Dự ánSafeWork

Mũ bảo hộ thông minh giám sát an toàn hầm lò

01Vấn đề

Hầm lò là nơi GPS, sóng 4G và cả camera đều “mù”.

Các mỏ than hầm lò — điển hình ở Quảng Ninh — kéo dài hàng km dưới lòng đất. Khi sự cố xảy ra, câu hỏi đầu tiên của đội cứu hộ luôn là: người đang ở đâu?

⌁

Địa hình kín, tuyến tính

Đường lò dài, hẹp, nhiều ngách sâu. GPS không hoạt động, sóng di động không phủ tới — vị trí công nhân gần như không được biết.

!

Mối nguy vô hình

Khí Metan (CH₄) tích tụ gây cháy nổ, khí CO gây ngạt, cùng bụi than dày đặc — thường chỉ phát hiện khi đã quá muộn.

✕

Bị cô lập khi sập hầm

Dây tín hiệu hữu tuyến dễ đứt khi sập lò, công nhân bên trong mất liên lạc hoàn toàn với trung tâm chỉ huy.

Giải pháp cũ

Camera cố định

Nhiều điểm mù, chủ yếu để xem lại sau sự việc.

Giải pháp cũ

Máy đo khí cầm tay

Chỉ báo cho người đeo; người quản lý trên mặt đất không biết tình hình tức thời.

Giải pháp cũ

Cứu hộ không tọa độ

Mất nhiều thời gian tìm nạn nhân vì không có vị trí chính xác.

02Giải pháp

Ba thành phần, một bức tranh trọn vẹn dưới hầm.

Mỗi công nhân đeo một thiết bị trên mũ. Các điểm mốc gắn dọc vách hầm như “cột cây số điện tử”. Mọi dữ liệu đổ về một dashboard thời gian thực.

W

Worker Node — trên mũ

Vi xử lý ESP32-S3, module UWB để đo khoảng cách, cảm biến quán tính (IMU) để nhận biết chuyển động và cú ngã, cảm biến quang học đo nhịp tim.

A

Anchor Node — dọc vách hầm

Điểm mốc cố định cách nhau 30–50 m, đo khoảng cách tới từng thiết bị đeo và chuyển tiếp dữ liệu theo mạng lưới về trung tâm.

D

Dashboard — trung tâm chỉ huy

Bản đồ khu vực với vị trí từng người, sinh hiệu, chỉ số mệt mỏi, chất lượng không khí và cảnh báo — cập nhật liên tục.

CỬA HẦM LÒ SÂU → A1 · 0m A2 · 50m A3 · 100m A4 · 150m WK_102 · 118m 18m 32m
d = c × Δt / 2

Thiết bị đo thời gian bay của sóng UWB tới anchor gần nhất rồi suy ra khoảng cách — chính xác hơn hẳn cách đo cường độ sóng (RSSI) của WiFi/Bluetooth. Trong đường hầm tuyến tính, chỉ cần 1–2 anchor là đặt được công nhân lên bản đồ.

03Công nghệ

Không bao giờ mất dấu — kể cả khi mất sóng.

/01

Định vị lai UWB + IMU

Bộ lọc Kalman kết hợp khoảng cách UWB với gia tốc từ IMU cho tọa độ mượt, không giật. Khi vào điểm mù mất sóng UWB, hệ thống chuyển sang dead reckoning — đếm bước và hướng đi — để vị trí tiếp tục cập nhật thay vì “đóng băng”.

/02

AI phát hiện ngã trên thiết bị

Mô hình TinyML chạy trực tiếp trên vi điều khiển, phân tích chuỗi gia tốc & con quay trong cửa sổ 2 giây để phân biệt cú ngã thật với động tác cuốc than, cúi người — không phụ thuộc độ trễ mạng.

/03

Mạng lưới tự phục hồi

Dữ liệu nhảy qua từng anchor (multi-hop) thay vì kéo dây về một điểm. Một anchor hỏng do sập hầm, dữ liệu tự tìm đường khác; công nhân kẹt bên trong vẫn kết nối với nhau trong mạng cục bộ.

/04

Sức khỏe & mệt mỏi

Kết hợp nhịp tim với thời gian làm việc liên tục để tính chỉ số mệt mỏi, cảnh báo sớm dấu hiệu kiệt sức trước khi thành tai nạn.

04Kịch bản vận hành

Rò rỉ khí Metan tại Zone 5 — điều gì xảy ra trong vài giây?

Phát hiện tại chỗ

Thiết bị của công nhân A đo khí tăng vọt: rung mạnh, còi kêu, đèn đỏ để A thoát ngay.

Lan truyền cảnh báo

Anchor gần nhất tự bật còi hú, báo cho cả nhóm thợ xung quanh dù máy của họ chưa đo thấy khí.

Báo về mặt đất

Tín hiệu nhảy qua các anchor về trung tâm; dashboard đánh dấu đỏ khu vực Zone 5.

Lệnh sơ tán

Giám sát viên phát lệnh sơ tán; mọi thiết bị trong hầm rung theo mã sơ tán riêng.

05Prototype

Không chỉ là ý tưởng — hệ thống đang chạy.

Dashboard ở service.safework.id.vn nhận dữ liệu từ thiết bị qua Internet; khi phần cứng không bật, hệ thống phát dữ liệu mô phỏng để trình diễn. Dưới đây là những gì đội đã làm được và những gì đang phát triển.

Đã hoàn thành
  • [✓]Phần cứng: 4× ESP32-S3, 4× module UWB DWM3000 (3 anchor + 1 thiết bị đeo)
  • [✓]Cảm biến quán tính BNO085 và cảm biến nhịp tim MAX30102
  • [✓]Backend định vị từ khoảng cách UWB, có bộ kiểm thử tự động
  • [✓]Dashboard thời gian thực: bản đồ, sinh hiệu, chỉ số mệt mỏi, cảnh báo
  • [✓]Mô hình ước lượng mệt mỏi từ dữ liệu sinh hiệu
Đang phát triển
  • [ ]Tích hợp cảm biến khí CH₄ / CO lên thiết bị đeo
  • [ ]Cảm biến thân nhiệt chuyên dụng, nút SOS và còi/đèn cảnh báo
  • [ ]Hiệu chuẩn độ trễ ăng-ten UWB để giảm sai số định vị
  • [ ]Mạng lưới anchor nhiều chặng (multi-hop) và AI phát hiện ngã trên thiết bị
  • [ ]Vỏ chống bụi, chống nước, hướng tới chứng nhận chống cháy nổ
06Mô hình kinh doanh

Bán thiết bị một lần, thu phí phần mềm hằng năm.

Khách hàng mục tiêu: các công ty khai thác than hầm lò (khối TKV), doanh nghiệp khai thác mỏ tư nhân và đơn vị thi công công trình ngầm — bán trực tiếp B2B và qua các gói thầu thiết bị bảo hộ lao động.

Phần cứng5.000.000đ / bộ1 thiết bị đeo + phân bổ hạ tầng anchor
Phần mềm (SaaS)1.500.000đ / người / nămdashboard, lưu trữ dữ liệu, cảnh báo
Dịch vụBảo trì · hiệu chuẩn · đào tạođồng hành kỹ thuật 24/7
Dự phóng (triệu đồng)Năm 1Năm 2Năm 3
Thiết bị bán mới1008002.500
Doanh thu6505.35017.600
Lợi nhuận gộp4753.95013.225
Chi phí vận hành3.7004.7007.900
Lợi nhuận trước thuế(3.225)(750)5.325

Năm 1: lấy chứng nhận chống cháy nổ và thí điểm tại 1–2 hầm lò. Biên lợi nhuận gộp ~73–75%. Điểm hòa vốn ước tính ~2.024 thiết bị, rơi vào khoảng quý 2 năm thứ 3.