47 ➢ Khối thời gian thực
• Chức năng:
- Khối thời gian thực sử dụng module đồng hồ thời gian thực RTC DS3231 để đăng kí thời gian chính xác với nhiệt độ khi nhân viên đo nhiệt độ.
• Cách cài đặt thời gian lên RTC:
- Mở ứng dụng Arduino IDE → File → Examples → DS3231RTC → Set time và tải mã lên và thời gian thực đã được cài đặt.
• Cách nối dây:
- Chân GND được nối với chân GND của Arduino. - Chân Vcc được nối với chân 5V của Arduino. - Chân SCL được nối với chân A5 của Arduino. - Chân SDA được nối với chân A4 của Arduino.
➢ Khối máy chủ
- Khối máy chủ nhận các dữ liệu đã được thu thập từ giao thức truyền wifi bằng cách kết nối wifi bằng ESP-32.
48
c. Sơ đồ nguyên lý – Nguyên lý hoạt động
❖ Sơ đồ nguyên lý:
Hình 4.29. Sơ đồ nguyên lý mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm COVID, giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp
49 ❖ Nguyên lý hoạt động:
Mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp gồm:
• Hệ thống giám sát được lắp đặt tại cổng chính:
- Hệ thống giám sát được lắp đặt tại cổng chính bao gồm ESP32 và camera OV2640 để nhận dạng khuôn mặt nhân viên thông qua cơ sở dữ liệu đã được cập nhật trên máy chủ và được đo nhiệt độ cơ thể thông qua cảm biến nhiệt hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614.
- Hệ thống này sử dụng cảm biến siêu âm US015 để nhận biết khoảng cách từ nhân viên đến cảm biến nhờ sóng siêu âm giúp kích hoạt cảm biến nhiệt hồng ngoại đo trong một khoảng cách đã được cài đặt sẵn.
- Đồng thời cửa tự động được điều khiển bằng động cơ servo MG996G sẽ mở khi đã nhận diện được nhân viên của cơng ty và khơng có dấu hiệu thân nhiệt cao một cách tự động.
• Hệ thống máy chủ:
- Hệ thống máy chủ kết nối wifi bằng ESP32 và thu ảnh nhân viên bằng Cam OV2640 tích hợp trên ESP32 ở hệ thống giám sát ngay cổng.
- Sau khi dữ liệu được truyền về máy chủ sẽ nhận diện khuôn mặt nhân viên bằng cơ sở dữ liệu đã được cập nhật trước.
- Khi thân nhiệt của nhân viên cao trên 37,5oC, hệ thống cổng rà sốt sẽ điều khiển tự động đóng cổng và đèn cảnh báo được bật, dữ liệu sẽ được truyền về máy chủ ngay chốt bảo vệ. Tại đây, máy chủ sẽ hiển thị thông tin nhân viên, nhiệt độ đo được và truy xuất được các thông tin cần thiết liên quan đến nhân viên như thơng tin cá nhân, phịng/ban làm việc để truy xuất được những người liên quan.
- Sau đó, bảo vệ sẽ yêu cầu nhân viên này kiểm tra sức khoẻ hoặc xét nghiệm nhanh tại phòng cách ly của doanh nghiệp, tránh lây lan sang các nhân viên khác.
50
- Điều này cũng giúp doanh nghiệp xác định F1, F2 nhanh chóng trong doanh nghiệp.
4.4.2. Thiết kế phần mềm a. Lưu đồ giải thuật a. Lưu đồ giải thuật
Hình 4.30. Lưu đồ giải thuật
Bắt đầu Kiểm tra nhiệt độ Đóng cổng Mở cổng Cảnh báo Kết thúc Sai Sai Đúng Có Kiểm tra có người đứng trước camera Khơng Dữ liệu nhận dạng
51 ❖ Giải thích lưu đồ giải thuật
Khi chương trình bắt đầu sẽ kiểm tra xem đã có người đứng ở trước camera hay chưa, nếu chưa sẽ quay lại kiểm tra. Nếu có sẽ chuyển sang đọc dữ liệu nhận dạng khuôn mặt và so sánh trên cơ sở dữ liệu là khuôn mặt và thông tin của nhân viên đã được lưu trên hệ thống:
- Nếu dữ liệu không phải nhân viên cơng ty, sẽ điều khiển động cơ đóng cửa và bật cảnh báo buzzer sẽ hoạt động. Nếu đúng sẽ bắt đầu kiểm tra nhiệt độ nhân viên. - Nhiệt độ trên 37,5oC, động cơ đóng cổng và cảnh báo buzzer hoạt động. Đồng thời
máy chủ sẽ truy xuất thơng tin của nhân viên đó và tìm được các F1, F2 liên quan. Nếu nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng 37,5oC điều khiển động cơ mở cổng và kết thúc chương trình.
b. Thiết kế giao diện trên Visual Studio
- Sử dụng phần mềm Visual Studio để thiết kế giao diện hiển thị các giá trị như: nhận diện được khuôn mặt, thông tin nhân viên, phòng ban làm việc và nhiệt độ cơ thể thông qua cảm biến. Đồng thời cho phép người dùng thao tác, điều khiển gián tiếp hệ thống thông qua Wifi.
- Sử dụng giao tiếp truyền dữ liệu giữa Arduino và C# trên Visual Studio:
• Tạo project mới:
- Mở Visual Studio → Chọn Create a new project.
52
Hình 4.31. Tạo project trên Visual Studio
- Sau khi chọn loại project là Windows Form App (.NET Framework) chúng ta thiết lập các tham số sau:
+ Name: Tên dự án, đây cũng là tên mặc định của chương trình về sau. + Location: Thư mục chứa tất cả các file của dự án.
+ Solution name: solution cho phép quản lý nhiều dự án có liên quan và sử dụng chung code với nhau.
+ Framework: lựa chọn phiên bản của .NET Framework 4.7.2. - Chọn Create.
53
• Thiết kế giao diện
Hình 4.32. Giao diện thiết kế trên Visual Studio
- Đầu tiên ta cần add References tới lib EmguCV
+ Sao chép tất cả các file trong thư mục References đến thư mục Defub của Windows Application.
+ Nhấn chuột phải vào project → chọn Add reference → Add các file Emgu vào project.
54 - Add các control vào toolbox
+ Ở menu Toolbox, ấn chuột phải chọn Choose items → cửa sổ Choose toolbox items hiện lên.
+ Chọn tab đầu tiên là .NET framework components. Ấn nút Browse để chọn file Emgu.CV.UI.dll. File này chứa các control như imageBox để hiện ảnh, histogramBox để hiện Histogram…
Hình 4.34. Các nút control trên Toolbox sau khi add thêm thư viện Emgu
- Copy file có đi .dll vào thư mục chứa file exe output.
- Kéo thả các control bên Toolbox vào form và set các thuộc tính để hồn thành giao diện.
55
• Thêm Serial Port
- Kéo thả SerialPort từ Toolbox ra ngoài Form, lúc này SerialPort không nằm trên Form mà nằm ở bên dưới với tên mặc định là serialPort1.
Hình 4.35. Serial Port trên giao diện thiết kế trên Visual Studio
• Viết code
- Double click vào các đối tượng bất kì trong Form → file Form.cs xuất hiện cho phép viết code.
56
Chương 5. THI CÔNG SẢN PHẨM
Chương này trình bày về các bước thi cơng mơ phỏng các chức năng trên hệ thống giám sát được lắp đặt tại cổng chính (mơ hình lắp ráp) và hệ thống máy chủ (sử dụng phần mềm Visual Studio).
Vì nhóm tác giả thực hiện đồ án “Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp” trong lúc dịch bệnh Covid-19 diễn ra phức tạp nên việc tìm linh kiện, thu thập cơ sở dữ liệu cũng như thời gian thực hiện bị trì hỗn.
Việc thiếu linh kiện dẫn đến việc mơ hình khơng thể đáp ứng đầy đủ như mục tiêu của nhóm đã đề ra lúc đầu. Nhưng vẫn đáp ứng các mục tiêu cơ bản như: đo được thân nhiệt, cảnh báo nhiệt độ nếu vượt mức cho phép, hiển thị ra màn hình và nhận diện được khn mặt nhân viên.
5.1. Mơ hình lắp ráp của cổng rà sốt
Hình 5.1. Phần đo nhiệt độ gồm cảm biến siêu âm đo khoảng cách và cảm biến nhiệt độ khơng tiếp xúc
57
Hình 5.2. Màn hình được lắp tại cổng rà sốt để nhân viên biết nhiệt độ của mình
58
Hình 5.4. Phần cứng mơ hình của hệ thống cổng rà soát
5.2. Hệ thống máy chủ sử dụng phần mềm Visual Studio
Hệ thống đọc dữ liệu nhận diện khuôn mặt bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu đã được cài đặt. Nghĩa là ta cần phải có cơ sở dữ liệu gồm: thông tin cơ bản của nhân viên và ảnh chụp bằng cách mỗi nhân viên sẽ xuống phịng tổ chức để máy training khn mặt và lưu trên bộ nhớ. Sau khi có cơ sở dữ liệu, hệ thống sẽ hoạt động bình thường.
• Training nhận diện khuôn mặt cho nhân viên trên giao diện đã được thiết kế
59
- Vì chưa có cơ sở dữ liệu nên màn hình sẽ hiển thị như sau:
Hình 5.5. Hệ thống thơng báo chưa có cơ sở dữ liệu
- Bấm OK và giao diện hệ thống sẽ được hiển thị để training.
60
- Bấm chọn Bắt đầu để hệ thống nhận dạng khuôn mặt hoạt động.
- Nhập Tên – Phòng/ban làm việc của nhân viên và bấm Nhận diện khuôn mặt để hệ thống training và lưu lại làm cơ sở dữ liệu.
Hình 5.7. Hệ thống thơng báo có dữ liệu được thêm
- Dữ liệu sẽ lưu vào thư mục và tạo thành cơ sở dữ liệu.
61
• Hệ thống máy chủ hoạt động sau khi được training:
- Những khn mặt khơng có trong cơ sở dữ liệu và nhiệt độ nhận được từ hệ thống cổng giám sát vượt mức cho phép sẽ truyền về cổng và kích hoạt loa cảnh báo.
Hình 5.9. Hệ thống nhận dạng khn mặt hiển thị thông tin nhân viên và thông báo nhiệt độ được cho phép
Hình 5.10. Hệ thống nhận dạng khuôn mặt hiển thị thông tin nhân viên và thông báo nhiệt độ vượt khoảng cho phép
62 - Giao diện dữ liệu thu thập được trong ngày:
63
Chương 6. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1. Kết quả đạt được
Sau thời gian làm đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp”, nhóm tác giả vận dụng những kiến thức đã được học trên trường vào đề tài một cách cụ thể như:
- Sử dụng các cảm biến, động cơ vào mơ hình để có thể đạt các kết quả nhóm mong muốn về việc đo nhiệt độ, hiển thị ra màn hình, nhận diện khn mặt…
- Sử dụng các cơng cụ lập trình như Arduino để điều khiển mơ hình.
Tuy nhiên, nhóm cũng đã gặp một số khó khăn và khắc phục những khó khăn đó như: - Việc sử dụng thêm cơng cụ lập trình như Visual Studio là một khó khăn lớn cho nhóm. Đây là một cơng cụ lập trình phổ biến nhưng việc tiếp cận với công cụ lập trình của ngành Kỹ thuật y sinh cịn hạn chế.
➔ Nhóm đã nhờ đến giảng viên hướng dẫn và tự học trên các diễn đàn về Visual Studio cơ bản, điều đó giúp cho việc thiết kế và lập trình cho máy chủ đươc dễ dàng hơn. Điều này cũng là một cơ hội cho nhóm được hiểu biết thêm về các cơng cụ lập trình.
Kết quả đạt được: Đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm
Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp” gồm 2 hệ thống là hệ thống giám sát được lắp đặt tại cổng chính và hệ thống máy chủ. Điểm khác biệt là giả lập nhiệt độ và cơ sở dữ liệu thông tin của nhân viên trên hệ thống máy chủ. Tuy nhiên, mơ hình vẫn đáp ứng đầy đủ các chức năng khác như nhận diện khuôn mặt, đo thân nhiệt, hiển thị ra màn hình nhiệt độ, thơng tin nhân viên (Tên – Phòng/Ban làm việc) và cảnh báo nhiệt độ nếu vượt mức cho phép.
6.2. Ưu điểm và nhược điểm của mơ hình
Sau khi hồn thành và chạy thử “Mơ hình hệ thống cổng rà soát nhân viên nhiễm Covid giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp”, nhóm tác giả đã rút ra được các ưu điểm và nhược điểm như sau:
64
Ưu điểm:
- Giảm các ca nhiễm Covid đi vào và gây lây nhiễm Covid tại công ty.
- Đảm bảo an tồn 5K trong cơng tác phịng chống dịch tại doanh nghiệp, hệ thống tự động nên ln có khoảng cách an tồn giữa người giám sát và nhân viên cơng ty.
- Hệ thống giúp giám sát nhân viên ra vào và truy vết các F1, F2 tại doanh nghiệp nhanh chóng, kịp thời, giúp cơng tác phịng chống dịch hiệu quả.
- Ứng dụng công nghệ giúp doanh nghiệp an tâm hoạt động sản xuất trong mùa dịch.
- Sản phẩm dễ sử dụng và giá thành không cao.
Nhược điểm:
- Hệ thống đo nhiệt mỗi thời điểm chỉ đo cho một nhân viên, nên cần gắn nhiều cảm biến và nhiều cổng rà sốt nếu số lượng nhân viên cơng ty đơng người. - Khoảng cách cảm biến nhiệt độ gần, phải đưa gần tới đo được nhiệt độ. - Chưa thực hiện được việc truy xuất dữ liệu di chuyển của nhân viên.
- Chỉ mới đo được thân nhiệt, chưa phát hiện được các trường hợp không triệu chứng do nhiễm Covid.
6.3. Hướng phát triển của đề tài
Với đề tài của nhóm “Xây dựng mơ hình hệ thống cổng rà sốt nhân viên nhiễm Covid, giúp tránh lây nhiễm chéo tại các doanh nghiệp” có thể được ứng dụng rộng rãi hơn nữa trong việc rà soát nhân viên tại các doanh nghiệp hay các khu cơng nghiệp bằng việc thêm các tính năng 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 có thể theo dõi nhiều người cùng một lúc.
- Có thể kết nối với Sổ sức khỏe điện tử để giám sát và chăm sóc sức khỏe người lao động hiệu quả hơn.
65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tài liệu dự án:
• Nhóm 6 (học kì 2B, năm học 2020 – 2021). Dự án Học phần Thiết kế dự án lớp B03.
2. Tài liệu sách:
• TS. Hồng Văn Dũng. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Giáo trình nhận dạng và xử lý ảnh.
3. Tài liệu từ internet:
• Cơng nghệ nhận dạng khn mặt, 25/07/2021. https://vinlifetech.vn/tin-tuc/cong- nghe-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 và nạp chương trình, 10/08/2021. https://randomnerdtutorials.com/esp32-cam-video-streaming-web-server-camera-home- assistant/
• Hệ thống nhận dạng khuôn mặt với OpenCV Dlib và Deep Learning, 14/08/2021. https://ilook.asia/thu-thuat/he-thong-nhan-dang-khuon-mat-voi-opencv-dlib-va- deep-learning-108.html
• Hệ thống phát hiện nhiệt độ tự động, 16/08/2021.
https://create.arduino.cc/projecthub/372241/automatic-temperature-detecting- system-ad4ff1
• Nhận diện khn mặt với bộ phân loại xếp tầng, 20/08/2021. https://codelungtung.wordpress.com/2018/02/26/face-detection
• Thư viện Emgu, 20/08/2021.
66
PHỤ LỤC PHẦN MỀM
• Code Arduino IDE:
#include <Servo.h> #include <Wire.h> #include <Adafruit_MLX90614.h> Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614(); #include <LiquidCrystal_I2C.h> 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);
67 }
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()
68 {
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()