TCTM – Cải tiến công nghệ ngành thang máy đã diễn ra xuyên suốt chiều dài lịch sử phát triển của lĩnh vực này. Cùng nhìn lại nhu cầu và những thành tựu cải tiến công nghệ ngành thang máy cho đến nay.
Ngành thang máy đã trở thành một ngành công nghiệp ngày càng phát triển và cần thiết cho thế giới hiện đại, trong đó vận chuyển theo chiều dọc và hiệu quả là yếu tố quan trọng đối với chức năng hoạt động của các tòa nhà chọc trời cũng như sự tiện lợi và hài lòng của người sử dụng trong hệ thống tòa nhà.
Với nhiều hệ thống thông minh hiện nay như thang máy không dây, nhiều công năng sử dụng, sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (Internet of Things – IoT) và các công nghệ trong hệ thống thang máy thực tế đã mở rộng phát triển và tiến bộ khoa học kỹ thuật đang được sử dụng trong các dự án quan trọng như trung tâm thương mại lớn, khu dân cư cao cấp ở những thành phố lớn hiện đại hiện nay. Đặc biệt với công nghệ tiên tiến đã được áp dụng để đối phó với đại dịch Covid-19 với hệ thống bấm thang máy ba chiều và tia cực tím khử trùng thang máy trên thế giới trong giai đoạn trước đây.
Nhìn lại lịch sử thế giới thì hơn một trăm năm mươi năm trước, các thành phố trông khác biệt đáng kể so với ngày nay. Cảnh quan thành phố hầu như phẳng và trải rộng, chiều cao của các công trình dân cư và thương mại hiếm khi cao bằng cột cờ.
Liên hợp quốc dự đoán rằng 70% dân số thế giới vào năm 2050 – khoảng 9,7 tỷ người sẽ sống ở các khu vực thành thị phát triển, tăng khoảng 51% so với năm 2010. Đồng thời với đó, sẽ có thêm gần một triệu cư dân thành thị trên toàn cầu mỗi tháng. Việc mở rộng các thành phố theo chiều ngang là bất khả thi bởi các vấn đề về đô thị hóa tự phát đã gây ra nhiều cuộc khủng hoảng kinh tế, xã hội và môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển bền vững của nhân loại.
Do vậy, các thành phố trên thế giới đang phát triển theo chiều cao, tiến đến sự hoàn thiện thông minh và tiện lợi cho lượng dân số ngày càng tăng. Việc tái thiết đô thị diễn ra nhanh chóng, giá đất tăng cao, sự tập trung dân cư nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế và toàn cầu hóa đã thúc đẩy các cuộc đua xây dựng. Những tòa nhà chọc trời cao nhất thế giới dường như kéo dài mãi mãi và đạt đến những đỉnh cao ngày càng ấn tượng.
Các đô thị “chọc trời” mọc lên khắp thế giới
Với những tiến bộ liên tục về công nghệ, thang máy sẽ có thể đáp ứng được các yêu cầu của những tòa nhà có độ cao cực lớn. Những đổi mới kỹ thuật số sẽ hỗ trợ quá trình đô thị hóa trong tương lai gần, giúp hành khách dễ dàng di chuyển giữa các tòa nhà một cách thuận tiện và an toàn hơn. Sự hợp tác bền vững giữa các kỹ sư, kiến trúc sư, nhà khoa học máy tính, nhà sản xuất thang máy và nhà xây dựng có thể dẫn đến các giải pháp tiết kiệm chi phí, cải thiện hiệu suất và thúc đẩy hiệu quả hướng tới một tương lai xanh hơn hướng đến ý thức bảo vệ môi trường, giảm tác động tiêu cực đến môi trường và tiết kiệm năng lượng.
Năm 1998, thành phố Kuala Lumpur (Malaysia) đã xây dựng Tháp đôi Petronas cao 452m (1483ft), giành danh hiệu tòa nhà cao nhất thế giới từ Tháp Sears cao 442m (1450ft) (được đổi tên thành Tháp Willis) được xây dựng vào năm 1973 tại Chicago. Năm 2004, Đài Bắc, Đài Loan, đã xây dựng tòa nhà Taipei 101 cao 508m (1667ft). Năm 2010, Dubai, UAE, đã xây dựng tòa nhà Burj Khalifa cao 828m (2717ft), tòa nhà cao nhất thế giới điều này cho thấy chỉ trong vòng 12 năm, chiều cao của tòa nhà cao nhất đã tăng gần gấp đôi. Bên cạnh toàn cầu hóa và giá đất, sự gia tăng nhanh chóng của dân số đô thị buộc các thành phố hiện đại phải quy hoạch xây dựng theo chiều cao để đáp ứng nhu cầu của xã hội.
Các tòa nhà cao tầng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn các tòa nhà thấp tầng vì nhiều lý do, bao gồm cả việc bổ sung phương tiện giao thông chiều dọc. Trong đó, hệ thống thang máy sử dụng từ 5 đến 15% năng lượng của một tòa nhà cao tầng. Những giải pháp nhằm giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng cũng cần được quan tâm đúng mức.
Bên cạnh đó, thang máy sử dụng không gian có giá trị đáng kể trong một tòa nhà chọc trời, chúng có thể chiếm 25-40% mặt bằng. Việc tiết giảm không gian và số lượng giếng thang là mục tiêu hàng đầu trong việc cải thiện thiết kế thang máy, ứng dụng nhiều công nghệ cao, thúc đẩy các nhà sản xuất cải thiện tốc độ và độ an toàn của hệ thống thang máy.
Mục tiêu cải tiến trong thiết kế và sản xuất thang máy nào cũng sẽ tác động đáng kể đến chi phí, sự hài lòng của khách hàng và môi trường tự nhiên. Những phát triển và tiến bộ gần đây trong hệ thống thang máy đã cải thiện hệ thống động cơ tái tạo cho phép năng lượng “nhiệt” được tái chế thay vì lãng phí, là một tiến bộ quan trọng trong cải thiện công nghệ thang máy nhằm tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu quả hoạt động bằng cách thu thập và chuyển đổi năng lượng bị mất trong quá trình phanh, điều cần thiết để duy trì tốc độ của một hệ thống thang máy.
Các nhà sản xuất đang thúc đẩy sự phát triển các giải pháp thang máy không có dây cáp như công nghệ truyền động thủy lực, chân không,… giúp giảm năng lượng khi sử dụng.
Công nghệ Absolute encoder so với các hệ thống thang cũ hiện nay vẫn đang sử dụng cảm biến hình chữ U và các cờ dừng tầng kèm với hệ thống công tác giới hạn trên dưới để hoạt động. Hiện nay công nghệ mới sử dụng một hệ thông encoder độ chính xác cao để định vị thang máy. Không cần sử dụng cảm biến chữ U và hệ thống công tác giới hạn và hành trình như hiện tại. Giảm nhân công và giảm chi phí. (Có thể sử dụng cho thang máy có chiều cao hình trình liên tới 1.500m và tốc độ 18m/s).
Việc cải thiện lưu lượng hành khách, hệ thống điều phối điểm đến cần cải thiện mang tính hiệu quả nhất vì hệ thống thang máy sẽ hướng dẫn họ đến thang máy có thời gian di chuyển ngắn nhất, đặc biệt là trong giờ cao điểm tại các khách sạn, khu dân cư và văn phòng. Hơn nữa, các hệ thống mới cho phép người quản lý tòa nhà lập trình thang máy để đáp ứng hiệu quả nhất nhu cầu của hành khách mọi thời điểm.
Hệ thống TWIN được phát minh vào năm 2003 để cung cấp cho hành khách và chủ tòa nhà sự hiệu quả, tính linh hoạt và tiện lợi hơn trong sử dụng. TWIN là hệ thống thang máy có hai cabin tiêu chuẩn được lắp đặt trong cùng một trục nhưng khác với thang máy hai tầng ở chỗ hai cabin này hoạt động độc lập. Hệ thống này giúp tiết kiệm 30% không gian và giảm diện tích sử dụng cùng một lượng.
Hệ thống thang máy đôi đã giúp tiết kiệm không gian, gia tăng tiện nghi sử dụng và hiệu suất của thang máy
Hệ thống thang máy hiện đại sẽ mang đến những hành trình êm ái, thoải mái cho hành khách trong khi di chuyển quãng đường xa hơn, giảm nhu cầu sử dụng sảnh trung chuyển hoặc sảnh trên cao.
Thiết kế mới hứa hẹn sẽ khiến thang máy không chỉ di chuyển lên xuống mà còn di chuyển ngang và chéo. Thiết kế sáng tạo như vậy sẽ là cuộc cách mạng kiến trúc và bố cục của các khu nhà cao tầng, đồng thời cho phép các tòa nhà đạt được kết nối tuyệt vời hơn và cải thiện lưu lượng người sử dụng thang máy trong những giờ cao điểm tại khu vực thang máy.
Tuy nhiên, hệ thống thang máy tòa nhà cũng sẽ là một phương tiện vận tải và không phải là ngoại lệ vì đối với thực tế khắc nghiệt cho thấy mọi phương tiện lưu thông cuối cùng đều bị hao mòn và phải được bảo trì thay thế. Ngay cả khi bảo trì thường xuyên, máy móc cũ vẫn luôn cần được cập nhật kịp thời trong thời gian nhanh nhất để đảm bảo cho phương tiện lưu thông được an toàn và tiện lợi nhất.
Hiện đại hóa thang máy là một giải pháp khả thi để tăng giá trị và sức hấp dẫn của một tòa nhà cao tầng, và đáp ứng các quy định an toàn hiện hành. Hệ thống thang máy thông minh mang lại sự thoải mái khi di chuyển và tính linh hoạt để thích ứng với các yêu cầu thay đổi của tòa nhà nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng.
Thang máy được kết nối Internet hiện nay đại diện cho công nghệ bảo trì thang máy tiên tiến – bảo trì dự đoán. Công nghệ này thông báo cho người quản lý tòa nhà theo thời gian thực khi có sự cố bắt đầu phát triển nhằm mục đích giảm thiểu chi phí bảo trì, tiết kiệm thời gian và dữ liệu được gửi đến nền tảng đám mây để xử lý và phân tích, cho phép người quản lý tòa nhà áp dụng các biện pháp cứu hộ chủ động, ngăn ngừa sự cố xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống thang máy thông minh.
Ngành thang máy đã trở thành ngành công nghiệp đặc thù sử dụng hệ thống giám sát từ xa để hỗ trợ các cơ quan quản lý tòa nhà trong việc chẩn đoán và đánh giá hiệu suất của thang máy. Điều này nhằm đảm bảo thang máy hoạt động liên tục. Công nghệ Internet vạn vật hỗ trợ cung cấp dữ liệu theo thời gian thực, cung cấp thông tin chi tiết để tránh việc ngừng hoạt động đột xuất và tạo điều kiện trong phòng ngừa sự cố.
Công cụ remove control là công nghệ giám sát và kiểm tra thang máy từ xa, có thể giám sát, kiểm tra và xử lý lỗi mà không cần ra tới công trường đồng thời sử dụng công nghệ AI trong nhận diện khuôn mặt trong thang máy và hệ thống IoT trong thang máy để quản lý hệ thống thông minh trong quá trình vận hành thang máy.
Ứng dụng công nghệ IoT trong bảo trì dự đoán thang máy
Điển hình các nhà sản xuất thang máy hàng đầu châu Âu đã ứng dụng công nghệ và chuyển đổi số, sản phẩm của họ đã được phân phối và xây dựng hệ thống bảo hành tại thị trường Việt Nam. Với thiết kế hệ sinh thái là một triết lý được xem xét mang tính bền vững trong suốt vòng đời của sản phẩm, nơi chiết xuất, sản xuất, phân phối và sử dụng của người tiêu dùng đều phải tuân thủ các tiêu chí xanh hướng đến nền kinh tế xanh và tuân thủ mục tiêu phát triển bền vững theo tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam được cụ thể hóa tại hội nghị COP26.
Với thiết kế vượt trội của công nghệ thang máy châu Âu như công nghệ không chạm đã giúp khách hàng khi sử dụng thang máy không cần ấn trực tiếp vào nút bấm mà chỉ cần đưa tay tới một khoảng cách nhất định để tác động lệnh gọi.
Tốc độ thang máy đã được cải thiện đáng kể trong thời gian gần đây. Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ ra rằng công nghệ thang máy có thể đang tiến gần đến giới hạn tốc độ mà người đi thang máy có thể chịu đựng được tạo ra chuyến đi thoải mái hơn, cabin có áp suất và giảm rung động khi di chuyển và quan trọng nhất là giảm chi phí sản xuất và bảo trì hệ thống thang máy.
Tác giả: TS. Nguyễn Hoàng Hiệp – Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu Tin học và Kinh tế Ứng dụng
[1] Al-Kodmany, K. Smart elevator systems. J. Mech. Mater. Mech. Res. 2023
[2] Zhang, X.; Zubair, M.U. Extending the useful life of elevators through appropriate maintenance strategies. J. Build. Eng. 2022
[3] Retolaza, I.; Zulaika, I.; Remirez, A.; Cabello, M.J.; Campos, M.A.; Ramos, A. New Design For Installation (Dfi) Methodology For Large Size And Long Life Cycle Products: Application To An Elevator. In Proceedings of the International Conference on Engineering Design, ICED21. Gothenburg, Sweden, 16–20 August 2021
[4] Erica, D.; Godec, D.; Kutija, M.; Pravica, L.; Pavlic´, I. Analysis of Regenerative Cycles and Energy Efficiency of Regenerative Elevators. In Proceedings of the 2021 International Conference on Electrical Drives & Power Electronics (EDPE), Dubrovnik, Croatia, 22–24 September 2021; IEEE: Piscataway, NJ, USA, 2021
[5] Kutija, M.; Pravica, L.; Godec, D.; Erica, D. Regenerative energy potential of roped elevator systems-a case study. In Proceedings of the 2021 IEEE 19th International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC), Gliwice, Poland, 25–29 April 2021; IEEE: Piscataway, NJ, USA, 2021
[6] Comput. Ind. Eng. 2021, 155, 107190.
[7] Makar, M.; Pravica, L.; Kutija, M. Supercapacitor-Based Energy Storage in Elevators to Improve Energy Efficiency of Buildings. Appl. Sci. 2022
[8] Yao, W.; Jagota, V.; Kumar, R.; Ather, D.; Jain, V.; Quraishi, S.J.; Osei-Owusu, J. Study and Application of an Elevator Failure Monitoring System Based on the Internet of Things Technology. Sci. Program. 2022
