Xây dựng mô hình hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm covid giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH HỆ THỐNG CỔNG RÀ SỐT NHÂN VIÊN NHIỄM COVID GIÚP TRÁNH LÂY NHIỄM CHÉO TẠI CÁC DOANH NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT Y SINH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Thị Ngọc Anh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Hồng Nhung 1711730017 17DYSA1 Trần La Duy 1711730005 17DYSA1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2021 BM01/QT05/ĐT-KT VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: Đại học quy (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm: 02): (1) LÊ HỒNG NHUNG MSSV: 1711730017 Lớp: 17DYSA1 Điện thoại: 0919 023 082 Email: lhnhung4.10@gmail.com (2) TRẦN LA DUY MSSV: 1711730005 Lớp: 17DYSA1 Điện thoại: 0919 14 10 99 Email: tranladuy14101999@gmail.com Ngành : Kỹ thuật y sinh Chuyên ngành : Kỹ thuật y sinh Tên đề tài đăng ký: Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn TP HCM, ngày 19 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 83 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : LÊ HỒNG NHUNG MSSV: 1711730017 Lớp:17DYSA1 Điện thoại : 0919.023.082 Emai: lhnhung4.10@gmail.com Ngành : KỸ THUẬT Y SINH Tên đề tài: Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp Nhiệm vụ thực đề tài: - Phát vấn đề - Khảo sát trạng vấn đề - Khảo sát nhu cầu giải vấn đề bên liên quan - Điều tra giải pháp có vấn đề - Xác định nguyên nhân gây vấn đề - Xây dựng đặc tính thiết kế - Sáng tạo giải pháp - Minh họa giải pháp - Tính tốn thiết kế thi cơng hệ thống hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp (Phần cứng) Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 19 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 83 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : TRẦN LA DUY MSSV: 1711730005 Lớp:17DYSA1 Điện thoại :0919.14.10.99 Email: tranladuy14101999@gmail.com Ngành : KỸ THUẬT Y SINH Tên đề tài: Xây dựng mô hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp Nhiệm vụ thực đề tài: - Phát vấn đề - Khảo sát trạng vấn đề - Khảo sát nhu cầu giải vấn đề bên liên quan - Điều tra giải pháp có vấn đề - Xác định nguyên nhân gây vấn đề - Xây dựng đặc tính thiết kế - Sáng tạo giải pháp - Minh họa giải pháp - Tính tốn thiết kế thi cơng hệ thống hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp (Phần mềm) Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 19 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Nhóm tác giả xin cam đoan đồ án tổng quát lại kết trình nghiên cứu củatác giả hướng dẫn cô Ths Nguyễn Thị Ngọc Anh Các số liệu, hình ảnh, thơng tin đồ án trung thực, tác giả tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tư liệu Các kết công bố đồ án không chép đồ án có từ trước Nếu phát có gian lận nhóm tác giả xin hồn tồn chịu tráchnhiệm nội dung đề tài nhóm Trường đại học CƠNG NGHỆ TP HCM (HUTECH) khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền nhóm tác giả gây q trình thực (nếu có) Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng 09 năm 2021 Người thực đề tài Lê Hồng Nhung Trần La Duy i LỜI CẢM ƠN Lời nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Quý Thầy/Cô trường Đại học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh, Q Thầy/Cơ khoa Viện Kỹ thuật HUTECH giảng dạy, truyền đạt kiến thức hữu ích kinh nghiệm quý báu cho nhóm tác giả suốt năm qua Nhóm tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Cô ThS Nguyễn Thị Ngọc Anh, người tận tình hướng dẫn nhóm tác giả hồn thành đồ án tốt nghiệp Chúc cô dồi sức khỏe Cảm ơn tất Thầy/Cô với bạn, Anh/Chị tận tình giúp đỡ nhưhỗ trợ quan tâm tới nhóm tác giả suốt q trình học tập hồn thành đồán tốt nghiệp Tất người nhiệt tình giúp đỡ, số lượng công việc Thầy/Cô ngày tăng lên Thầy/Cô dành thời gian để hướng dẫn nhiệt tình Trong trình thực đồ án, giúp đỡ tận tình Cơ Ths Nguyễn Thị Ngọc Anh, nhóm tác giả thu nhiều tăng kiến thức quý báu, giúp nhóm tác giả nhiều trình học làm việc tương lai Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo không tránh khỏi thiếu xót, nhómtác giả mong nhận góp ý, bảo thêm Q Thầy/Cơ trường Đại học Công Nghệ - HUTECH để báo cáo hồn thiện Một lần nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Q Thầy/Cơ q trình thực đồ án để em hồn thành đồ án Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC Phiếu đăng ký tên đề tài ĐATN Phiếu giao nhiệm vụ LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG .vi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH .vii LỜI MỞ ĐẦU Chương GIỚI THIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Các kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu đồ án Chương TỔNG QUÁT GIẢI PHÁP 2.1 Phát vấn đề 2.2 Khảo sát trạng vấn đề Chương PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 12 3.1 Khảo sát ý kiến nhu cầu giải vấn đề 12 3.2 Các giải pháp có 13 3.2.1 Kiểm tra thân nhiệt, rửa tay sát khuẩn khai báo y tế thủ công 14 3.2.2 Kiểm tra thân nhiệt, rửa tay sát khuẩn tự động khai báo y tế điện tử 15 3.3 Xây dựng số mục tiêu thiết kế 16 iii 3.4 Khảo sát chuyên gia tính khả thi giải pháp 18 3.5 Đề xuất giải pháp 19 Chương QUY TRÌNH THIẾT KẾ 21 4.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm Covid giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp 21 4.2 Giới thiệu linh kiện 24 4.2.1 Kit thu phát wifi BLE ESP – 32 CAM OV2640 24 4.2.2 Cảm biến nhiệt không tiếp xúc MLX90614 25 4.2.3 Cảm biến siêu âm US – 015 26 4.2.4 Arduino Uno R3 27 4.2.5 Động Servo MG996R 29 4.2.6 LCD 1602 30 4.2.7 Giao tiếp I2C 31 4.2.8 Buzzer 32 4.2.9 Module đồng hồ thời gian thưc RTC DS3231 33 4.3 Giới thiệu cơng cụ lập trình 33 4.3.1 Arduino IDE 33 4.3.2 Microsoft Visual Studio C# 35 4.4 Tính tốn thiết kế mạch 38 4.4.1 Thiết kế phần cứng 38 a Sơ đồ khối 38 b Chức khối 39 c Sơ đồ nguyên lý – Nguyên lý hoạt động 48 4.4.2 Thiết kế phần mềm 50 a Lưu đồ giải thuật 50 b Thiết kế giao diện Visual Studio 51 Chương THI CÔNG SẢN PHẨM 56 iv 5.1 Mơ hình lắp ráp cổng rà soát 56 5.2 Hệ thống máy chủ sử dụng phần mềm Visual Studio 58 Chương ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 63 6.1 Kết đạt 63 6.2 Ưu điểm nhược điểm mô hình 63 6.3 Hướng phát triển đề tài 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC PHẦN MỀM 66 v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Ưu nhược điểm giải pháp kiểm tra thân nhiệt, rửa tay sát khuẩn khai báo y tế thủ công 14 Bảng 3.2 Ưu nhược điểm giải pháp kiểm tra thân nhiệt, rửa tay sát khuẩn tự động khai báo y tế điện tử 15 Bảng 3.3 Bảng mục tiêu thiết kế 16 Bảng 3.4 Bảng xây dụng đặc tính kỹ thuật 17 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật module thu phát wifi BLE ESP32 – CAM OV264024 Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật buzzer 33 Bảng 4.3 Các nút lệnh menu Arduino IDE 34 vi - Giao diện liệu thu thập ngày: Hình 5.11 Giao diện liệu thu thập ngày 62 Chương ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Kết đạt Sau thời gian làm đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp”, nhóm tác giả vận dụng kiến thức học trường vào đề tài cách cụ thể như: - Sử dụng cảm biến, động vào mơ hình để đạt kết nhóm mong muốn việc đo nhiệt độ, hiển thị hình, nhận diện khuôn mặt… - Sử dụng công cụ lập trình Arduino để điều khiển mơ hình Tuy nhiên, nhóm gặp số khó khăn khắc phục khó khăn như: - Việc sử dụng thêm cơng cụ lập trình Visual Studio khó khăn lớn cho nhóm Đây cơng cụ lập trình phổ biến việc tiếp cận với cơng cụ lập trình ngành Kỹ thuật y sinh cịn hạn chế ➔ Nhóm nhờ đến giảng viên hướng dẫn tự học diễn đàn Visual Studio bản, điều giúp cho việc thiết kế lập trình cho máy chủ đươc dễ dàng Điều hội cho nhóm hiểu biết thêm cơng cụ lập trình Kết đạt được: Đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp” gồm hệ thống hệ thống giám sát lắp đặt cổng hệ thống máy chủ Điểm khác biệt giả lập nhiệt độ sở liệu thông tin nhân viên hệ thống máy chủ Tuy nhiên, mơ hình đáp ứng đầy đủ chức khác nhận diện khuôn mặt, đo thân nhiệt, hiển thị hình nhiệt độ, thơng tin nhân viên (Tên – Phòng/Ban làm việc) cảnh báo nhiệt độ vượt mức cho phép 6.2 Ưu điểm nhược điểm mơ hình Sau hồn thành chạy thử “Mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp”, nhóm tác giả rút ưu điểm nhược điểm sau: 63 Ưu điểm: - Giảm ca nhiễm Covid vào gây lây nhiễm Covid công ty - Đảm bảo an tồn 5K cơng tác phịng chống dịch doanh nghiệp, hệ thống tự động nên ln có khoảng cách an toàn người giám sát nhân viên công ty - Hệ thống giúp giám sát nhân viên vào truy vết F1, F2 doanh nghiệp nhanh chóng, kịp thời, giúp cơng tác phịng chống dịch hiệu - Ứng dụng công nghệ giúp doanh nghiệp an tâm hoạt động sản xuất mùa dịch - Sản phẩm dễ sử dụng giá thành không cao Nhược điểm: - Hệ thống đo nhiệt thời điểm đo cho nhân viên, nên cần gắn nhiều cảm biến nhiều cổng rà soát số lượng nhân viên công ty đông người - Khoảng cách cảm biến nhiệt độ gần, phải đưa gần tới đo nhiệt độ - Chưa thực việc truy xuất liệu di chuyển nhân viên - Chỉ đo thân nhiệt, chưa phát trường hợp không triệu chứng nhiễm Covid 6.3 Hướng phát triển đề tài Với đề tài nhóm “Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo doanh nghiệp” ứng dụng rộng rãi việc rà soát nhân viên doanh nghiệp hay khu công nghiệp việc thêm tính như: - Hệ thống Test nhanh tự động người nghi nhiễm Covid - Thay camera nhận diện khuôn mặt thành camera đo thân nhiệt hồng ngoại để theo dõi nhiều người lúc - Có thể kết nối với Sổ sức khỏe điện tử để giám sát chăm sóc sức khỏe người lao động hiệu 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu dự án: • Nhóm (học kì 2B, năm học 2020 – 2021) Dự án Học phần Thiết kế dự án lớp B03 Tài liệu sách: • TS Hoàng Văn Dũng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Giáo trình nhận dạng xử lý ảnh Tài liệu từ internet: • Cơng nghệ nhận dạng khn mặt, 25/07/2021 https://vinlifetech.vn/tin-tuc/congnghe-ai-nhan-dien-khuon-mat-p55.html • Lập trình hướng đối tượng C#, 01/08/2021 https://www.youtube.com/watch?v=WQ9j2sPRstk&t=140s • ESP32-CAMERA: Cài đặt mơi trường Arduino IDE nạp chương trình, 10/08/2021 https://randomnerdtutorials.com/esp32-cam-video-streaming-web-server-camera-homeassistant/ • Hệ thống nhận dạng khuôn mặt với OpenCV Dlib Deep Learning, 14/08/2021 https://ilook.asia/thu-thuat/he-thong-nhan-dang-khuon-mat-voi-opencv-dlib-vadeep-learning-108.html • Hệ thống phát nhiệt độ tự động, 16/08/2021 https://create.arduino.cc/projecthub/372241/automatic-temperature-detectingsystem-ad4ff1 • Nhận diện khn mặt với phân loại xếp tầng, 20/08/2021 https://codelungtung.wordpress.com/2018/02/26/face-detection • Thư viện Emgu, 20/08/2021 https://stackoverflow.com/questions/35394522/emgucv-3-1-face-detection / 65 PHỤ LỤC PHẦN MỀM • Code Arduino IDE: #include #include #include Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614(); #include LiquidCrystal_I2C lcd(0X27,16,2); //SCL A5 SDA A4 Servo myServo; const int buzzer = 10, trigger = 8, echo = 9; int temp = 0; const float calib_factor = 1.70; const float alert_temp = 37.5; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(trigger, OUTPUT); pinMode(echo, INPUT); myServo.attach(12); mlx.begin(); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("BODY TEMPERATURE"); pinMode(buzzer, OUTPUT); 66 } void loop() { if (mes_dist() > 12.5 && mes_dist() < 14) { lcd.setCursor(4, 1); lcd.print(mlx.readObjectTempC() + calib_factor, 1); lcd.print(" *C"); delay(500); temp = (mlx.readObjectTempC()+ calib_factor); if(temp >= alert_temp) /*buzzer_warn(); }*/ { buzzer_warn(); myServo.write(90); delay(100); } else { myServo.write(180); // Mở cửa delay(7000); myServo.write(90); // Đóng cửa delay(2000); } } float mes_dist() 67 { float distanceCM, resultCM; int measure_dist; digitalWrite(trigger, LOW); delay(1); digitalWrite(trigger, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigger, LOW); measure_dist = pulseIn(echo, HIGH); distanceCM = measure_dist * 0.034; resultCM = distanceCM / 2; return resultCM; } void buzz() { digitalWrite(buzzer, HIGH); delay(50); digitalWrite(buzzer, LOW); delay(50); } void buzzer_warn() { for (int x = 0; x < 20; x++) { digitalWrite(buzzer, HIGH); delay(100); digitalWrite(buzzer, LOW); 68 delay(100); } } • Code dùng Visual Studio: using Emgu.CV; using Emgu.CV.Structure; using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.IO; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Controls; using System.Windows.Forms; namespace test3 { public partial class Form1 : Form { //Khai báo biến sử dụng MCvFont font = new MCvFont(Emgu.CV.CvEnum.FONT.CV_FONT_HERSHEY_TRIPLEX, 0.6d, 0.6d); HaarCascade faceDetected; 69 Image Frame; Capture camera; Image result; Image TrainedFace = null; Image grayFace = null; List trainingImages = new List(); List labels = new List(); ListUsers = new List(); int Count, NumLabels, t; string name, names = null; private void lbtime_Click(object sender, EventArgs e) { this.lbtime.Text = DateTime.Now.ToString("dd/MM/yyy HH:mm:ss"); } private void addface_Click(object sender, EventArgs e) { try { Count = Count + 1; //Lấy khung xám từ hình chụp grayFace = camera.QueryGrayFrame().Resize(320, 240, Emgu.CV.CvEnum.INTER.CV_INTER_CUBIC); 70 //Dị khn mặt MCvAvgComp[][] facesDetectedNow = grayFace.DetectHaarCascade( faceDetected, 1.2, 10, Emgu.CV.CvEnum.HAAR_DETECTION_TYPE.DO_CANNY_PRUNING, new Size(20, 20)); foreach (MCvAvgComp f in facesDetectedNow[0]) { TrainedFace = Frame.Copy(f.rect).Convert(); break; } //kiểm tra hình ảnh với phương thức cubic interpolation TrainedFace = result.Resize(100, 100, Emgu.CV.CvEnum.INTER.CV_INTER_CUBIC); trainingImages.Add(TrainedFace); labels.Add(textBox1.Text); //Hiển thị khuôn mặt thêm thang xám imageBox1.Image = TrainedFace; //Viết số lượng mặt đánh dấu vào khung tạo File.WriteAllText(Application.StartupPath + "/TrainedFaces/TrainedLabels.txt", trainingImages.ToArray().Length.ToString() + "%"); 71 //Viết nhãn thông tin hiển thị vào khung đánh dấu for (int i = 1; i < trainingImages.ToArray().Length + 1; i++) { trainingImages.ToArray()[i - 1].Save(Application.StartupPath + "/TrainedFaces/face" + i + ".bmp"); File.AppendAllText(Application.StartupPath + "/TrainedFaces/TrainedLabels.txt", labels.ToArray()[i - 1] + "%"); } MessageBox.Show(textBox1.Text + "´s face detected and added :)", "Training OK", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information); } catch { MessageBox.Show("Enable the face detection first", "Training Fail", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Exclamation); } } public Form1() { InitializeComponent(); //HaarCascade để phát khuôn mặt faceDetected = new HaarCascade("haarcascade_frontalface_default.xml"); try { 72 string Labelsinf = File.ReadAllText(Application.StartupPath + "/TrainedFaces/TrainedLabels.txt"); string[] Labels = Labelsinf.Split(','); NumLabels = Convert.ToInt16(Labels[0]); Count = NumLabels; string FacesLoad; for(int i=1;i