nghiên cứu thiết kế chế tạo các thiết bị và hệ thống dẫn đường hỗ trợ tránh bão cho tàu thuyền trên biển

1

Bộ KHOA HọC Và CÔNG NGHệ
CHƯƠNG TRìNH KH&CN TRọNG ĐIểM CấP NHà NƯớC
KC.03/06-10

"Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ tự động hóa"




báo cáo tổng hợp kết quả thực hiện

Đề Tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo các thiết bị và hệ thống
dẫn đờng, hỗ trợ tránh bo cho tàu thuyền trên biển "

Mã số KC.03.04/06-10

Chủ nhiệm đề tài
Th.S Nguyễn trung Kiên
Cơ quan chủ trì

Viện tự động hóa Kỹ thuật quân sự Viện khoa học
và công nghệ quân sự

8642

Hà Nội 2010


2
Mục lục
Trang
I
Xây dựng giải pháp kỹ thuật thiết kế cấu trúc hệ thiết bị
3
I.1
Khảo sát thực tế hiện trạng hệ thống thông tin hàng hải Việt Nam, thu
thập số liệu, phân tích số liệu.
3
I.2
Nghiên cứu các hệ thiết bị hiện có trong lĩnh vực cảnh báo, dẫn dờng
trên thế giới, xây dựng giải pháp kỹ thuật cho hệ thống - xây dựng
thiết kế cấu trúc hệ thiết bị.
13
II
Xây dựng các thuật toán phần mềm của hệ thiết bị. Thiết kế chế
tạo hệ thống trên cơ sở các thiết bị thành phần.
30
II.1

Xây dựng các thuật toán phần mềm của hệ thiết bị
30
II.1.1
Nghiên cứu chuẩn truyền tin NAVTEX, xây dựng giải pháp kỹ thuật,
thuật toán phần mềm thu nhận và giải m thông tin.
30
II.1.2
Nghiên cứu cấu trúc bản tin NAVTEX Xây dựng giải pháp, thuật
toán phần mềm biên dịch thông tin.
42
II.1.3
Nghiên cứu các giao diện truyền thông của GPS, la bàn điện tử, xây
dựng các thuật toán - phần mềm thu thập số liệu
68
II.1.4
Nghiên cứu, xây dựng thuật toán phần mềm dẫn đờng tránh bo
trên nền hải đồ số, GPS và la bàn điện tử.
81
II.2
Xây dựng giao diện ngời /máy, hiển thị thông tin chỉ dẫn tránh bo -
Thiết kế, tích hợp hệ thiết bị trên cơ sở các thiết bị thành phần.
92
III
Nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ mới, hiện đại thiết kế tích hợp,
chế tạo hệ thiết bị nâng cao độ tin cậy, làm chủ công nghệ chế tạo và
giảm giá thành thiết bị.
107
III.1
Nghiên cứu thiết kế chế tạo khối thu NAVTEX
107

III.2
Nghiên cứu, thiết kế chế tạo khối xử lý trung tâm. 117
III.3
Nghiên cứu ứng dụng, phát triển phần mềm trên hệ điều hành nhúng. 122




3
I. Xây dựng giải pháp kỹ thuật thiết kế cấu trúc hệ thiết bị:
I.1. Khảo sát thực tế hiện trạng hệ thống thông tin hàng hải Việt Nam, thu
thập số liệu, phân tích số liệu.
I.1.1 Sơ lợc về hệ thống thông tin an toàn và cứu nạn hàng hải toàn cầu
(Global Maritime Distress and Safety System- GMDSS):
Hệ thống thông tin an toàn và cứu nạn hàng hải toàn cầu (Global
Maritime Distress and Safety System- GMDSS) đợc các nớc thành viên
IMO, trong đó Việt Nam là một thành viên đầy đủ thông qua vào năm 1988
dới dạng sửa đổi và bổ xung Công ớc quốc tế về an toàn sinh mạng trên
biển SOLAS- 74 và đợc gọi là SOLAS - 74/88.
Hiện nay hệ thống này đã đợc triển khai trên toàn thế giới bao gồm cả
Việt Nam. GMDSS có những chức năng sau: báo động khi tàu thuyền gặp
nguy hiểm, phối hợp tìm kiếm và cứu hộ, thông báo thông tin an toàn hàng
hải, tuy nhiên IMO khuyến khích sử dụng GMDSS cho mục đích truyền
thông thông thờng. Hệ thống GMDSS gồm khá nhiều thành phần, tàu
thuyền không yêu cầu phải có tất cả các thành phần này mà trang bị theo nhu
cầu thực tế.
GMDSS quy định các trang thiết bị vô tuyến điện trên tàu đảm bảo thông
tin hàng hải trên toàn cầu với sự phân chia thành bốn vùng hoạt động của tàu
biển:

- Vùng biển A1 là vùng biển đợc phủ sóng bởi ít nhất một đài bờ VHF, có
trực canh báo động cấp cứu bằng phơng thức gọi chọn số DSC. Thông
thờng mỗi đài có vùng phủ sóng từ 20-30 hải lý.
- Vùng biển A2 là vùng biển nằm ngoài vùng A1 đợc phủ sóng bởi ít nhất
một đài duyên hải MF, có trực canh báo động cấp cứu bằng phơng thức gọi
chọn số DSC. Thông thờng mỗi đài có vùng phủ sóng từ 100-150 hải lý.

4
- Vùng biển A3 là vùng biển nằm ngoài vùng A1 và A2, đợc phủ sóng bởi
các vệ tinh địa tĩnh của Inmarsat. Vùng phủ sóng của các vệ tinh thông tin
địa tĩnh trong khoảng 70 vĩ độ Bắc đến 70 vĩ độ Nam.
- Vùng biển A4 là vùng biển nằm ngoài vùng biển A1, A2 và A3, về cơ bản
đó là các phần địa cực.
Trang thiết bị thông tin trên tàu theo GMDSS: (Bảng A.1)
STT Thit b thụng tin Vựng bin A1 Vựng bin A2 Vựng bin A3
Vựng bin
A4
1 VHF/RT/DSC X X X X
2 MF/RT/DSC X
X
Nu khụng trang b
mc (3)
X
3 MF/HF/RT/DSC/NBDP X
4
NAVTEX, EGC or
HF/MSI RX
X X X
X
HF/MSI RX

5
SES/INM-A/B or INM-
C
X
6 EPIRB/406 SAT
X
Hoc Epirb/INM
band-L/ VHF/Epirb
X
Hoc Epirb/INM
band-L
X
Hoc Epirb/INM
band-L
X
7 SART/9GHZ X X X X
8 VHF TWO-WAY X X X X
9
RX 2182 KHZ
WATCH KEEPING
X X X X
Bảng A.1: Trang thiết bị thông tin trên tàu theo GMDSS

- Các thành phần của GMDSS:
EPIRB (Emergency Position-Indicating Radio Beacon), thiết bị chỉ thị
vị trí khần cấp bằng vô tuyến, ta có thể hiểu là một hộp đen, liên tục phát
tín hiệu ở tần số 406 MHz khi gặp sự cố, sẽ đợc dò tìm bằng hệ thống tìm
kiếm bằng vệ tinh Cospas-Sarsat.

5

Hệ thống NAVTEX tự động thu thập thông tin cảnh báo dẫn đờng
hàng hải, dự báo thời tiết, bão, băng trôi , thông báo tìm kiếm, cứu hộ và
các thông tin tơng tự đến tàu. Thiết bị đầu cuối NAVTEX có thể có máy
in để in các bản tin đợc truyền đến. NAVTEX sử dụng tần số MF 518kHz
và 490kHz, thiết bị đầu cuối NAVTEX có thể hoạt động trong cự ly lên
đến 400 hải lý tính từ bờ.
Hệ thống thông tin vệ tinh Inmasat là hệ thống thông tin cho phép liên
lạc hai chiều điện thoại, telex, truyền số liệu giữa tàu-bờ, tàu-tàu. Dịch vụ
Inmasat C SafetyNET là hệ thống thông tin cảnh báo dẫn đờng, thời tiết,
cứu hộ tơng tự nh NAVTEX ở những vùng NAVTEX không phủ sóng.
Hệ thống điện thoại và telex vô tuyến tần số HF tơng thích DSC
(digital selective calling).
Radar tìm kiếm, cứu nạn để tìm kiếm tàu thuyền hay máy bay gặp nạn
trên biển. Cự ly tìm kiếm phụ thuộc vào thiết bị, thông thờng khoảng
15km (8 hải lý)
Công nghệ thiết lập cuộc gọi DSC trên các thiết bị radio hàng hải băng
tần MF, HF, VHF, mỗi thiết bị tơng thích DSC đợc gắn một mã 9 số duy
nhất Maritime Mobile Service Identity. Thiết bị DSC làm việc tơng tự nh
thiết bị điện thoại thông thờng cho phép bấm từng số điện thoại để liên lạc
với từng ngời. Thiết bị DSC có thể thiết lập cuộc gọi, truyền số liệu tàu
tàu, tàu-bờ, nhóm Thiết bị DSC cho phép không cần có ngời trực thông
tin nh với công nghệ liên lạc không địa chỉ nh trớc.

6
I.1.2. Hệ thống thông tin hàng hải hiện nay của Việt nam
Mạng lới thông tin hàng hải của nớc ta hiện nay bao gồm hệ thống
thông tin trên bờ và hệ thống thông tin trên tàu thuyền, nhóm đề tài đã tiến
hành khảo sát, thu thấp số liệu và tổng hợp các thông tin nh sau:
I.1.2.1. Hệ thống thông tin hàng hải trên bờ:
Hệ thống thông tin hàng hải trên bờ hiện có:

- Hệ thống các đài thông tin duyên hải do Công ty điện tử hàng hải
(Vishipel) quản lí.
- Hệ thống thông tin của lực lợng bộ đội biên phòng.
- Hệ thống các đài thu phát địa phơng.
- Các máy thông tin đơn lẻ của các hộ đi biển.
Trong đó, hệ thống các đài thông tin duyên hải là hệ thống chính quy đợc
đầu t bài bản, cơ sở vật chất kỹ thuật tơng đối hiện đại, bao gồm các đài phát
đặt tại Hải phòng, Đà nẵng, Nha trang, Vũng tàu, TP Hồ Chí Minh, Cần thơ,
nằm trong hệ thống chung của quốc tế.
Hệ thống các đài thông tin duyên hải trải dọc bờ biển do công ty thông tin
điện tử hàng hải (Vishipel) quản lý đợc thiết kế gồm 32 đài thông tin duyên
hải trải từ Móng Cái đến mũi Cà Mau, một Trung tâm Xử lý Thông tin Hàng hải
tại Hà Nội, một Đài Thông tin Vệ tinh mặt đất Inmarsat tại Hải Phòng và một
Đài Thông tin Vệ tinh Mặt đất COSPAS SARSAT.
Hệ thống này có khả năng phủ sóng toàn bộ lãnh hải Việt Nam và các vùng
đại dơng khác có chức năng cung cấp và chuyển tải thông tin 24/24h. Những
dịch vụ thông tin mà hệ thống phục vụ bao gồm:
- Dịch vụ thông tin cấp cứu.
- Dịch vụ thông tin an toàn hàng hải.
- Cảnh báo khí tợng nh bão, áp thấp nhiệt đới
- Bản tin dự báo thời tiết biển
- Chỉ dẫn y tế và dịch vụ thông tin công cộng trên biển.

7
Nói chung, mặc dù hệ thống các đài thông tin duyên hải còn một số
nhợc điểm nhỏ nh vùng phủ sóng của các đài thông tin duyên hải loại 3 vẫn
bị hạn chế do công suất phát thấp nhng về cơ bản đã đáp ứng đợc các yêu
cầu thông tin phục vụ công tác dự báo thiên tai, an toàn cứu nạn và liên lạc trên
biển.
Hiện tại với đối tợng là tàu đánh cá Việt nam. hệ thống các đài thông tin

duyên hải cung cấp miễn phí Dịch vụ Thông tin Cấp cứu cứu nạn và Dịch vụ
Thông tin Dự báo thời tiết biển với các tàu có trang bị máy thu pháp HF (Máy
thông tin duyên hải). Chi tiết nh sau:
Dịch vụ Thông tin Cấp cứu, cứu nạn:
- Trực canh 24/24 giờ trên tần số 7903 khz tại 16 đài TTDH, phơng thức
thoại tiếng Việt để thu nhận và xử lý các thông tin cấp cứu cứu nạn.
- Phục vụ thông tin liên lạc cho hoạt động tìm kiếm cứu nạn.
Đài TTDH cung ứng dịch vụ gồm: Đài TTDH Móng Cái, Đài TTDH Hòn Gai,
Đài TTDH Hải Phòng, Đài TTDH Bến Thủy, Đài TTDH Huế, Đài TTDH Đà
Nẵng, Đài TTDH Quy Nhơn, Đài TTDH Phú Yên, Đài TTDH Nha Trang, Đài
TTDH Phan Rang, Đài TTDH Phan Thiết, Đài TTDH Hồ chí Minh, Đài TTDH
Vũng tàu, Đài TTDH Cần Thơ, Đài TTDH Kiên Giang, Đài TTDH Cà mau.
Khi gặp sự cố cần sự trợ giúp trên đất liền, ngời sử dụng chỉ cần gọi đài TTDH
trên tần số 7903 khz. Một trong các đài TTDH sẽ trả lời và truyền phát thông tin
thu nhận đợc đến các cơ quan chức năng để kịp thời ứng cứu, hỗ trợ cho các
phơng tiện tàu thuyền trên biển.
Dịch vụ Thông tin Dự báo thời tiết biển:
Phát các bản tin cảnh báo khí tợng, dự báo thời tiết và các thông tin khác
bằng phơng thức thoại trên tần số 7906 khz và 8294 khz theo bảng A.2:

8

Loại bản tin 7906 kHz 8294 kHz Đài phát
06 giờ 35 và 18 giờ 35 Cà Mau Radio
06 giờ 50 và 18 giờ 50 Nha Trang Radio
07 giờ 05 và 19 giờ 05 07 giờ 05 và 19 giờ 05 Hải Phòng Radio
07 giờ 20 và 19 giờ 20 Vũng Tàu Radio
07 giờ 35 và 19 giờ 35 07 giờ 35 và 19 giờ 35 Đà Nẵng Radio
07 giờ 50 và 19 giờ 50 Bến Thuỷ Radio
08 giờ 05 và 20 giờ 05 08 giờ 05 và 20 giờ 05

H
ồ Chí Minh Radi
o
Dự báo
Thời tiết Biển
08 giờ 20 và 20 giờ 20 Móng Cái Radio
Phút thứ 05 của mỗi giờ lẻ Phút thứ 05 của mỗi giờ lẻ Hải Phòng Radio
Cảnh báo Hành hải,
Cảnh báo Khí tợng
và Thông tin An toàn
Hàng hải khác

Bảng A.2: Dịch vụ Thông tin Dự báo thời tiết biển
Ngoài ra, thông tin an toàn hàng hải gồm các bản tin cảnh báo hàng hải,
cảnh báo khí tợng, dự báo thời tiết và các thông tin an toàn khác đợc phát qua
hệ thống NAVTEX tần số 518 khz, 4209.5 khz và Kênh 16 (VHF) theo bảng
A.3

9

Bảng A.3: Bản tin cảnh báo hàng hải, cảnh báo khí tợng, dự báo thời
tiết và các thông tin an toàn
I.1.2.2. Hệ thống thông tin hàng hải trên tàu cá:
Hệ thống thông tin trên bờ của nớc ta về cơ bản đã đáp ứng đợc các yêu
cầu thông tin phục vụ công tác dự báo thiên tai, an toàn cứu nạn và liên lạc
trên biển, đảm bảo đợc yêu cầu an toàn cho tất cả tàu thuyền trên biển thì hệ
thống thông tin trên tàu thuyền lại đang rất không đảm bảo và đây có lẽ là
điểm mấu chốt liên quan rất lớn đến an toàn của ng dân và tàu thuyền đánh
cá trên biển, đặc biệt với những tàu thuyền đánh bắt thuỷ sản xa bờ.
Hiện nay, đối với đối tợng là tàu cá, hệ thống thông tin an toàn hàng hải

theo tiêu chuẩn quốc tế GMDSS vẫn cha pháp huy đợc hết hiệu quả, hiện tại
trong một vài năm gần đây việc gọi ng dân trên biển thông bão khẩn cấp về
bão chủ yếu do hệ thống thống thông tin của bộ đội biên phòng đảm nhiệm.
Các tàu thuyền đánh bắt hải sản gần bờ, theo tổ nhóm, hoạt động trong
vùng A1, có công suất nhỏ hơn 50CV, thờng chỉ trang bị bộ đàm VHF công
suất 8-30 W liên lạc tàu-tàu. Các tàu thuyền đánh bắt hải sản xa bờ của ng
dân công suất từ 90 CV trở lên, hoạt động trong vùng A2, và 400 CV trở lên,
hoạt động trong vùng A3, thờng chỉ có một máy thu phát sóng ngắn HF để
liên lạc với bờ. Các thiết bị thông tin an toàn theo khuyến nghị (máy thu
Loại bản tin Thời gian phát
(Giờ Việt Nam)
Tên Đài phát Mã Đài
(B1)
T
ần số (kHz)
Phơng thức Navtex
06 giờ 40; 18 giờ 40
H
ải Phòn
g
Radio W 4209.5
08 giờ 40; 20 giờ 40 Đà Nẵng Radio K 518
Dự báo Thời tiết Biển
6 giờ 50; 18 giờ 50
Hồ Chí Minh
Radio
X 518
02 giờ 40; 10 giờ 40;
14 giờ 40; 22 giờ 40
H

ải Phòn
g
Radio W 4209.5
00 giờ 40; 04 giờ 40;
12 giờ 40; 16 giờ 40
Đà Nẵng Radio K 518
Cảnh báo Hành hải, Cảnh báo
Khí tợng và Thông tin An toàn
Hàng hải khác
02 giờ 50; 10 giờ 50;
14 giờ 50; 22 giờ 50
Hồ Chí Minh
Radio
X 518

10
chuyên dụng thông tin dự báo thiên tai tần số MF, thiết bị thông tin vệ tinh )
ít khi đợc trang bị do chi phí cao, trình độ sử dụng của thuyền viên và thuyền
trởng hạn chế. Điều này dẫn đến hệ thống thông tin duyên hải của Việt Nam
cha phát huy hết tác dụng và hậu quả là trong cơn bão Chanchu ở biển Đông
tháng 5 năm 2006, Việt Nam đã bị chìm và mất tích 18 tàu, 246 ng dân thiệt
mạng, thiệt hại nặng nhất trong các nớc có tàu thuyền cùng hoạt động trong
vùng ảnh hởng của bão nh Trung Quốc, Philipine.
Hệ thống thông tin liên lạc, dẫn đờng cho các phơng tiện hàng hải lớn,
hiện đại tuân thủ các tiêu chuẩn hàng hải quốc tế nh đã trình bày ở trên, đợc
xây dựng trên nền tảng các công nghệ hiện đại nh thông tin vệ tinh, các hệ
thống định vị, các hệ thống dẫn đờng xác định hớng đi và sai lệch hớng
đợc trang bị đầy đủ đảm bảo tốt yêu cầu an toàn cho các tàu thuyền đợc
trang bị lại không phù hợp với thực tế tàu cá Việt nam do kinh phí cao, vận
hành khó không phù hợp với trình độ của ng dân.

Theo thống kê của các cơ quan chức năng, tai nạn trên biển liên tiếp xảy
ra gây không ít thiệt hại về ngời và tài sản, trong đó, chiếm hơn 80% là số vụ
tai nạn xảy ra đối với tàu cá. Hàng trăm ng dân chết và mất tích, hàng ngàn
tàu đánh bắt xa bờ bị chìm hoặc h hỏng nặng mỗi năm.
Tình trạng tàu thuyền đánh bắt thuỷ sản không trang bị hoặc trang bị
không đầy đủ máy thông tin liên lạc, hải đồ, ng dân thiếu kinh nghiệm đi
biển, không chấp hành các quy định về hành hải, không biết sử dụng các
phơng tiện thông tin liên lạc với các trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn và
các đài thông tin duyên hải dẫn đến cha đảm bảo đợc yêu cầu của công
tác dự báo thiên tai, an toàn cứu nạn.
Bên cạnh đó còn một số tồn tại khác nh: nhiều hệ thống đài vô tuyến
(liên lạc tàu- bờ) của ng dân gây can nhiễu cho nhau khi liên lạc và can nhiễu
đến cả các kênh an toàn cứu nạn; ng dân không nắm đ
ợc hết các kênh tần số
chuẩn để liên lạc khi có sự cố hoặc cần thông báo với cơ quan quản lý địa
phơng Theo quy định, chủ tàu ra biển khai thác thủy sản phải đăng ký tần

11
số liên lạc do cơ quan bu chính-viễn thông cấp, nhng đến nay ng dân vẫn
cha chấp hành đầy đủ. Mặc dù việc đăng ký tần số liên lạc liên quan nhiều
đến quyền lợi của ng dân khi đánh bắt trên biển, nhng chủ tàu không muốn
đăng ký bởi họ muốn độc quyền ng trờng. Hệ quả là khi có tai nạn xảy ra,
việc tìm kiếm, cứu nạn của các cơ quan chức năng là rất khó khăn.
I.1.3. Giải pháp thực hiện của đề tài:
Với mục tiêu đề ra của đề tài là tạo ra một hệ thống tự động hóa dẫn
đờng, hỗ trợ tránh bão cho tàu thuyền trên biển với giá thành hợp lý phục vụ
cho đại đa số tàu thuyền đánh bắt xa bờ của bà con ng dân Việt nam trên cơ sở
hạ tầng thông tin hiện có.
Trên cơ sở các dữ liệu về hệ thống thông tin hàng hải của Việt nam hiện
nay, tổ đề tài nhận thấy: hệ thống thống tin liên lạc, dẫn đờng cho các tàu đánh

bắt hải sản, khai thác biển, du lịch v v của nớc ta mang tính đặc thù riêng. Để
trang bị đầy đủ các thiết bị thông tin liên lạc, dẫn đờng theo tiêu chuẩn quốc tế
đòi hỏi kinh phí rất cao và hệ thống này cũng chỉ thực hiện tốt chức năng thông
tin liên lạc còn đối với chức năng phòng tránh bão cha đủ vì tàu thuyền loại
này có đặc điểm:
- Số lợng thuyền viên trên tàu hạn chế và đợc phân công chặt chẽ
do đặc điểm hoạt động của nghề biển.
- Trình độ sử dụng các thiết bị điện tử hiện đại, trình độ ngoại ngữ
(tiếng Anh) của các thuyền viên hạn chế nhất là đối với ng dân các tàu
đánh cá.
Vì những đặc điểm nh trên, nên ngay cả trong trờng hợp nhận đủ thông
tin về bão, nhất là trong trờng hợp bão khẩn cấp, thời gian đa ra quyết định
ngắn trong tình trạng nguy hiểm đến sự an toàn của tài sản và tính mạng, việc
xử lí thông tin xác định cho đợc hớng di chuyển thoát ra khỏi ảnh hởng của
bão cũng gặp khó khăn, thông thờng các quyết định đ
a ra phụ thuộc vào kinh
nghiệm của ngời đi biển.
Trong thực tế, nh đã phân tích ở trên, hệ thống thông tin trên bờ về cơ bản

12
đã đáp ứng các yêu cầu bảo đảm an toàn, tuy nhiên, hệ thống thông tin trên tàu
thuyền hiện nay rất không đảm bảo và đây là điểm liên quan rất lớn đến an toàn
của ng dân và tàu thuyền đánh cá trên biển, đặc biệt với những tàu thuyền đánh
bắt xa bờ. Từ thực tế nói trên, rất cần có một phơng tiện có tính đặc thù, dễ
thao tác sử dụng để giúp ng dân có thể nhanh chóng tiếp nhận đợc bản tin báo
thời tiết khẩn cấp trong bất cứ điều kiện nào, và ngoài ra còn phải tính toán chỉ
ra hớng thích hợp cho tàu thuyền vợt ra khỏi khu vực có bão theo đờng
nhanh nhất, kiểm soát cảnh báo nếu tàu thuyền di chuyển sai hớng đã chỉ đẫn
với mục đích hỗ trợ tránh bão cho ng dân .
Để đáp ứng nhu cầu cấp thiết của thực tế, từ thực trạng nêu trên, qua phân

tích kỹ lỡng các yếu tố và điều kiện hiện nay, Đề tài thấy chọn đối tợng là
một hệ thống tự động hóa dẫn đờng, hỗ trợ tránh bão cho tàu thuyền trên biển
với các điểm đặc thù của Việt nam dựa trên các cơ sở hạ tầng thông tin hiện có,
để nghiên cứu chế tạo.
Đề tài tập trung hớng nghiên cứu chế tạo hệ thiết bị trên tàu cá, với mục
đích tự động hóa dẫn đờng, hỗ trợ tránh bão cho tàu thuyền trên biển gồm các
năng sau:
- Tự động thu thập thông tin tránh bão, lu trữ giải mã và biên dịch thông
tin
- Tự động định vị, có sử dụng hải đồ số
- Tự động chỉ ra hớng thích hợp cho tàu thuyền vợt ra khỏi khu vực có
bão theo đờng nhanh nhất.
- Tự động cảnh báo khi tàu thuyền vào khu vực nguy hiểm, vào vùng lãnh
hải nớc ngoài hoặc vùng tranh chấp, chỉ ra đờng đi ra vùng an toàn.
Yêu cầu đặc thù đối với sản phẩm của đề tài:
- Hệ thiết bị phải có độ tin cậy cao, có khả năng hoạt động trong điều kiện
và môi trờng khắc nghiệt.

13
- Hệ thiết bị phải có giao diện tiếng bản địa (tiếng Việt), trực quan, dễ sử
dụng, chi phí thấp để có thể trang bị rộng cho các tàu đánh bắt hải sản của
ng dân.
- Hệ thiết bị phải không yêu cầu thay đổi hay mở rộng thêm đáng kể cho
các hệ thống thông tin duyên hải đã đợc trang bị trên bờ cả về phơng
diện thiết bị cũng nh nội dung thông tin liên lạc để giảm chi phí hệ thống.
Cự ly hoạt động của thiết bị phải đủ lớn để có ý nghĩa với các tàu đánh bắt
hải sản xa bờ.
- Hệ thiết bị phải dễ sử dụng. Thao tác vận hành đơn giản, đảm bảo để ng
dân bình thờng có thể nhanh chóng sử dụng thành thạo sau khi đợc
hớng dẫn sử dụng.

I.2 Nghiên cứu các hệ thiết bị hiện có trong lĩnh vực cảnh báo, dẫn dờng
trên thế giới, xây dựng giải pháp kỹ thuật cho hệ thống - xây dựng thiết
kế cấu trúc hệ thiết bị.
I.2.1. Hệ thiết bị hiện có trong lĩnh vực cảnh báo, dẫn đờng cho tàu
thuyền trên biển trên thế giới.
Tàu thuyền đi biển phải đợc trang bị hệ thống thông tin an toàn hàng
hải, hệ thống này dùng để thu các thông tin an toàn hàng hải, dự báo, cảnh
báo khí tợng trên biển trên các kênh thông tin vô tuyến. Từ khi phát minh
ra radio vào cuối thế kỉ 19, một số tàu thuyền đi biển đã ứng dụng điện báo
mã Morse đợc phát minh bởi Samnuel Morse và đợc sử dụng lần đầu tiên
năm 1944 để liên lạc an toàn hàng hải và cấp cứu. Nhu cầu cho tất cả tàu
thuyền và các trạm đất liền phải đợc trang bị thiết bị điện báo mã Morse và
cùng nghe một kênh thông tin cấp cứu chung trở nên cấp thiết khi tàu Titanic
bị đắm ở Bắc Đại Tây Dơng năm 1912. Bắt đầu từ nớc Mĩ, sau đó là tổ
chức viễn thông quốc tế ITU của Liên Hiệp Quốc đã yêu cầu các tàu thuyền
trên biển phải trang bị thiết bị điện báo mã Morse để nghe thông tin an toàn
và cấp cứu ở tần số 500 kHz. Các bản tin mã Morse này đã cứu hàng nghìn
mạng ngời trong khoảng 1 thế kỷ từ khi nó đợc sử dụng. Tuy nhiên giải

14
pháp này có nhợc điểm là nó yêu cầu phải có nhân viên điện báo đợc đào
tạo liên tục trực thu ở kênh thông tin an toàn và cấp cứu này, cự ly liên lạc ở
tần số sóng trung MF 500 kHz và dung lợng thông tin truyền trên điện báo
mã Morse cũng rất hạn chế. Năm 1979 Đại hội đồng tổ chức hàng hải quốc
tế IMO trực thuộc Liên hiệp quốc đã họp và quyết định thành lập hệ thống
báo nạn và an toàn mới gọi là Hệ thống cấp cứu và an toàn hàng hải toàn cầu
(Global Maritime Distress and Safety System GMDSS). Hệ thống này do
các quốc gia có đờng biển trên thế giới thực hiện bao gồm dịch vụ thông tin
sử dụng vệ tinh và kênh vô tuyến mặt đất và thay đổi việc liên lạc cấp cứu
quốc tế từ chủ yếu liên lạc tàu - tàu sang liên lạc tàu - bờ (các trung tâm phối

hợp cứu nạn). Hệ thống GMDSS bao gồm một vài hệ thống tạo thành, một số
trong đó là mới, nhng phần lớn đã đợc sử dụng trong nhiều năm. Hệ thống
có thể thực hiện tin cậy những chức nămg sau: báo nạn (bao gồm cả xác định
vị trí tàu thuyền gặp nạn), phối hợp tìm kiếm cứu nạn, xác định vị trí, quảng
bá thông tin an toàn hàng hải, liên lạc thông thờng và liên lạc chuyển tiếp.
Toàn bộ hệ thống GMDSS bao gồm mạng lới quốc gia và quốc tế, các trạm
mặt đất và các đầu mối trung tâm kiểm soát địa phơng, các trung tâm phối
hợp cứu nạn, hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT và COSPAS SARSAT,
các trạm MF, HF và VHF bờ biển, các dịch vụ tìm kiếm và cứu nạn, các thiết
bị trên tàu (MF, HF, VHF, NAVTEX, EPIRP, SART) và các tàu hàng hải ở
gần tàu bị nạn. Yêu cầu trang bị trên tàu thuyền đợc quy định phụ thuộc vào
vùng hoạt động chứ không liên quan đến trọng tải tàu thuyền.Vùng hoạt
động của tàu thuyền đợc phân theo cự ly tới bờ nh đã đợc trình bày ở
phần A1. Nh vậy tàu thuyền đợc trang bị phù hợp GMDSS khi hoạt động ở
bất kỳ vùng biển nào đều có thể duy trì thông tin, liên lạc cấp cứu, an toàn
hàng hải. Tuy nhiên tàu thuyền vận tải dung tải nhỏ hơn 300 GT không bắt
buộc tuân thủ quy định GMDSS và tàu thuyền vận tải dung tải từ 300 GT đến
500 GT có quy định trang bị không nghiêm ngặt bằng tàu thuyền vận tải
dung tải 500 GT và lớn hơn.

15
H×nh A.1: HÖ thèng th«ng tin an toµn vµ cøu n¹n hµng h¶i toµn cÇu

16
Các thành phần của GMDSS:
EPIRB (Emergency Position-Indicating
Radio Beacon), thiết bị chỉ thị vị trí khẩn
cấp bằng vô tuyến, ta có thể hiểu là một
hộp đen, liên tục phát tín hiệu ở tần số 406
MHz khi gặp sự cố, sẽ đợc dò tìm bằng hệ

thống tìm kiếm bằng vệ tinh Cospas-Sarsat.
Thiết bị Satellite 2 406 EPIRB với các tính
năng kỹ thuật nh sau:
- Tần số hoạt động: 406.028 MHz, 121.5
MHz
- Công suất phát: 5 watts 2dB (406 MHz) 50 mW 3 dB (121.5 MHz).
- Hoạt động: Khi bật công tắc an toàn, có thể hoạt động khi bị ngập nớc.
- Khả năng chịu ngập: Tới 10m
- Loại nguồn sử dụng: Lithium 5-year replacement life (11-year storage
life)
- Kích thớc: 36.8 x 10.8 x 9.2 cm
- Trọng lợng: 0.861 kg
- Đã đợc cấp chứng chỉ hoạt động của COSPAS-SARSAT, FCC, USCG;
hoàn toàn tơng thích GMDSS, MED;
Hệ thống NAVTEX (Navigational Telex) tự động thu thập thông tin
cảnh báo dẫn đờng hàng hải, dự báo thời tiết, bão, băng trôi , thông báo
tìm kiếm, cứu hộ và các thông tin tơng tự đến tàu. Thiết bị đầu cuối
NAVTEX có thể có máy in để in các bản tin
đợc truyền đến. Máy thu NAVTEX sử dụng
tần số MF 518kHz và 490kHz, thiết bị đầu
cuối NAVTEX có thể hoạt động trong cự ly
lên đến 400 hải lý tính từ bờ.

17
Thiết bị thu NAVTEX NX 700A với các tính năng kỹ thuật sau:
a. Tần số hoạt động: 518kHz, 490kHz, 4209.5kHZ
b. Chế độ hoạt động: F1B
c. Độ nhạy đầu vào máy thu: 2uV/2% lỗi.
Trở kháng đầu vào máy thu: 50 Ohms
- Màn hình hiển thị: 5-inch, 76 (W) x 100 (H) mm, monochrome LCD,

240 x 320 dots.
- Chế độ hiển thị: Hiển thị bản tin lựa chọn, hiển thị bản tin gần nhất.

- Khả năng lu trữ thông tin: 200 bản tin x 2 kênh. (100,000 characters
x 2 channels).
- Nguồn cung cấp: 12 24 vDC

Sơ đồ nối ghép thiết bị đầu cuối NAVTEX trên tàu (Hình A.2)


18

Hình A.2: Sơ đồ nối ghép thiết bị đầu cuối NAVTEX trên tàu

Hệ thống thông tin vệ tinh Inmarsat là hệ thống thông tin cho phép liên
lạc hai chiều điện thoại, telex, truyền số liệu giữa tàu-bờ, tàu-tàu. Dịch vụ
Inmarsat C SafetyNET là hệ thống thông tin cảnh báo dẫn đờng, thời tiết,
cứu hộ tơng tự nh NAVTEX ở những vùng NAVTEX không phủ sóng.
Hệ thống thông tin vệ tinh FELCOM 70:
Thông tin thoại chất lợng cao - Tốc độ truyền: 64 kbps by ISDN
Truyền số liệu tốc độ cao: Tốc độ truyền: 64 kbps by ISDN/MPDS
Truyền FAX chất lợng cao: Tốc độ truyền: 9.6 kbps fax


19
INMARSAT: FLEET 77.

Hình A.3: Hệ thống điện thoại và telex vô tuyến tần số HF tơng thích
DSC (digital selective calling).
Hệ thống điện thoại và telex vô tuyến tần số HF tơng thích DSC
(digital selective calling).
Thiết bị thông tin SSB, DSC, Telex and CW 400W/800W SSB
RadioTelephone model FS 5000/8000
- FS500: 400W FS8000: 800W
- ứng dụng kỹ thuật đồng bộ PLL đảm
bảo độ ổn định cao sử dụng trong
DCS.

20
- Có thể hoạt động hai chế độ halp duplex và full duplex (yêu cầu anten
thu).
Công nghệ thiết lập cuộc gọi DSC (Digital Selective Calling) trên các
thiết bị radio hàng hải băng tần MF, HF, VHF, mỗi thiết bị tơng thích
DSC đợc gắn một mã 9 số duy nhất Maritime Mobile Service Identity.
Thiết bị DSC làm việc tơng tự nh thiết bị điện thoại thông thờng cho
phép bấm từng số điện thoại để liên lạc với từng ngời. Thiết bị DSC có thể
thiết lập cuộc gọi, truyền số liệu tàu tàu, tàu-bờ, nhóm Thiết bị DSC cho
phép không cần có ngời trực thông tin nh với công nghệ liên lạc không
địa chỉ nh trớc.

Thiết bị DSC FS1570:
- Tần số phát: 1.6MHz 27.5MHz
- Tần số thu: 100KHz 30MHz với bớc
nhảy 10Hz
- Công suất phát: 150W
- Nguồn cung cấp: 24VDC
Radar tìm kiếm, cứu nạn để tìm kiếm tàu thuyền hay máy bay gặp nạn
trên biển. Cự ly tìm kiếm phụ thuộc vào thiết bị, thông thờng khoảng
15km (8 hải lý).

21
I.2.2. Xây dựng giải pháp kỹ thuật hệ thống:
I.2.2.1. Đặc thù hệ thống thông tin hàng hải tàu cá Việt nam:
Trên cơ sở các dữ liệu về hệ thống thông tin hàng hải của Việt nam hiện
nay, tổ đề tài nhận thấy: hệ thống thống tin liên lạc, dẫn đờng cho các tàu đánh
bắt hải sản, khai thác biển, du lịch v v của nớc ta mang tính đặc thù riêng. Để
trang bị đầy đủ các thiết bị thông tin liên lạc, dẫn đờng theo tiêu chuẩn quốc tế
đòi hỏi kinh phí rất cao và hệ thống này cũng chỉ thực hiện tốt chức năng thông
tin liên lạc còn đối với chức năng phòng tránh bão cha đủ vì tàu thuyền loại
này có đặc điểm:
- Số lợng thuyền viên trên tàu hạn chế và đợc phân công chặt chẽ do đặc
điểm hoạt động của nghề biển.
- Trình độ sử dụng các thiết bị điện tử hiện đại, trình độ ngoại ngữ (tiếng
Anh) của các thuyền viên hạn chế nhất là đối với ng dân các tàu đánh
cá.
Cho tới nay, các đề tài dự án liên quan đến phòng tránh bão cho tàu thuyền
đánh cá chỉ đa ra các giải pháp chế tạo máy thu trực canh thông báo trực tiếp,
còn vấn đề lu trữ thông tin, tổng hợp thông tin và dẫn đờng cha đặt ra.
Trong thực tế, các tàu đánh bắt xa bờ đều đợc trang bị các thiết bị điện tử
nh la bàn, GPS, máy thông tin v v tuy nhiên các thông tin đợc cung cấp

mang tính rời rạc, các hệ thống thông tin trực canh chỉ mang tính chất thông báo
các thông tin về bão, các thông tin về hớng chuyển động, vị trí của tàu thuyền
cha có hệ tích hợp và xử lý thông tin để đa ra đợc các trợ giúp, cảnh báo cụ
thể là hớng chuyển động để vợt ra khỏi vùng nguy hiểm.
Vì những đặc điểm nh trên, nên ngay cả trong trờng hợp nhận đủ thông tin
về bão, nhất là trong trờng hợp bão khẩn cấp, thời gian đa ra quyết định ngắn
trong tình trạng nguy hiểm đến sự an toàn của tài sản và tính mạng, việc xử lí
thông tin xác định cho đợc hớng di chuyển thoát ra khỏi ảnh hởng của bão
cũng gặp khó khăn, thông thờng các quyết định đ
a ra phụ thuộc vào kinh
nghiệm của ngời đi biển.

22
Nh đã thu thập số liệu, phân tích ở chuyên đề 1 (chuyên đề: Khảo sát
thực tế hiện trạng hệ thống thông tin hàng hải Việt Nam, thu thập số liệu, phân
tích số liệu), hệ thống thông tin trên bờ về cơ bản đã đáp ứng các yêu cầu bảo
đảm an toàn, tuy nhiên, hệ thống thông tin trên tàu thuyền hiện nay rất không
đảm bảo và đây là điểm liên quan rất lớn đến an toàn của ng dân và tàu thuyền
đánh cá trên biển, đặc biệt với những tàu thuyền đánh bắt xa bờ. Từ thực tế nói
trên, rất cần có một phơng tiện có tính đặc thù, dễ thao tác sử dụng để giúp ng
dân có thể nhanh chóng tiếp nhận đợc bản tin báo thời tiết khẩn cấp trong bất
cứ điều kiện nào, và ngoài ra còn phải tổng hợp, lu trữ thông tin và tính toán
chỉ ra hớng thích hợp cho tàu thuyền vợt ra khỏi khu vực có bão theo đờng
nhanh nhất, kiểm soát cảnh báo nếu tàu thuyền di chuyển sai hớng đã chỉ đẫn
với mục đích hỗ trợ tránh bão cho ng dân .
I.2.2.2. Các yêu cầu và giải pháp kỹ thuật hệ thống:
Với mục tiêu đề ra của đề tài là tạo ra một hệ thống tự động hóa dẫn đờng,
hỗ trợ tránh bão cho tàu thuyền trên biển với giá thành hợp lý phục vụ cho đại
đa số tàu thuyền đánh bắt xa bờ của bà con ng dân Việt nam.
Để đáp ứng nhu cầu cấp thiết của thực tế, từ thực trạng nêu trên, qua phân

tích kỹ lỡng các yếu tố và điều kiện hiện nay, Đề tài thấy chọn đối tợng là
một hệ thống tự động hóa dẫn đờng, hỗ trợ tránh bão cho tàu thuyền trên biển
với các điểm đặc thù của Việt nam dựa trên các cơ sở hạ tầng thông tin hiện có,
để nghiên cứu chế tạo.
I.2.2.3. Yêu cầu đặc thù đối với sản phẩm của đề tài:
- Hệ thiết bị phải có độ tin cậy cao, có khả năng hoạt động trong điều kiện
và môi trờng khắc nghiệt.
- Hệ thiết bị phải có giá thành hợp lí phù hợp với điều kiện trang bị của tàu
cá Việt nam.
- Hệ thiết bị phải dễ sử dụng. Thao tác vận hành đơn giản, đảm bảo để ng
dân bình thờng có thể nhanh chóng sử dụng thành thạo sau khi đợc
hớng dẫn sử dụng.

23
Trên cơ sở các yêu cầu đặc thù của thực tế, đề tài tập trung hớng nghiên cứu
chế tạo hệ thiết bị trang bị trên tàu cá, với mục đích tự động hóa dẫn đờng, hỗ
trợ tránh bão trên biển gồm các chức năng chính nh sau:
- Tự động thu thập thông tin tránh bão, lu trữ giải mã và biên dịch thông
tin.
- Tự động định vị, có sử dụng hải đồ số.
- Tự động chỉ ra hớng thích hợp cho tàu thuyền vợt ra khỏi khu vực có
bão theo đờng nhanh nhất.
- Tự động cảnh báo khi tàu thuyền vào khu vực nguy hiểm, vào vùng lãnh
hải nớc ngoài hoặc vùng tranh chấp, chỉ ra đờng đi ra vùng an toàn.
- Tự động chỉ thị vị trí khẩn cấp khi tàu thuyền gặp nạn.
I.2.2.4. Các giải pháp kỹ thuật thực hiện:
- Thông báo thông tin về bão: Trên cơ sở các số liệu khảo sát thực tế các
hệ thống thông tin biển hiện có và các dịch vụ trên hệ thống này, đề tài
đa ra giải pháp sử dụng dịch vụ NAVTEX (Navigational Telex) là một
trong các thành phần của GMDSS giúp ngời đi biển kịp thời nắm bắt

đợc các thông tin. Hiện nay các bản tin cảnh báo trên hệ thống
NAVTEX tại Việt nam phát bằng tiếng Anh, vì vậy để thông tin đến đợc
với ng dân, đề tài đa ra giải pháp biên dịch thông tin ra tiếng Việt hiển
thị theo chế độ TEXT và giải mã thông tin phục vụ mục đích hiển thị theo
chế độ bản đồ. Ngoài ra, hệ thiết bị có chức năng lu trữ các bản tin báo
bão giúp ng dân có thể cập nhập thông tin không phụ thuộc vào giờ phát
thông tin.
- Dẫn đờng tránh bão: ứng dụng kỹ thuật GPS, hệ thiết bị tự động định vị
vị trí hiện tại của tàu thuyền, tự động thu thập và giải mã thông tin về bão
trên cơ sở các số liệu thu đợc từ hệ thống NAVTEX, tính toán chỉ ra
hớng thích hợp cho tàu thuyền vợt ra khỏi khu vực có bão theo cách
hiệu quả nhất.

24
- Cảnh báo, dẫn đờng: Trên cơ sở các thông tin định vị, kết hợp với hải
đồ số, la bàn điện tử, hệ thiết bị sẽ tự động cảnh báo khi tàu thuyền đi sai
hớng đợc chỉ dẫn, vào khu vực nguy hiểm, vào vùng lãnh hải nớc
ngoài hoặc vùng tranh chấp, chỉ ra đờng đi ra vùng an toàn.
- Tự động chỉ thị vị trí khẩn cấp khi tàu thuyền gặp nạn: Kết nối với máy
thông tin vô tuyến đợc trang bị trên tàu làm nguồn phát với chế độ đặt
sẵn tần số cấp cứu.
- Nâng cao độ tin cậy, giảm giá thành thiết bị: Trong thiết kế chế tạo phần
cứng thiết bị, sử dụng các linh kiện có độ tích hợp cao, thiết kế chế tạo
theo MODUL, làm chủ hoàn toàn công nghệ chế tạo để khi đa sản phẩm
ra thực tế chỉ còn chi phí phần cứng (Chi phí về linh kiện, vật t lắp
ráp ).

I.2.3. Xây dựng thiết kế cấu trúc hệ thiết bị. Dựa trên các yêu cầu kỹ
thuật của hệ thống thiết bị, trên cơ sở các giải pháp thực hiện, thông qua góp
ý của các cán bộ, chuyên gia qua các đợt hội thảo, nhóm đề tài đa ra mô

hình cấu trúc hệ thiết bị nh sau: (Hình A.4).

25
Hình A.4: Sơ đồ cấu trúc hệ thiết bị dẫn đờng hỗ trợ tránh bo cho tàu thuyền trên biển