả trong Bảng 2-1 dưới đây. Bảng 2-1 Chức năng của các bộ phận trong thang máy STT Chi tiết Chức năng Thiết bị an toàn được thiết kế để dừng cabin hoặc đối trọng 1 Bộ giảm chấn khi chúng đi xuống quá giới hạn cho phép và hấp thụ chấn động của cabin hoặc đối trọng khi chúng va vào thiết bị này.

2 Cabin Khoang vận chuyển hàng khách hoặc hàng hóa 3 Khung cabin Khung đỡ cabin 4 Xích bù trừ Xích bù trừ khối lượng cáp tải 5 Tủ điện Tủ điều khiển hoạt động của thang máy 6 Đối trọng Cân bằng khối lượng cabin Bộ chống quá 7 Thiết bị với chức năng phát hiện quá tốc tốc Cáp của bộ 8 Cáp được nối với bộ chống quá tốc để kích hoạt thắng cơ. chống quá tốc Puli căng cáp 9 của bộ chống Tạo độ căng thích hợp cho cáp của bộ chống quá tốc quá tốc Ray hướng dẫn cho cabin và đối trọng di chuyển theo chiều 10 Ray dẫn hướng thẳng đứng Thiết bị dẫn hướng cabin và đối trọng chạy dọc theo ray dẫn 11 Shoe dẫn hướng hướng Cáp nối cabin và đối trọng để truyền lực dẫn động của máy 12 Cáp tải kéo đến cả cabin lẫn đối trọng Bộ truyền cửa 13 Thiết bị mở và đóng cửa tầng tầng 14 Bộ báo tải Thiết bị xác định tải trọng cabin 8 Thiết bị dừng cabin khi bộ chống quá tốc được kích hoạt do 15 Thắng cơ quá tốc 16 Puli treo cabin Puli để treo cabin và đối trọng bằng cáp tải 17 Máy kéo Di chuyển cabin bằng cáp tải 18 Cáp hành trình Cáp cung cấp tín hiệu và nguồn điện cho cabin Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình. Thang máy là một thiết bị vận chuyển được đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng của con người.

Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, lắp đắp, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm. Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sửdụng mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dựphòng khi mất điện, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ bảo hiểm, công tắc an toàn của cửa cabin, khóa an toàn cửa tầng… 2. Công nghệ điều khiển và vận hành hệ thống thang máy hiện nay a. Công nghệ điều khiển thang máy Công nghệ điều khiển bằng PLC: Thang máy sử dụng điều khiển bằng PLC có một số ưu điểm sau: Lập trình điều khiển cho thang máy dễ dàng; dễ lắp đặt sửa chữa; tuổi thọ cao, hoạt động ổn định; có thể kết nối với máy tính, bổ sung các module mở rộng với chi phí hợp lý; giá thành rẻ.

Bên cạnh đó việc sử dụng PLC cũng có nhược điểm sau: Hệ điều khiển PLC không dùng cho thang máy có tốc độ cao từ 90m/phút trở lên; Công nghệ điều khiển bằng vi xử lý: Công nghệ vi xử lý đã khắc phục mọi nhược điểm của PLC, bên cạnh đó giá thành của hệ thống này cũng rất cao. Việc sửa chữa cũng gặp khó khăn và chi phí cao trong việc sửa chữa và thay thế thiết bị. Công nghệ đẩy cabin Thang máy sử dụng cáp kéo: Nguyên lý hoạt động theo kiểu ròng rọc, một bên là cabin và một bên là đối trọng. Đây là loại thang máy phổ biến nhất, dùng từ cho các tòa nhà siêu cao ốc cho đến hộ gia đình.

Thang máy thủy lực: Thang hoạt động di chuyển lên xuống nhờ một hoặc nhiều pít tông thủy lực. Loại thang máy này bị giới hạn chiều cao hành trình thế nên chủ yếu được ứng dụng cho phân khúc thang máy gia đình hoặc thang tải hàng. Thang máy trục vít - bánh vít: Thang máy hoạt động trên trục vít có hố pít thang máy, kích thước nhỏ gọn. Thang máy loại này chạy ồn, tốc độ thấp, sau một thời gian dùng thì phải thay trục vít và bánh vít (do bị mòn) với chi phí cao.

Thang máy chân không: Đây có thể nói là thang hiếm và đắt nhất hiện nay, thang có hình trụ và cabin di chuyển lên xuống do sự thay đổi áp suất giữa phí trên, phía dưới và trong cabin. Thang máy Stair lift: Là loại thang được gắn dọc cầu thang bộ, có hình dáng như một cái ghế. Star lift dùng để phục vụ người già và người khuyết tật trong gia đình. Thang máy đệm từ trường: Thang máy hoạt động trên nguyên lý đệm từ trường như các loại tàu cao tốc, vì không cần dùng cáp cho nên thang không chỉ di chuyển theo phương thẳng đứng mà còn cả theo phương ngang.

Bộ điều khiển lập trình PLC PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được). Ngôn ngữ lập trình phổ biến của PLC là LAD (Ladder Logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List - Liệt kê lệnh) và Ladder Logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất. 10 PLC hoạt động dựa vào các tín hiệu ngõ vào và các thuật toán điều khiển bên trong do người lập trình viết, nó sẽ xuất các tín hiệu ngõ ra tương ứng theo chương trình để điều khiển các thiết bị khác. Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình.

Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ