Một trong những nguyên nhân gây tai nạn giao thông là lái xe rơi vào trạng thái buồn ngủ, không còn tỉnh táo để xử lý tình huống trên đường chạy. Việc phát hiện và cảnh báo trạng thái buồn ngủ của lái xe có ý nghĩa thiết thực trong lĩnh vực an toàn giao thông. Ở một số nước, thiết bị giám sát trạng thái buồn ngủ đã được một số hãng sản xuất trên thế giới thiết kế, chế tạo và cung cấp cho thị trường. Ngoài các thiết bị đeo tai, thì các thiết bị hầu hết chỉ phân tích một đặc trưng về mắt nhắm/mở. Chỉ riêng thiết bị DL330 có theo dõi thêm một số đặc trưng như đầu gục, mặt lái xe quay hướng,… nhưng mới chỉ dừng ở cảnh báo tại chỗ.

Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu do Nguyễn Quang Trường, Khoa Điện tử Viễn Thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đứng đầu cũng đã thiết kế chế tạo được một loại thiết bị kiểm soát cơn buồn ngủ của lái xem có chi phí rẻ nhưng đây là thiết bị tự động đưa ra các câu hỏi trắc nghiệm cho tài xế. Khi không có tiếng trả lời hoặc nếu thời gian trả lời chậm, ngắt quãng, tín hiệu cảnh báo chống ngủ gật lập tức phát ra. Ngoài ra, đã có một vài sản phẩm sử dụng camera và thiết bị xử lý hình ảnh (trên main board máy tính) để phát hiện hiện tượng buồn ngủ của lái tàu, xe nhưng những thiết bị này cồng kềnh, khó lắp đặt vào trong ô tô. Ở nhiều doanh nghiệp vận tải trang bị hộp đen và hệ thống định vị GPS để theo dõi hành trình của mỗi xe. Tài xế cũng được trang bị thiết bị chống buồn ngủ loại đeo tai. Tuy nhiên, thiết bị đeo tai thường gây cảm giác khó chịu cho một số lái xe, hoặc lái xe không sử dụng nó. Một nhu cầu đối với công ty vận tải là kiểm soát khách quan từ trung tâm trạng thái buồn ngủ của lái xe. Thiết bị kiểm soát trạng thái buồn ngủ của lái xe khi phát hiện có tình trạng này sẽ thông báo về trung tâm quản lý để có tác động đánh thức phù hợp. 

Nhằm nghiên cứu thiết kế chế tạo máy giám sát trạng thái buồn ngủ của lái xe có tính năng kết nối mạng, nhỏ gọn, giá thành thấp. Cung cấp cho các doanh nghiệp vận tải, góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông gây bởi trạng thái buồn ngủ của lái xe và tiến tới tích hợp với hộp đen chế tạo trong nước để tạo sản phẩm ứng dụng mới, nhóm nghiên cứu do TS. Nguyễn Minh Sơn, Phân Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa tại Tp. HCM đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị nhúng kiểm soát trạng thái ngủ gật của lái xe”.

Nhóm nghiến cứu đã triển khai thực hiện các nội dung chính bao gồm:

- Nghiên cứu tổng quan Khảo sát, phân tích một số thiết bị chống ngủ gật có trên thị trường.

- Xác định những biểu hiện cơ bản và rút trích đặc trưng cơ bản xác định trạng thái ngủ gật.

- Thiết kế tổng thể, phân tích các yêu cầu kỹ thuật, cấu hình và chức năng của thiết bị.

- Thiết kế phần cứng và phần mềm của thiết bị cảnh báo ngủ gật.

- Chế tạo phần cứng, cài đặt phần mềm và thực nghiệm với thiết bị cảnh báo ngủ gật được thiết kế, chế tạo.

- Đề xuất mô hình ứng dụng

- Kết quả đo đạc trên thiết bị VDAS-01 được thiết kế chế tạo như sau:

+ Khối thiết bị nhúng: Kích thước nhỏ (không quá 150 x 100 mm) lắp đặt được trong mọi loại ô tô

+ Sử dụng camera số: Kết nối với bộ xử lý nhúng

+ Phát hiện buồn ngủ: Theo 5 thông số quan sát đặc trưng: 1) mắt nhắm, 2) mắt không chớp, 3) góc nghiêng của đầu do ngủ gục, 4) chuyển động đột ngột của đầu, 5) sự không thay đổi tư thế của đầu trong khoảng thời gian đủ dài.

+ Thời gian cập nhật khuôn mặt lái xe: 10 giây, xử lý ảnh nhắm mắt 1,5 giây.

+ Cập nhật tầm vóc tài xế Tự động cập nhật thông số hình dạng đầu của tài xế.

+ Cảnh báo tại chỗ và truyền thông báo về trung tâm.

Như vậy, đề tài thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và ứng dụng thử nghiệm một hệ thống giám sát và phát hiện từ xa trạng thái buồn ngủ của lái xe. Trên cơ sở rút trích 5 đặc trưng cơ bản phát hiện buồn ngủ, các tác giả đã xây dựng giải thuật và phần mềm có tính kết hợp để xác định các đặc trưng, nhằm giải quyết nhanh những trường hợp nhiễu, chiếu sáng kém,... Đặc biệt, đề tài thiết kế phần mềm huấn luyện máy theo đặc điểm của lái xe (hình dạng mặt, mũi, tai, thời gian nháy mắt,..). Do đó, các ngưỡng phát hiện buồn ngủ được tự động hiệu chỉnh theo từng lái xe. Thiết bị xây dựng trên cơ sở board vi xử lý kết nối với các ngoại vi Camera, LED hồng ngoại, GPS/GPRS,… cho phép cảnh báo tại chỗ và truyền về trung tâm giám sát. Hệ thống cho phép nhận diện trạng thái buồn ngủ của lái xe với thời gian nhỏ hơn 1,5 giây và độ tin cậy đạt 90%.

Nhóm nghiên cứu đề xuất mô hình ứng dụng như sau:

- Đối với công ty vận tải hàng hoá đã có hệ thống tin học giám sát hành trình của xe vận tải, tín hiệu định vị của xe (qua GPS) được thể hiện trên bản đồ. Hệ thống được xây dựng trên nền web, sử dụng các công nghệ GIS, Google Maps API. Trong đó GIS là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian, nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích con người đặt ra. Còn Google Maps API bao gồm các API hỗ trợ cho người dùng sử dụng các chức năng của google maps vào việc tạo lớp dữ liệu riêng cho ứng dụng của mình. Dựa trên các công nghệ đó để xây dựng nên lớp bản đồ định vị xe cho hệ thống. Người dùng có thể thao tác trên bản đồ xe buýt như: phóng to, thu nhỏ, kéo bản đồ, xem thông tin trên bản đồ,… Hệ thống phát hiện và cảnh báo ngủ gật của lái xe đối với hệ thống có sẵn này được cài đặt đơn giản. Thiết bị phát hiện ngủ gật của lái xe đặt trong ca bin sẽ giám sát lái xe qua camera và khi phát hiện trạng thái ngủ gật sẽ cảnh báo tại chỗ và qua mạng gửi về trung tâm để thông báo. Người điều hành trung tâm có thể có tác động cần thiết để nhắc nhở lái xe. Phần mềm giám sát trạng thái buồn ngủ của lái xe được cài đặt vào server trung tâm  Trường hợp công ty xe tải chưa có hệ thống giám sát hành trình, Thiết bị phát hiện ngủ gật có chứa sẵn bộ định vị bằng GPS. Tín hiệu định vị được gửi về trung tâm, với phần mềm sử dụng công nghệ GIS, vị trí của xe được thể hiện trên bản đồ, giúp cho trung tâm vừa giám sát trạng thái buồn ngủ của lái xe, vừa có tính năng giám sát hành trình của xe. 

- Mô hình ứng dụng cho công ty xe khách đường dài

Theo thống kê của Bộ GTVT, tính đến tháng 6.2014, cả nước có 457 bến xe khách, trong đó có 322 bến xe loại 4 trở lên, đảm bảo phục vụ cho hơn 2.500 tuyến vận tải hành khách liên tỉnh. Tương tự như hệ thống quản lý giám sát xe vận tải hàng hoá, thiết bị phát hiện ngủ gật lái xe đặt trên cabin sẽ theo dõi trạng thái lái xe, khi phát hiện có triệu chứng ngủ gật của lái xe sẽ cảnh báo về trung tâm. Trường hợp công ty xe khách chưa có hệ thống giám sát hành trình, Thiết bị phát hiện ngủ gật có chứa sẵn bộ định vị bằng GPS. Tín hiệu định vị được gửi về trung tâm, với phần mềm sử dụng công nghệ GIS, vị trí của xe được thể hiện trên bản đồ, giúp cho trung tâm vừa giám sát trạng thái buồn ngủ của lái xe, vừa có tính năng giám sát hành trình của xe. Máy chủ của Công ty có thể kết nối mạng với máy chủ của bến xe. Từ đây, máy chỉ bến xe kết nối mạng với hệ thống quản lý theo ngành của địa phương và trung ương. Với sự phát triển hiện nay của điện thoại thông minh, máy tính bảng, dễ dàng biên soạn một phần mềm giao diện (GUI) để giám sát xe bằng phương tiện di động.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14774/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)