Mã số N1055: CCTV AI Giám sát an toàn trong nhà máy

1. Giới thiệu giải pháp

Trong bối cảnh tai nạn lao động ngày càng gia tăng tại Việt Nam, i-Soft nhận thấy việc phát triển một sản phẩm để giảm thiểu các rủi ro và bảo vệ an toàn cho người vận hành là rất cấp thiết. Sau quá trình đồng hành cùng với khách hàng, chúng tôi đã hoàn thiện hệ thống với các module sau:

• Phát hiện khi người vận hành không tuân thủ trang bị bảo hộ.
• Giám sát báo nguy hiểm khi leo cầu thang.
• Bảo vệ an toàn trong các khu vực nguy hiểm.
• Hạn chế va chạm giữa người và các đối tượng nguy hiểm.
• Ngăn chặn hành vi vô hiệu hóa thiết bị an toàn.
• Phát hiện vật thể lạ trên lối đi bộ và sự cố đổ, tràn nguyên liệu sản xuất.

Với những tính năng thực tế của hệ thống, chúng tôi mong rằng “Giải thưởng Đổi mới Sáng tạo và Khởi nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh” sẽ giúp i-Soft có thể giới thiệu sản phẩm rộng rãi đến mọi người, từ đó góp phần hạn chế tai nạn lao động trong môi trường sản xuất.

2. Tính cấp thiết

Theo cục An toàn lao động, trong năm 2023 cả nước có tới 7,553 người bị tai nạn lao động (TNLĐ), gây thiệt hại 16,357 tỷ đồng [1]. Tại TPHCM, có 703 vụ TNLĐ, trong đó 44 vụ làm 44 người chết và 98 người bị thương nặng [2].

Trong 6 tháng đầu của năm 2024, chúng ta chứng kiến rất nhiều vụ TNLĐ đặc biệt nghiêm trọng. (Tham khảo Hình 1, Hình 2)

Việc hạn chế được nhiều nguyên nhân gây tai nạn lao động như không tuân thủ trang bị bảo hộ, rơi ngã khi leo cao, tai nạn do thiết bị nâng và xe hàng trong nhà máy, cố tình vô hiệu hóa các cơ cấu bảo vệ an toàn của máy móc, hoặc vô tình đi vào các khu vực nguy hiểm. Để giảm thiểu những rủi ro này, việc phát triển các ứng dụng AI thông minh có thể phát hiện, ngăn chặn và giảm thiểu nguy cơ tai nạn là một nhiệm vụ cấp thiết. Điều này thúc đẩy i-Soft triển khai nhanh các ứng dụng này trên các nhà máy, để bảo vệ an toàn cho người lao động và giảm thiểu tổn thất cho doanh nghiệp.

Hình 1: Tai nạn lao động trong quá trình sửa máy nghiền đá ở Nhà máy xi măng thuộc Công ty cổ phần Xi măng và Khoáng sản Yên Bái, khiến 07 người tử vong và 03 người bị thương [3]

Hình 2: Hiện trường làm 6 người chết, 7 nạn nhân bị thương sau vụ nổ tại xưởng gỗ Bình Minh ở Đồng Nai [4]

3. Giải pháp

3.1 Tổng quan hệ thống AI CCTV giám sát an toàn trong nhà máy

Hình 3: Sơ đồ hệ thống AI CCTV giám sát an toàn trong nhà máy.

Hệ thống AI CCTV của i-Soft gồm có các thành phần sau (tham khảo hình 3):

• Camera/CCTV: Dùng để quan sát các vị trí được đánh giá có khả năng xảy ra rủi ro về an toàn lao động.
• Đầu ghi: Dùng để lưu trữ dữ liệu của các Camera trong hệ thống.
• Server AI: Là bộ não của hệ thống, tất cả dữ liệu sẽ được đưa về Server, từ đây các Module AI sẽ kiểm tra xem có hành vi không an toàn nào không, và thực thi các nhiệm vụ để giảm thiểu tai nạn lao động.
• Màn hình giám sát: Một hệ thống có thể có nhiều màn hình giám sát, đặt ở nhiều nơi. Người quản lý có thể xem kết quả xử lí, lịch sử, thông báo của hệ thống trên màn hình đặt ở nhà máy, hoặc truy cập vào hệ thống từ xa.
• Các hệ thống còi và đèn: Dùng để thông báo, nhắc nhở người lao động khi có dấu hiệu nguy hiểm.

Khi bắt đầu triển khai hệ thống mới tại một nhà máy, hệ thống của i-Soft sẵn sàng tích hợp với tất cả loại camera (Analog hoặc Digital) và tất cả các hãng Camera/CCTV. Sau đó phân tích các Module AI có thể áp dụng, và tính toán ra cấu hình tốt nhất cho Server của hệ thống. Nhờ đó, chi phí để triển khai cho mỗi hệ thống được giảm đáng kể, nhưng vẫn đảm bảo được tính an toàn và phát huy tối đa các chức năng.

3.2. Các chức năng cảnh báo khi có sự cố

Hình 4: 3 Kênh thông báo đầu tiên của hệ thống.

Hình 5: AI cảnh báo, nhắc nhở trực tiếp thông qua lời nói.

Khi phát hiện hành vi không an toàn, hệ thống sẽ phát cảnh báo trên 4 kênh:

• Màn hình hiển thị: Người quản lý có thể nhận thông báo ngay trên màn hình hệ thống. Bao gồm hình ảnh vi phạm, thời gian, nội dung chi tiết,…
• Còi và đèn cảnh báo: Người vận hành trên line sản xuất sẽ nghe được trực tiếp thông tin cảnh báo thông qua còi và đèn cảnh báo tại khu vực đang xảy ra nguy hiểm.
• Tin nhắn cảnh báo: Người quản lý đang ở ngoài khu vực sản xuất cũng có thể nhận được thông báo thông qua các ứng dụng như whatsApp, zalo, tin nhắn trực tiếp hoặc Gmail,…
• AI cảnh báo thông qua lời nói (Hình 5): i-Soft phát triển một AI có nhiệm vụ nhắc nhở, phát thông báo bằng lời nói theo cấu trúc quy định trước “Nội dung vi phạm; Vị trí vi phạm; Nhắc nhở; Hướng dẫn người vi phạm làm việc an toàn”

Ví dụ nội dung cảnh báo của AI này khi nhận thấy có người leo cầu thang nhưng không tuân thủ quy tắc 3 điểm trong nhà máy (vịn ít nhất 1 tay lên thành cầu thang): “Phát hiện hành vi Không vịn thành cầu thang khi leo cầu thang ở phòng trộn hóa chất. Các vi phạm đã được lưu trữ lại. Vui lòng vịn ít nhất một tay lên thành cầu thang để đảm bảo quy tắc 3 điểm”.

3.3.  Các Module trong hệ thống

3.3.1 Phát hiện không tuân thủ trang bị bảo hộ

Hình 6: Các thiết bị bảo hộ tiêu chuẩn (PPE) và các tác hại khi không tuân thủ.

Nhà máy luôn đưa ra danh sách Thiết bị bảo hộ riêng cho từng khu vực vận hành, nhằm bảo vệ an toàn cho người lao động. Tuy nhiên, tình trạng vi phạm hoặc vô tình quên trang bị các thiết bị bảo hộ vẫn thường xuyên diễn ra.

Hình 7: Nhận diện người vận hành không đội mũ bảo hộ ở khu vực trên cao.

Hình 8: Thiết bị iSoftPPE-S23 giúp tích hợp vào các hệ thống Ra/vào khu vực.

Module AI “Phát hiện không tuân thủ trang bị bảo hộ” có thể học hình ảnh như Nón bảo hộ, khẩu trang, áo phản quang, mặt nạ phòng độc,…từ đó nhận diện xem có đối tượng nào đang thiếu thiết bị bảo hộ đã được quy định hay không với 2 ứng dụng sau:

• Ứng dụng 1: Phát hiện người vận hành không tuân thủ trang bị bảo hộ trong một khu vực (Hình 7).
• Ứng dụng 2: Sản phẩm iSoftPPE-S23 (Hình 8) tích hợp vào các thiết bị cửa tự động, thiết bị khóa cửa tại các vị trí yêu cầu trang bị bảo hộ đặc biệt.

Ví dụ: Nhân viên phải trang bị đầy đủ thiết bị bảo hộ như khẩu trang 3M và kính bảo hộ thì mới mở được cửa máy đang chạy chất gây hại.

Hoặc phải trang bị mặt nạ phòng độc mới mở được cửa vào phòng sản xuất thuốc trừ sâu.

3.3.2 Cảnh báo nguy hiểm khi leo cầu thang

Hình 9: Công nghệ Trích xuất khung xương bằng Thị giác máy tính.

Bằng công nghệ Trích xuất khung xương được i-Soft phát triển, hệ thống có khả năng hiểu được hành vi của người vận hành.

Khi một người vận hành leo lên cầu thang nhưng không vịn ít nhất 1 tay lên thành cầu thang, hệ thống sẽ lập tức cảnh báo, nhắc nhở người này.

3.3.3 Bảo vệ người vận hành trong các khu vực nguy hiểm

Trong nhà máy, việc bước vào khu vực robot đang vận hành hoặc khu vực các máy móc đang chạy là vô cùng nguy hiểm (Hình 10, Hình 11). Với kích thước và tốc độ rất lớn, có thể gây ra những tai nạn nghiêm trọng trong tích tắc. Một sai lầm nhỏ, một hành vi bất cẩn, hay một phút mất cảnh giác có thể dẫn đến những hậu quả khôn lường. Chính vì vậy, việc áp dụng công nghệ AI để giám sát và cảnh báo kịp thời là điều không thể thiếu nhằm bảo vệ an toàn cho tất cả mọi người trong nhà máy.

Hình 10: Tai nạn lao động chết người do đứng lên băng tải.

Hình 11: Tai nạn lao động chết người do đứng lên băng tải.

Với ưu điểm của công nghệ Trích xuất khung xương, hệ thống có khả năng nhận biết chính xác một vị trí trên cơ thể nằm trong một khu vực nguy hiểm. 

Một số ứng dụng của Module này là:

• Ứng dụng 1: Phát hiện người bước vào khu vực nguy hiểm như khu vực Robot, khu vực máy đang hoạt động để xuất tín hiệu dừng Robot và các thiết bị, đồng thời phát cảnh báo (Hình 12).
• Ứng dụng 2: Khi phát hiện người đặt chân lên băng tải, hệ thống sẽ xuất tín hiệu dừng băng tải lại ngay lập tức (Hình 13).

Hình 12: Phát hiện người bước vào khu vực nguy hiểm bằng công nghệ Trích xuất khung xương.

Hình 13: Phát hiện người bước vào khu vực nguy hiểm bằng công nghệ Trích xuất khung xương.

3.3.4 Hạn chế va chạm giữa người và các đối tượng nguy hiểm

Hình 14: Cảnh báo người đến gần xe nâng bằng công nghệ Thị giác máy tính.

Hình 15: Cảnh báo người chắn lối đi của Xe tự hành.

Cùng với chức năng học và hiểu các đối tượng như AGV (Robot tự hành), Xe nâng, xe Forklift,…Module tính khoảng cách giúp phát cảnh báo khi người tới gần các đối tượng nguy hiểm. (Hình 14, Hình 15)

3.3.5 Ngăn chặn hành vi vô hiệu hóa thiết bị an toàn

Trong an toàn sản xuất, một thiết bị khi được mở cửa ra sẽ bắt buộc phải dừng hoạt động. Để nhận biết được trạng thái của cửa (đóng/mở), những thiết bị cảm biến Interlock ra đời với các hình thức đa dạng.

Tuy nhiên trong thực tế, người vận hành luôn ưu tiên hiệu suất sản xuất hơn là an toàn của bản thân, họ luôn muốn máy vẫn chạy khi mở cửa để xử lí các tình huống bị lỗi. Do đó, người vận hành tìm mọi cách để vô hiệu hóa các thiết bị cảm biến Interlock này, dẫn tới rất nhiều ca tai nạn lao động đáng tiếc.

Hình 16: Thiết bị cảm biến Interlock (trái) và các thủ thuật vô hiệu hóa (phải).

Module ngăn chặn hành vi vô hiệu hóa thiết bị an toàn có một hoặc nhiều camera quan sát các vị trí cánh cửa, thực hiện 2 chức năng chính:

• Đóng vai trò như một thiết bị an toàn, đảm bảo máy móc sẽ dừng ngay lập tức khi cửa được mở ra.
• Khi phát hiện được trạng thái cửa mở, hệ thống cũng lưu lại trạng thái của máy ở thời điểm đó. Nếu cửa mở nhưng máy vẫn hoạt động, chứng tỏ đã có hành vi vô hiệu hóa thiết bị an toàn, từ đó hệ thống sẽ báo động và gửi tin nhắn đến người quản lý ngay lập tức.

Hình 17: Chức năng dừng máy khi cửa mở và phát hiện hành vi vô hiệu hóa thiết bị an toàn.

3.3.6 Phát hiện vật thể lạ trên lối đi bộ và sự cố tràn nguyên liệu

Đã có rất nhiều tai nạn do té, trượt, vấp ngã khi di chuyển trong khu vực sản xuất do có vật thể rơi trên lối đi bộ, hoặc do có vật cản chắn ngang lối thoát hiểm. Module của chúng tôi ra đời nhằm phát hiện sự bất thường tại các khu vực đi bộ, gồm chức năng phát hiện vật thể lạ và tràn nguyên liệu trên lối đi bộ.

Hình 18: Phát hiện vật thể lạ trên lối đi bộ. 

Hình 19: Phát hiện tràn hóa chất.

3.4. Các tính năng khác của hệ thống

Hình 20: Giám sát tổng quan tình trạng an toàn trên toàn nhà máy.

Phần mềm của hệ thống hỗ trợ các tính năng phân tích, thống kê bao gồm:

• Giám sát tổng quan tình trạng an toàn trên toàn nhà máy: Xem trực tiếp hình ảnh xử lí, thông báo chi tiết các ca vi phạm gần nhất và trạng thái an toàn của từng module (Hình 20).
• Phân tích chi tiết từng Module: Cho phép phân tích khu vực áp dụng Module, tổng số trường hợp vi phạm trong ngày, biểu đồ tần suất vi phạm qua từng tháng, hình ảnh các Camera chứa Module AI đó, và các cảnh báo gần nhất (Hình 21).
• Lưu trữ, truy xuất chi tiết lịch sử vi phạm: Truy xuất thông tin chi tiết các trường hợp vi phạm như hình ảnh hoặc video của trường hợp ghi nhận được, thời gian, địa điểm diễn ra vi phạm, nội dung vi phạm,… (Hình 22).
• Dùng AI để phân tích dữ liệu và cho lời khuyên (Hình 23).

Hình 21: Phân tích chi tiết từng Module.

Hình 22: Lưu trữ, truy xuất chi tiết lịch sử vi phạm.

Hình 23: Lưu trữ, truy xuất chi tiết thông tin lịch sử vi phạm.

4. Kết quả và ý nghĩa

4.1. Kết quả

Chúng tôi đã thực hiện một khảo sát tại khu vực sản xuất trong nhà máy của khách hàng để theo dõi và thống kê các trường hợp vi phạm an toàn trước và sau khi áp dụng hệ thống AI CCTV.

Trong hai tháng đầu tiên, khi chưa áp dụng hệ thống AI CCTV, đội ngũ HSE đã hỗ trợ chúng tôi thống kê thủ công bằng cách phát hiện trực tiếp và quan sát qua camera an ninh, ghi nhận được 20 trường hợp vi phạm.

Sau đó, khi chúng tôi lắp đặt hệ thống AI CCTV của i-Soft, các module AI đã tự động nhận diện gần 180 trường hợp vi phạm.

Số lượng vi phạm này giảm dần trong các tháng tiếp theo khi nhà máy chính thức triển khai và sử dụng hệ thống, cho thấy hiệu quả vượt trội của công nghệ AI trong việc hạn chế các mối nguy và nâng cao an toàn lao động.

Hiện nay, hệ thống AI CCTV của chúng tôi đã được triển khai rộng rãi tại nhiều nhà máy sản xuất lớn thuộc các tập đoàn đa quốc gia.

Đặc biệt, một trong những tập đoàn sản xuất hàng đầu trên thế giới đã cấp chứng chỉ cho phép chúng tôi nhân rộng hệ thống này ở các nhà máy của họ trên toàn cầu. Cho thấy sự tin tưởng và hiệu quả vượt trội của công nghệ AI CCTV i-Soft trong việc đảm bảo an toàn lao động.

4.2 Ý nghĩa

Hệ thống AI CCTV của chúng tôi mang lại nhiều ý nghĩa quan trọng cho các nhà máy sản xuất:

• Nâng cao an toàn lao động: Hệ thống AI CCTV tự động giám sát và phát hiện các tình huống nguy hiểm, giúp giảm thiểu tai nạn lao động, bảo vệ sức khỏe và tính mạng của nhân viên. Từ đó, giúp nhân viên ý thức hơn về an toàn lao động.
• Tăng cường tuân thủ quy định: Hệ thống giúp các nhà máy tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động, tránh được các vi phạm an toàn lao động và rủi ro pháp lý.
• Nâng cao hiệu quả giám sát: So với phương pháp giám sát thủ công, hệ thống AI của chúng tôi phát hiện vi phạm an toàn nhanh chóng và chính xác, mọi lúc và mọi nơi, giúp ngăn chặn nguy cơ tiềm ẩn kịp thời.
• Giảm các chi phí: Khách hàng của chúng tôi có thể giảm bớt chi phí nhân sự cho bộ phận Đảm bảo an toàn trong nhà máy (HSE). Ngoài ra, bằng cách giảm thiểu tai nạn và sự cố, hệ thống giúp tiết kiệm chi phí liên quan đến y tế, bảo hiểm, và gián đoạn sản xuất.

5. Tính sáng tạo

Hệ thống AI CCTV giám sát an toàn trong nhà máy của chúng tôi thể hiện sự sáng tạo vượt trội qua nhiều khía cạnh:

• Công nghệ nhận diện AI tiên tiến: Hệ thống sử dụng các thuật toán AI và machine learning tiên tiến để nhận diện và phân tích hành vi con người, tình huống trong thời gian thực, giúp phát hiện các vi phạm an toàn một cách nhanh chóng và chính xác.
• Giám sát thông minh và tự động hóa: Hệ thống tự động hóa việc theo dõi và cảnh báo, giảm tải công việc cho nhân viên HSE và đảm bảo giám sát liên tục 24/7 mà không bỏ sót bất kỳ vi phạm nào.
• Module đa chức năng: Hệ thống được thiết kế với nhiều module chuyên biệt như phát hiện người không tuân thủ trang bị bảo hộ, cảnh báo nguy hiểm khi leo cầu thang, bảo vệ an toàn trong khu vực nguy hiểm, và nhiều hơn nữa. Sự đa dạng này giúp hệ thống có thể giải quyết nhiều vấn đề an toàn khác nhau.
• Khả năng học hỏi và cải tiến liên tục: Hệ thống AI của chúng tôi không ngừng học hỏi từ dữ liệu thu thập được, tự động cải tiến và nâng cao khả năng nhận diện và xử lý tình huống, đảm bảo hệ thống ngày càng thông minh, hiệu quả và chính xác hơn.
• Tích hợp dễ dàng và mở rộng: Hệ thống dễ dàng tích hợp vào hạ tầng giám sát hiện có của nhà máy mà không cần thay đổi lớn, đồng thời có khả năng mở rộng để áp dụng trên quy mô lớn tại các tập đoàn đa quốc gia.
• Phát hiện và ngăn chặn hành vi nguy hiểm: Không chỉ nhận diện vi phạm, hệ thống còn dự đoán, giúp ngăn chặn các hành vi nguy hiểm có thể gây ra tai nạn, mang lại một mức độ an toàn vượt trội.

Sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến, khả năng tự động hóa và tích hợp linh hoạt làm cho hệ thống AI CCTV của chúng tôi trở thành một giải pháp sáng tạo, hiệu quả và toàn diện trong việc đảm bảo an toàn lao động tại các nhà máy sản xuất.

6. Hiệu quả kinh tế và tác động xã hội

6.1. Hiệu quả kinh tế

• Giảm chi phí tai nạn lao động: Hệ thống AI CCTV giúp giảm thiểu tai nạn lao động, từ đó giảm chi phí y tế, bảo hiểm, và chi phí bồi thường cho nhân viên.
• Tăng năng suất lao động: Môi trường làm việc an toàn giúp tăng năng suất lao động, nhân viên có thể làm việc hiệu quả hơn mà không phải lo lắng về các nguy cơ gây ra mất an toàn.
• Giảm thời gian ngừng hoạt động: Việc ngăn chặn sự cố và tai nạn giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của máy móc và dây chuyền sản xuất, đảm bảo quy trình sản xuất liên tục và hiệu quả.
• Tiết kiệm chi phí nhân sự: Hệ thống giám sát tự động hóa giúp giảm nhu cầu về nhân sự giám sát thủ công, tiết kiệm chi phí lương và đào tạo nhân viên.
• Bảo vệ tài sản: Việc giám sát và phát hiện kịp thời các hành vi nguy hiểm giúp bảo vệ máy móc và thiết bị, giảm chi phí sửa chữa và bảo trì.
• Tăng cường tuân thủ quy định: Hệ thống hỗ trợ doanh nghiệp tuân thủ các quy định về an toàn lao động, tránh các khoản phạt và chi phí pháp lý liên quan đến vi phạm an toàn.

6.2. Tác động xã hội

• Cải thiện sức khỏe và an toàn lao động: Hệ thống giúp giảm thiểu tai nạn và bảo vệ sức khỏe của người lao động, tạo ra môi trường làm việc an toàn và lành mạnh.
• Nâng cao chất lượng cuộc sống: Khi tai nạn lao động giảm, nhân viên có thể làm việc trong môi trường an toàn hơn, giảm bớt căng thẳng và lo lắng, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống của họ và gia đình.
• Tạo niềm tin và uy tín: Doanh nghiệp áp dụng công nghệ AI để đảm bảo an toàn lao động sẽ được đánh giá cao và tạo dựng niềm tin nhân viên, khách hàng và cộng đồng. Nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.
• Đổi mới và ứng dụng công nghệ: Việc áp dụng công nghệ AI trong giám sát an toàn lao động thúc đẩy sự đổi mới, bắt kịp sự phát triển công nghệ trên thế giới, tạo ra một xu hướng tích cực trong ngành công nghiệp.
• Đóng góp vào sự phát triển bền vững: Bằng cách nâng cao an toàn lao động và giảm thiểu rủi ro, hệ thống góp phần vào việc phát triển bền vững của doanh nghiệp và xã hội.
• Trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp: Việc đầu tư hệ thống giám sát vào an toàn lao động với công nghệ hiện đại thể hiện trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp, góp phần xây dựng một môi trường làm việc an toàn và thịnh vượng hơn.

7. Tài liệu tham khảo

[1] Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội. (2024). Thông báo 1136/TB-BLĐTBXH về tình hình tai nạn lao động năm 2023.

[2] Báo Thanh Niên. (2023, ngày 4 tháng 5). Tình hình lao động việc làm TP.HCM: kiểm soát nguy cơ mất an toàn lao động. Truy cập ngày [ngày truy cập], từ https://thanhnien.vn/tinh-hinh-lao-dong-viec-lam-tphcm-kiem-soat-nguy-co-mat-an-toan-lao-dong-185240504164325216.htm

[3] Báo Chính Phủ. (2024). Thủ tướng chỉ đạo khẩn trương điều tra nguyên nhân vụ tai nạn lao động làm 10 người thương vong. Truy cập từ 

https://baochinhphu.vn/thu-tuong-chi-dao-khan-truong-dieu-tra-nguyen-nhan-vu-tai-nan-lao-dong-lam-10-nguoi-thuong-vong-102240422201425306.htm

[4] Báo Dân Trí. (2024). 6 người chết, 7 nạn nhân bị thương sau vụ nổ tại xưởng gỗ ở Đồng Nai. Truy cập từ 

https://dantri.com.vn/xa-hoi/6-nguoi-chet-7-nan-nhan-bi-thuong-sau-vu-no-tai-xuong-go-o-dong-nai-20240501095607419.htm

Thông tin website: https://i-soft.com.vn/