Mã số N2086: Giải pháp chuyển đổi số cho hệ thống thí nghiệm nén cố kết trong xây dựng
I. Giới thiệu
I.1. Thí nghiệm nén cố kết trong xây dựng công trình
Trong lĩnh vực xây dựng công trình, móng của các khối bê tông, sắt thép được được đặt trên nền đất. Các kỹ sư thiết kết phải khảo sát tính chất của từng lớp đất bên dưới để đưa ra giải pháp hợp lý. Thí nghiệm nén cố kết xác định khả năng nén lún của đất dưới tác dụng của tải trọng công trình, nó gần như là bắt buộc và phải thực hiện với số lượng mẫu lớn với độ chính xác cao để đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình khai thác.
Hình 1. Hệ thống thiết bị thí nghiệm cố kết của một phòng thí nghiệm xây dựng điển hình.
Hình 1 minh họa bố trí hệ thống máy thí nghiệm cố kết của một phòng thí nghiệm xây dựng công ty Tư vấn xây dựng BR, Q7-Tp HCM. Hình 2 thể hiện cấu tạo cơ bản của một hệ thống thí nghiệm cố kết điển hình bao gồm: bộ phận gia tải và bộ phận đo độ lún của mẫu đất bằng đồng hồ chuyển vị kế với độ phân giải cao.
Với số lượng thiết bị lên đến 24 máy, mỗi máy có 3 ổ đặt mẫu cho phép thí nghiệm đồng thời. Như vậy ở phòng thí nghiệm này, riêng thí nghiệm nén cốt kết đã có đến 72 thiết bị đo đếm thủ công cần phải được đọc số liệu. Quá trình đọc số được thực liên tục 24h trong ngày mỗi khoảng và kéo dài trong 7 ngày, chu kỳ đọc số liệu từ vài giây (6s) đến vài tiếng (2h). Để đảm bảo độ chính xác của kết quả, phòng thí nghiệm phải bố trí một số nhân viên túc trực và đọc số - ghi chép liên tục. Việc này tốn nhiều thời gian và công sức dẫn đến chi phí cao.
Ở Việt nam có khoảng 300 phòng thí nghiệm có thực hiện thường xuyên các thí nghiệm nén cố kết và hơn 99% vẫn thực hiện một cách thủ công. Điều này dẫn đến chi phí nhân công lớn, nếu không thực hiện đúng quy trình đọc số liệu thì kết quả thí nghiệm không đáng tin cậy.
Hình 2. Bộ phận gia tải và đọc số liệu của máy nén cố kết điển hình.
II. Các thách thức từ thực tế và động lực nghiên cứu
II.1 Thách thức từ thực tế
Ở khía cạnh kỹ thuật, trong thí nghiệm nén cố kết có 2 thao tác chính bao gồm: i) đặt tải tạo lực ép cho mẫu đất cho mỗi chu kỳ 2h, ii) đọc số liệu đồng hồ đo độ lún của mẫu với bước thời gian ngắn nhất từ 6s đến dài nhất 60p phút, và quá trình đọc số lặp lại cho mỗi cấp tải. Như vậy nhân công đọc đồng hồ thủ công, nhập số liệu vào máy tính chiếm phần lớn thời gian và phải thực hiện cả vào ban đêm và ban ngày, thao tác đặt tải có thể thực hiện tại một thời điểm nhất định trong ngày và chiếm ít thời gian.
Trên thực tế qua khảo sát có đến 95% các phòng thí nghiệm Cơ Học Đất hiện có trang bị các máy thí nghiệm cố kết nhập khầu từ Trung Quốc (TQ), với ưu điểm là chi phí đầu tư thấp, dễ sửa chữa và thay thế phụ tùng, sử dụng đơn giản. Đối với các thiết bị tương tự từ các nước công nghiệp trình độ cao như Châu Âu, Nhật Bản, Hoa Kỳ, Anh…. (hãng Matest, Controls, Humboltd, GDS…) nếu chọn thiết bị đọc số thủ công thì thao tác thí nghiệm cũng không khác nhiều so với máy từ TQ hay Việt Nam.
Trên thế giới đã có nhiều giải pháp cho vấn đề này, đặc biệt là tại các nước có ngành công nghiệp xây dựng phát triển. Có thể tóm tắt giải pháp đọc số tự động như sau:
i) Thiết bị tự động hoàn toàn (Hãng Humbolts-Hoa Kỳ, Controls - Italy) cho cả phàn gia tải và đọc số, mỗi máy thí nghiệm sẽ có một máy tính công nghiệp nối dây cáp mạng và truyền số liệu về Server. Ưu điểm của giải pháp này là tự đông hoàn toàn, nhược điểm (với điều kiện Việt Nam) là chi phí đầu tư và vận hành quá cao. Yêu cầu hạ tầng phòng thí nghiệm đầy đủ, đều này dường như vượt quá khả năng của gần hết các doanh nghiệp Việt Nam.
ii) Thiết bị bán tự động, gia tải bằng tay và đọc số tự động, đồng hồ đo độ lún được thay thế bởi cảm biến chuyển vị LVDT có độ chính xác cao. Tín hiệu cảm biến được nối với bộ ghi số liệu tự động (DataLogger) bằng dây cáp, thiết bị này nối với mát tính để xử lý số liệu bừng phần mềm. Phương án này cho giá thành rẻ hơn nhiều, nhưng với giá của mỗi cảm biến từ 300$-500$ và chi phi phí thiết bị ghi số liệu và phần mềm cho mỗi kênh (cảm biếm) đo lên đến 250$. Như vậy mỗi mẫu máy thí nghiệm sẽ cần đầu tư trung bình 500-600$ để có thể vận hành được. Với công nghệ nối dây cáp, các thiết bị tạo thành mạng dây cáp (tương tự như mạng máy tính) trong phòng trông rất rối.
Như vậy về mặt kỹ thuận có các thách thức lớn như sau:
i) Độ chính xác và ổn định của thiết bị đo khi phải làm việc liên tục gần như không ngừng nghỉ trong thời gian dài.
ii) Phần mềm phải làm việc ổn định và linh hoạt đáp ứng đúng các điều kiện sử dụng của các PTN ở Việt Nam.
iii) Việc đọc số liệu phải hoàn toàn tự động, không phụ thuộc vào thời gian đặt tải, việc tách dữ liệu cũng phải tự động cao nhất và đưa thẳng vào file báo cáo được lập bằng Excel đang có sẵn.
iv) Giá thành phải chấp nhận được, hỗ trợ kỹ thuật phải đáp ứng nhanh chóng.
II.2 Động lực cho nghiên cứu
Thị trường thiết bị nén cố kết rất lớn trị giá hàng chục tỉ đồng, nếu xuất khẩu được thì giá trị có thể lên đến hàng triệu USD. Vấn đề khó về cảm biến đã được công ty Hoàng Vinh làm chủ công nghệ, sản xuất trong nước và thương mại hóa cách đây vài năm, từ đó có thể kiểm soát giá thành của sản phẩm.
Các tiến bộ gần đây về IOT (Internet kết nối vạn vật) và xu hướng chuyển đổi số theo cách mạng công nghiệp 4.0 mà công ty Hoàng Vinh đã đạt được có thể ứng dụng cho giải pháp kết nối các máy thí nghiệm.
Đội ngũ kỹ sư nghiên cứu của công ty Hoàng Vinh có hiểu biết, kinh nghiệm về cả lĩnh vực THÍ NGHIỆM xây dựng và sản xuất thiết bị thí nghiệm. Việc phát triển một giải pháp tự động cho thí nghiệm cố kết là khó nhưng hoàn toàn khả thi nếu được đầu tư đúng mức.
Mục tiêu của nghiên cứu sẽ đem đến một giải pháp đầy đủ và trọn vẹn cho các thí nghiệm viên (dễ dàng chuyển đổi) và nhà quản lý (hiệu quả về tài chính), các nội dung cần đạt được như sau:
i) Dễ dàng sử dụng với thời gian đào tạo nhanh và không thay đổi quá nhiều thói quen cũ
ii) Tận dụng được tất cả các hạ tầng và thiết bị có sẵn của doanh nghiệp
iii) Độ tin cậy và ổn định cao
iv) Giá thành chấp nhận được
v) Cung cấp đầy đủ các thành phần từ thiết bị đến phần mềm, lắp đặt, hướng dẫn vận hành, hỗ trợ kỹ thuật liên quan đến thiết bị và thay đổi thói quen của thí nghiệm viên.
III. Giải pháp tng thể chuyển đổi số cho quá trình thí nghiệm
III.1 Giải pháp kỹ thuật của Hoàng Vinh
Giải pháp tự động hóa bao gồm 2 nhóm sản phẩm chính phần mềm và phần cứng, sau đó tích hợp kết nối toàn bộ lại với nhau như thể hiện ở Hình 3. Trong đó bộ ghi dữ liệu 6 kênh đóng vai trò là thiết bị chính (key Instruments), thiết bị này kết nối với các cảm biến đo chuyển vị (LVDT) gắn trên máy thí nghiệm.
Mỗi bộ ghi số liệu có thể kết nối với 2 máy thí nghiệm (6 mẫu), và trong một PTN sẽ có nhiều bộ thiết bị ghi, trung bình mỗi phòng đặt máy sẽ cần từ 4-9 bộ ghi đặt phân tán cho từng cụm máy thí nghiệm. Các bộ ghi dữ liệu sẽ kết nối với máy tính thông qua mạng WIFI, trong mạng sẽ có duy nhất 1 máy tính và 1 thiết bị MQTT Broker. Dữ liệu gởi về máy tính được truyền bằng giao thức MQTT, đây là chuẩn giao tiếp kết nối vạn vật (IOT) chính thức hiện tại đang được sử dụng phổ biến nhất.
Hình 3. Kết nối nhiều thiết bị ghi số liệu vào mạng máy tính.
Phần mềm trên máy tính ghi lại số liệu của tất cả các cảm biến đang hoạt động trong mạng với tần suất lấy mẫu cao (chu kỳ 1s, hoặc có thể tự cài đặt), đảm bảo yêu cầu của thí nghiệm cố kết và không phụ thuộc vào thời điểm đặt tải.
Các ưu điểm chính của giải pháp:
Bộ ghi dữ liệu không quá nhiều kênh (6 kênh) để thiết bị nhỏ gọn và kết nối dây dẫn với cảm biến không quá nhiều. Dữ liệu tạm được ghi vào thẻ nhớ để phòng trường hợp mất điện máy tính hoặc hạ tầng mạng nội bộ gặp trục trặc.
Kết nối không dây WIFI bằng thiết bị mạng phổ biến-giá rẻ, giảm thiểu tối đa dây dẫn. Đặc biệt trong trường hợp thiết bị đặt ở các phòng khác nhau. Nếu mạng máy tính nối với Internet thì có thể đồng bộ dữ liệu tập trung và lưu trữ trên clould.
Chỉ cần duy nhất 1 máy tính kết nối toàn bộ các thiết bị ghi số liệu, máy tính lưu số liệu liên tục, thể hiện tình trạng các máy. Biểu diễn biểu đồ….
Giá thành thiết bị không quá cao, tận dùng hạ tầng mạng (máy chủ, router) để các phòng thí nghiệm có thể đầu tư từng bước và mở rộng không giới hạn với chi phí thấp.
Danh mục các sản phẩm cần phát triển đồng bộ cho giải pháp hoàn chỉnh
1. Cảm biến đo chuyển vị, dải đo 0-20mm, độ phân giải 0.005mm, ngõ ra Analog 0-4.0 mV/V. Thiết bị này được nâng cấp độ chính xác và hoàn thiện quá trình chế tạo (PNX-Delphinus).
2. Bộ ghi số liệu 6 kênh (PNX-Corvus Datalogger) kết nối với cảm biến kiểu mạch cầu (Bridge based sensor), xử lý và chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số. Kết nối không dây với mạng WIFI và truyền dữ liệu về server
3. Firmware cài đặt bên trong chip vi xử lý của bộ ghi số liệu (PNX-Corvus Firmware),
4. Phần mềm cấu hình quản lý thiết bị (PNX-Corvus Test and Measurement-CTM) )
5. Phần mềm thu thập và quản lý số liệu thí nghiệm (Corvus Datalogger Server-CDS)
6. Phần mềm tách lọc số liệu và lập báo cáo (Corvus Datalogger Report-CDR)
7. Phần mềm theo dõi số liệu trên thiết bị di động (Corvus Data Mobile Monitoring-CDMM)
III.2 Kết nối bộ ghi số liệu với cảm biến
Hình 4. Sơ đồ kết nối thiết bị ghi số liệu và cảm biến gắn trên máy thí nghiệm.
Với đặc điểm mỗi thiết bị thí nghiệm có 3 ổ mẫu để thí nghiệm đồng thời cho 3 mẫu, bộ ghi dữ liệu có số kênh là bội số của 3. Với 06 kênh đo mỗi thiết bị ghi sẽ kết nối với 02 máy thí nghiệm, các kết nối dây dẫn từ cảm biến đến bộ ghi ở khoảng cách gần không quá 2m. Điều này đảm bảo cho tín hiệu có chất lượng tốt nhất không bị ảnh hưởng bởi dây dẫn.
Bộ ghi số liệu kết nối với Router WIFI trong phạm vi 20-40m, như vậy nếu thiết bị ghi đặt ở 2 tầng khác nhau của tòa nhà thì vẫn có thể kết nối với mạng máy tính qua Router WIFI mà không ảnh hưởng đến chất lượng truyền tín hiệu.
Điểm khác biệt vượt trội của giải pháp thiết kế phần cứng:
Mô đun hóa cặp thiết bị ghi (Datalogger) và thiết bị thí nghiệm (Testing Instruments). Thiết bị ghi đặt phân tán trong không gian và kết nối qua mạng không dây thông dụng.
Thiết bị ghi số kênh không quá nhiều sẽ giảm chi phí trên mỗi thiết bị và phù hợp với quy mô các phòng thí nghiệm khác nhau.
Các sản phẩm có trên thị trường với bộ ghi tập trung quá nhiều kênh đặt 1 vị trí cố định gần máy tính, dây dẫn từ cảm biến nối đến bộ ghi rất nhiều tạo ra ma trận dây cáp, rất khó bảo trì thiết bị. Đặc biệt dây dẫn dài có thể ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu của cảm biến (ngõ ra 0-4.0 mV/V) và giảm độ chính xác của phép đo.
IV. Thiết kế kỹ thuật phần cứng và phần mềm
IV. 1. Cảm biến đo chuyển vị
Cảm biến đo chuyển vị (Linear Variable Displacement Transducers-LVDT), được công ty Hoàng Vinh tập trung phát triển từ những năm 2015 để gắn trên các máy thí nghiệm nén mẫu xi măng đất. Nguyên lý cảm biến sử dụng một mạch cầu điện trở gắn trên 2 thanh xò lo như mình họa ở Hình 5. Khi có dịch chuyển, hai thanh bị biến dạng và làm thay đổi điện trở. Với một điện áp được cấp ở đầu vào (VEX) thì nó sẽ xuất ra tín hiệu dạng điện áp VOUT có biên độ rất nhỏ từ 0-30mV tại điểm lớn nhất dải đo.
Cảm biến được thiết kế với mô hình và sản phẩm hoàn thiện có dây nối như ở Hình 6. Về nguyên lý của cảm biến thì rất đơn giản, nhưng quá trình chế tạo các chi tiết cơ khí có nhiều bí quyết về công nghệ. Qua tham khảo các sản phẩm tương tự từ Mỹ, Nhật, Anh và nhiều lần cải tiến kỹ thuật, đến nay sản phẩm cảm biến đã gần như hoàn thiện có chất lượng đạt đến 95-97% so với sản phẩm cùng loại của Anh và Mỹ. Cảm biến được đặt tên PNX-Delphinus và có các dải đo 0-10mm, 0-20mm và 0-50mm, với độ phân giải tốt nhất 0,005mm và độ chính xác có thể kiểm chứng được là 0.25%.
Hình 5. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến chuyển vị Delphinus.
Hình 6. Mô hình thiết kế cảm biến chuyển vị và sản phẩm thật.
Việc làm chủ công nghệ công nghệ chế tạo, dẫn đến giá thành sản phẩm chỉ bằng 30% so với nhập khẩu. Để đảm bảo chất lượng các linh kiện được mua từ Nhật và Mỹ, quá trình gia công chính xác cao đặc biệt việc dán các phần tử cảm biến (Strain gauge) được làm trên thiết bị chuyên dụng với sự hỗ trợ của máy tính đã cải thiện rất nhiều đến độ chính xác của cảm biến.
Đến thời điểm hiện tại Hoàng Vinh là công ty duy nhất ở VN sản xuất được loại cảm biến này và đã thương mại hóa với gần 1000 sản phấm bán ra trên thị trường. Chúng được sử dụng cho các máy thí nghiệm có đo biến dạng của mẫu.
IV. 2. Thiết kế phần cứng thiết bị ghi số liệu (Datalogger)
Hình 7. Sơ đồ nguyên lý bộ ghi dữ liệu.
Sơ đồ nguyên lý cơ bản của thiết bị ghi số liệu được thể hiện ở Hình 7, trong đó gồm có 3 khối chính: i) Xử lý tín hiệu, ii) Chuyển đổi tín hiệu ADC, và iii) Điều khiển-giao tiếp với bên ngoài. Quá trình phát triển kéo dài trong 2 năm, song song với các thử nghiệm phần cứng và phần mềm nhúng (firmware). Đến cuối năm 2019, phiên bản phần cứng V03 và firmware 07 đã chính thức hoàn thành và hệ thống có thể coi là hoàn thiện ở mức cơ bản nhất. Quá trình phát triển phần cứng được minh họa ở Hình 8.
Hình 8. Quá trình phát triển thiết bị ghi số liệu.
Thiết kế giao diện với người sử dụng, thiết bị ghi cố gắng đơn giản hóa tối đa, chỉ bao gồm 2 nút chính là BẬT/TẮT NGUỒN và BẬT/TẮT chế độ ghi số liệu. Chức năng thiết lập thông số được thực hiện thông qua phần mềm (CTM) sẽ trình bày ở phần V.3.
Sau quá trình ứng dụng thực tế tại doanh nghiệp, một số tình huống mới phát sinh và phần cứng vẫn tiếp tục được nâng cấp và hoàn thiện hơn.
V.3. Firmware và trình quản lý phần cứng
Hình 9. Phần mềm quản lý, cấu hình và hiệu chuẩn thiết bị ghi số liệu (CTM).
Phần cứng thiết bị ghi số liệu chỉ hoạt động khi có phần mềm nhúng (firmware), nhờ có phần này mà các tính năng của thiết bị được chỉnh sửa nhanh chóng. Hệ thống nhúng được viết bằng C và MicroPython nạp trực tiếp vào các vi điều khiển (cấu trúc ARM Cotex M3) trên phần cứng.
Đi kèm với phần cứng, phần mềm CTM kết nối với thiết bị đo thông qua cổng USB giúp người dùng cấu hình các thông số thiết bị, hiệu chuẩn các kênh đo và kiểm tra cảm hoạt động của cảm biến. Tóm tắt giao diện chính của CTM được thể hiện ở Hình 9.
IV. 3. Phần mềm thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm-Corvus Datalogger Server (CDS)
Hình 10. Phần mềm thu thập số liệu trên server
Hình 11. Khai báo thông số dự án và thông số mẫu.
Phần mềm Corvus Datalogger Server (CDS) đóng vai trò trung tâm của toàn bộ giải pháp, nó cho phép cấu hình các thiết bị thí nghiệm, quản lý kết nối giữ thiết bị thí nghiệm và thiết bị số liệu, quản lý mẫu thí nghiệm, kết nối thiết bị mạng, thu thập số liệu từ các bộ ghi gởi về máy chủ thông qua mạng WIFI. Ngoài ra nó cho phép theo dõi các số liệu tức thời của mẫu thí nghiệm để người sử dụng có thể biết được tình trạng của các mẫu. Màn hình chính của phần mềm được thể hiện ở Hình 10, các thông số khai báo điển hình cho dự án và mẫu thí nghiệm được minh họa ở Hình 11.
Phần mềm CDS, còn cho phép chia sẻ dữ liệu thí nghiệm thời gian thực đến các thiết bị cầm tay như điện thoại di động. Toàn bộ dữ liệu thu thập được lưu vào cơ sở dữ liệu SQLITE để sau này có thể đồng bộ với hệ thống lưu trữ đám mây (cloud).
Trong thời gian tới CDS sẽ tiếp tục được hoàn thiện với khả năng bẫy lỗi, bổ sung các tính năng và tinh giản phần giản phần giao tiếp để người dùng có thể dễ dàng thao tác.
IV. 4. Phần mềm xử lý kết quả
Hình 12. Phần mềm xử lý kết quả thí nghiệm.
Với mỗi mẫu thí nghiệm dữ liệu được phần mềm ghi lại lên đến hơn 600,000 số liệu, trong khi đó chỉ cần tách ra 200-500 số liệu là đủ cho toàn bộ báo cáo. Nếu làm thủ công điều này gần như không thể. Do đó phần mềm Corvus Datalogger Report-CDR (Hình 12) đóng vai trò cỗ máy tách lọc tinh chất từ hỗn hợp nguyên liệu thô. Với khả năng xem trước, tự động nhận biết các cấp tải hoặc cho người dùng tự chọn (Hình 13). Phần mềm CDR cho phép người dùng tách dữ liệu và đưa vào báo cáo trong mẫu EXCEL chỉ trong vài phút. Hình 14 minh họa dữ liệu được lấy ra từ phần mềm và đưa vào file báo cáo mẫu có sẵn.
Hình 13. Tự động phát hiện cấp tải.
Hình 14. Dữ liệu sau khi tách ra được đưa vào biểu đồ trên mẫu báo cáo kết quả.
IV. 5. Thử nghiệm đánh giá độ chính xác và ổn định của thiết bị
Trước khi đưa vào sử dụng, mỗi cảm biến được cần được hiệu chuẩn khi kết nối với thiết bị ghi số liệu (PNX-Corvus Datalogger). Quá trình này được thực bằng phần mềm công cụ Corvus Test and Measurement (CTM) như ở Hình 9. Các kết quả giá độ chính xác của cảm biến đo so với thiết bị chuẩn đều cho thấy sai số ở dưới ngưỡng 0.25% tại giá trị đọc. Độ chính xác sau khi hiệu chuẩn với thiết bị ghi số liệu luôn dưới ngưỡng 1.0% thỏa mãn tiêu chuẩn Đo lường Việt Nam cho thiết bị thí nghiệm.
Quá trình kiểm tra độ ổn định của thiết bị được theo dõi liên tục 14 ngày với các điều kiện thực tế như: nhiệt độ môi trường cao xấp xỉ 33 độ C, nhiệt độ phòng 22oC. Nếu thiết bị đạt được độ ổn định thì sẽ xuất xưởng bàn giao cho khách hàng.
V. Triển khai áp dụng tại thực tế
Trong năm 2019 và 2020, công ty Hoàng Vinh đã triển khai thành công việc áp dụng giải pháp số hóa hệ thống ghi dữ liệu tự động cho thí nghiệm nén cố kết tại hai công ty Tư Vấn Xây Dựng BR (Q7- Tp HCM) và Công ty Tư Vấn Thủy Lợi II-HEC2 (Q2-TpHCM). Với mỗi đơn vị sử dụng 06 bộ ghi số liệu và 72 cảm biến đo lường.
V.1. Triển khi tại Phòng Thí Nghiệm công ty TNHH Tư Vấn Thiết kế BR
Doanh nghiệp áp dụng: Phòng Thí Nghiệm Địa kỹ thuật - Công ty Tư Vấn Thiết kế BR
Địa chỉ: Lô TH1B, đường số 7, Tân Thuận, Tp, Thành phố Hồ Chí Minh
Lĩnh vực hoạt động: Tư vấn thiết kế công trình giao thông
Quy mô áp dụng: 12 bộ máy thí nghiệm cố kết (Tam Liên), 36 mẫu thí nghiệm đồng thời, 06 Bộ ghi số liệu tự động, 1 máy chủ, 1 router WIFI kết nối mạng dành riêng cho thí nghiệm.
Phần mềm triển khai: Tất cả phần mềm trong bộ giải pháp của Hoàng Vinh
Thời gian triển khai: Tháng 10-11 năm 2020
Hình 15. Chuẩn bị lắp đặt thiết bị tại PTN công ty TVXD BR.
Hình 16. Vận hành khai thác thiết bị tại PTN công ty BR.
Hình 17. Nhân viên PTN công ty BR đang thử nghệm hệ thống.
Hình 15 thể hiện phòng thí nghiệm trong giai đoạn triển khai lắp đặt, Hình 16 và Hình 17 mô tả quá các thao tác trong quá trình thí nghiệm nén cố kết trên thiết bị thí nghiệm và trên phần mềm server. Sau khi quá trình thí nghiệm kết thúc số liệu được tác ra bằng phần mềm (Corvus Datalogger Report-CDR). Với việc ghi số liệu tự động chu kỳ 1s, tổng số liệu thí nghiệm cho mỗi mẫu trung bình khoảng 600,000 đến 800,000. Việc tách ra số liệu được thực hiện hoàn toàn tự động với trên 200 số liệu được lấy ra chỉ trong khoảng 2-3 phút. Tiết kiệm đáng kể so với quá trình nhập và xử lý số liệu bằng tay.
V.2. Triển khi tại Phòng Thí Nghiệm công ty Tư Vấn Xây Dựng HEC 2
Doanh nghiệp áp dụng: Phòng Thí Nghiệm Địa kỹ thuật - Công ty Tư Vấn Thiết kế Thủy Lợi II
Địa chỉ: 169 Trần Quốc Thảo, Quận 3, TP.Hồ Chí Minh, Việt Nam. (PTN tại Q2, Tp HCM)
Lĩnh vực hoạt động: Tư vấn thiết kế công trình Thủy Lợi, Hạ tầng…
Quy mô áp dụng: 12 bộ máy thí nghiệm cố kết (Tam Liên), 36 mẫu thí nghiệm đồng thời, 06 Bộ ghi số liệu tự động, 1 máy chủ, 1 router WIFI kết nối mạng dành riêng cho thí nghiệm.
Phần mềm triển khai: Tất cả phần mềm trong bộ giải pháp của Hoàng Vinh
Thời gian triển khai: Tháng 6-8 năm 2020
Hình 18. Mô hình mạng thiết bị ghi dữ liệu tại công ty HEC2 .
Mô hình tổng thể mạng thiết bị ghi dữ liệu, bộ phát WIFI, máy chủ và máy tính micro (raspberry) làm MQTT Broker server được thể hiện ở Hình 18. Toàn bộ thiết bị sau khi lắp đặt và vận hành khai thác đầy đủ được thể hiện ở Hình 19 và Hình 20.
Trong quá trình triển khai, thời gian huấn luyện để nhân viên phòng thí nghiệm thay đổi về tư duy, thói quen và thành thạo thiết bị khoảng 2 tuần.
Hình 19. Lắp đặt thiết bị tại PTN Đại Lỹ Thuật - HEC2.
Hình 20. Thiết bị đang được vận hành trong thí nghiệm của một dự án xây dựng.
V.3 Các đơn vị tiềm năng đang có kế hoạch triển khai
Song song với quá trình triển khai áp dụng, các phàn mềm và phần cứng thiết bị liên tục được hoàn thiện và cập nhật. Một số đơn vị trong nước đã xúc tiến trao đổi và có ý định lắp đặt. Danh sách các khách hàng tiềm năng tiêu biểu được liệt kê ở danh sách ở Bảng 1:
Bảng 1. Danh sách các khách hàng quan tâm
VI. So sánh các ưu điểm nổi bật của giải pháp
Qua thực tiễn triển khai một số so sánh được đưa ra khi triển khai giải pháp mới, kết quả được trình bày ở Bảng 2.
Bảng 2. So sánh các điểm nổi bật giữa 2 phương pháp cũ và mới
VII. Kết luận
Việc phát triển thành công giải pháp và chế tạo hoàn chỉnh các sản phẩm giúp cho quá trình tự động hóa ghi số liệu thí nghiệm phát huy hiệu quả ở mức cao nhất. Việc áp dụng giải pháp này giúp tăng độ chính xác của kết quả thí nghiệm, giảm nhân lực, thời gian và chi phí tạo ra sản phẩm.
Quá trình áp dụng tại các phòng thí nghiệm nhận ra nhiều vấn đề cần khắc phục thêm, đặc biệt là vấn đề phần mềm phải đơn giản hóa tối đa để các nhân viên lớn tuổi có thể dễ dàng sử dụng. Việc đầu tư thêm chi phí để nâng cấp hệ thống đo đếm cũng cần thêm một khoản kinh phí lớn.
Giải pháp do công ty Hoàng Vinh hoàn toàn làm chủ về mặt công nghệ sản xuất, nếu được đầu tư thêm. Chất lượng sản phẩm sẽ ổn định hơn, chi phí sản xuất sẽ thấp hơn và có thể xuất khẩu.
Công ty Hoàng Vinh TRCC chân thành cám ơn các đối tác BR và HEC2 đã chấp nhận dùng thử sản phẩm của chúng tôi, đây là tiền đề đầu tiên để chúng tôi tiếp tục phát triển và cung cấp sản phẩm chất lượng cao hơn cho thị trường.
Thông tin
Tên tác giả: BÙI ĐỨC VINH
Địa chỉ: 449/62/1 Trường Chinh, P. 14, Q. Tân Bình, TP. HCM
Điện thoại: 0903782078 – 028.38123009
Email: vinh.buiduc@hoangvinh.vn
Đơn vị tài trợ
