HỘP ĐEN HÀNG HẢI(MARITIME BLACK BOX VOYAGE DATA RECORDER)

Maritime Black Box
This article is an introduction to a new marine equipment
Data Recorder).

VDR (Maritime

1. Giới thiệu chung.
1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống VDR.
Trong nhiều năm nay "Data Recorder" là một khái niệm quen thuộc với ngời đi
biển chúng ta có thể tìm thấy chúng trong các nhật ký (Log Book), hải đồ hàng hải
(Navigation Chart), máy ghi hớng đi (Course Recorder), các đồng hồ ghi ứng suất vỏ
tàu (Hull Stress Meters), nhật ký máy tính về thiết bị động lực và máy phụ
(Propulsion and auxiliary engine computer Logs), hệ thống điều phối giao thông tàu
thuyền (VTS), hệ thống tự động nhận dạng (AIS), các băng ghi hình của các trung
tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn (Rescue co ordination center radio tranmision
tapes), thiét bị VDR tập trung tất cả các thiết bị trên tàu vào trong một thiết bị đợc
bảo vệ và sau đó có thể phục hồi lại để phân tích sau khi tai nạn xảy ra. Rất nhiều
công ty đã trang bị thiết bị VDR trên tàu không chỉ để thu thập dữ liệu mà còn để
quản lý đội tàu.
Ban an toàn giao thông quốc gia (The national transportation safety board) viết
tắt là NTSB của Mỹ đã khuyến khích việc sử dụng thiết bị ghi dữ liệu hàng hải từ
những năm 1970, NTSB đa ra những khuyến cáo cho việc sử dụng thiết bị VDR qua
việc nghiên cứu một số tai nạn hàng hải nh tai nạn giữa tàu Sea Witch và tàu Esso
Brusel dẫn đến việc gây ra cháy trong New York Harbour ngày 2 tháng 4 năm 1973.
Dựa trên việc điều tra tai nạn hàng hải này thì NTSB đã đa ra khuyến cáo cho Coast
Guard sử dụng một thiết bị ghi tự động lại những thông tin an toàn hàng hải cần thiết
cho việc dựng lại các tai nạn.
Dựa trên việc điều tra tai nạn giữa tàu chở dầu SS Marine Florida với cầu
Benjamin Harissio Memorial Bridge cũng vào năm 1973, NTSB đã đa ra khuyến cáo
cho việc đa ra một tiêu chuẩn trong việc ghi lại dữ liệu hình ảnh và âm thanh nhằm
tiến tới việc xem xét lắp đặt và khai thác một loại thiết bị trên các tàu có tổng tấn

dung tích từ 16.000 tấn đợc đóng sau năm 1965. Vào năm 1981 dựa trên những
nghiên cứu đặc biệt, Major Marine Collisions and Effects of Preventative
Recommendations, NTSB đa ra một số khuyến cáo cho Coast Guard:
Xúc tiến việc đẩy mạnh nghiên cứu lắp đặt một loại thiết bị ghi tự động nhằm l u
trữ các thông tin hàng hải cần thiết trên tàu biển.


Nhng Coast Guard theo th trả lời vào tháng 5 năm 1982 đã viết rằng:+ tự động
nh là một thiết bị hỗ trợ cho việc nghiên cứu tai nạn hàng hải nhng hiện nay nhng Bộ
Hàng Hải Mỹ đã huỷ bỏ việc nghiên cứu dự án và IMCO cũng đã loại ra khỏi danh
sách làm việc.
Năm 1995, NTSB lại tiếp tục đa ra một khuyến nghị cho việc cần thiết phải lắp
đặt VDR trên các tàu biển qua việc nghiên cứu tai nạn hàng hải giữa tàu khách
Noordam và tàu chở hàng rời Mount Ymistos. Qua việc nghiên cứu tai nạn này thì
NTSB đa ra một số khuyến nghị cho Coast Guard:
Yêu cầu tất cả những tàu hoạt động trang vùng biển Mỹ có tổng tấn dung tích từ
16000 tấn trở lên phải lắp đặt thiết bị VDR.
Đề nghị IMO ra quy định yêu cầu tất cả nhũng tàu có tổng tấn dung tích từ 500
tấn trở lên phải lắp đặt VDR.
Năm 1996 dựa trên những đề nghị của chính phủ Mỹ và chính phủ Anh cho việc
lắp đặt VDR, tiểu ban hàng hải của IMO (IMOs Navigation Subcommittee) yêu cầu
Hội đồng kỹ thuật điện quốc tế (International Electrotechnical Commission - IEC)
phát triển một tiêu chuẩn kiểm tra kỹ thuật quốc tế cho VDR dựa trên những khuyến
cáo của IMO.
Vào ngày 19 - 21 tháng 3 năm 1997 hội nghị của IEC đã tiến hành làm việc để
đa ra những tiêu chuẩn làm việc của VDR.
Các tiêu chuẩn này đợc đề cập một cách chi tiết trong nghị quyết IMO A.861(20)
Standard Shipborne for VDRs.
Trong nghị quyết này thì IMO đa ra những tiêu chuẩn thực hiện của VDR, giống
nh các tiêu chuẩn cho VDR dùng cho máy bay và dựa trên việc lu trữ các dữ liệu cho

việc phân tích tai nạn.


1.2. Những qui định của IMO về lắp đặt VDR.
Những yêu cầu về việc trang bị VDR trên các tàu thuyền đợc quy định trong nghị
quyết A861(20) - Standard for Shipborne Voyage Data Recorder (VDR) nh sau:
Để trợ giúp cho việc điều tra các tai nạn, các tàu khi tham gia hành hải trên các
tuyến quốc tế, là đối tợng của các khoản của điều 1.4 phải đợc trang bị với thiết bị
VDR nh sau:
Các tàu khách đợc đóng vào hoặc sau ngày 1 tháng 7 năm 2002.
Các tàu khách Ro - Ro đợc đóng trớc 1 tháng 7 năm 2002, không muộn hơn lần
khảo sát thiết bị hàng năm đầu tiên sau ngày 1 tháng 1 năm 2002.
Các tàu khách khác với tàu khách Ro - Ro đợc đóng trớc 1 tháng 7 năm 2002,
không muộn hơn mùng 1 tháng 1 năm 2004.
Tất cả các tàu khác với tàu khách có tổng tấn dung tích từ 3000 trở lên đợc đóng
vào hoặc sau ngày 1 tháng 7 năm 2002.
Những thiết bị VDR này phải đáp ứng đợc những tiêu chuẩn thực hiện và không
gây ảnh hởng tới những thiết bị đã đợc IMO qui định, và phải là loại VDR đợc IMO
qui định theo IMO A861(18).
Các nhà cầm quyền có thể miễn trừ việc trang bị VDR trên các tàu khác với tàu
khách Ro -Ro mà đóng trớc ngày 1 tháng 7 năm 2002 nếu nh chứng minh đợc rằng
việc kết nối thiết bị VDR với các thiết bị khác trên tàu là không hợp lý và không thực
hiện đợc.


Hiện nay tiểu ban an toàn hàng hải IMO (IMO Marine Safety Committee ) đang
tiến hành nghiên cứu tính khả thi cho việc kéo dài khoảng thòi gian tr ớc khi bắt buộc
lắp đặt thiết bị VDR trên tất cả các tàu hàng là đối tợng của công ớc SOLAS và việc
nghiên cứu sẽ kết thúc vào trớc tháng 1 năm 2004.

- Tại cuộc họp lần thứ 47 của tiểu ban an toàn hàng hải của IMO đã đa ra những
(2-6, July 2001) đã đa ra những hớng dẫn cơ bản về quyền phục hồi và làm chủ dữ
liệu thu đợc.Trong trờng hợp tàu xảy ra tai nạn thì chủ tàu (Shipowner) là những ngời
có quyền sở hữu VDR và các dữ liệu của nó.
Trong khi tiến hành điều tra tai nạn thì các thanh tra có quyền sử dụng các dữ
liệu này, chịu trách nhiệm cho việc thu xếp đownload và phục hồi dữ liệu và phải
thông báo đầy đủ cho chủ tàu.
2. Cấu tạo tổng quát của VDR.
2.1. Sơ đồ tổng quát


BiÓu ®å cña hÖ thèng VDR


2.2. Chức năng của từng khối.
Nói chung VDR có 3 khối cơ bản sau:
1) Bộ phận thu thập dữ liệu (Data Collection Unit - DCU): DCU đợc nối với các
thiết bị trên tàu và thu thập, xử lý và lu trữ các dữ liệu có liên quan nh là đợc qui định
của IMO A.861. Đợc treo trên tờng tại buồng lái hoặc tại buồng thiết bị bên cạnh.

2) Bộ phận lu
(Protected Storage

trữ dữ liệu
Unit PSU).

cần

bảo

vệ


PSU lu trữ tất cả các dữ liệu từ DSU vào các đĩa cứng cho khoảng thời gian 12h,
PSU đợc bảo vệ bởi hộp bảo vệ và nó đợc đặt ở trên phần trên cùng của tàu nhằm
để dễ dàng lấy khi tàu xảy ra tai nạn. Có khả năng chịu đợc áp suất và nhiệt độ cao.
250kg rơi từ độ cao 3 mét với phạm vi tác động có đờng kính 100mm.
Nhiệt độ 1100oC cho 1h và 2600C cho 10h.
Chìm trong nớc 30 ngày tại độ sâu 6.000 mét.

3) Thiết bị đánh giá
và hiển thị lại (Replay and
evaluation Unit - REU).
Thiết bị này đợc sử dụng để hiển thị lại các dữ liệu đợc ghi để phân tích hành
động lúc đó. REU là một thiết bị rất tốt cho việc đào tạo trên tàu, các dữ liệu đợc lu
trong PSU có thể đợc tải xuống thông qua DCU để hiển thị lại và lu trữ trong thời
gian dài ở REU.

Bộ phận
này cho phép hiển thị lại dữ
liệu đợc lu trữ sau khi đợc lấy xuống từ bộ phận ghi dữ liệu đợc bảo vệ hoặc từ những
dữ liệu đợc ghi trong VDR song song với thiết bị thu thập dữ liệu DCU. Các dữ liệu đợc thu thập lại này sẽ đợc hiển thị lại trên màn hình máy tính chính (conning display).


2.3. Các dữ
liệu ghi lại
trên tàu bao
gồm.
- Hình ảnh:
Các hình ảnh

thu đợc trên
Radar.
- Âm thanh:
Các cuộc hội
thoại
trên
buồng
lái,
các cuộc liên
lạc VHF.
- Các thông
số khác:
Ngày và giờ
Vị trí tàu, tốc độ và hớng đi


Độ sâu
Lệnh về bánh lái và thực hiện
Các báo động chính (Các tín hiệu báo động trên buồng lái nh qui định bắt buộc
của IMO).
ứng suất vỏ tàu.
Tốc độ và hớng gió.
Tình trạng các lỗ hổng trên tàu.
Tình trạng các cửa kín nớc và cửa chống cháy.
3. Các ứng dụng của VDR.
Việc sử dụng VDR trên tàu thuỷ trong công nghiệp hàng hải thơng mại có thể
tăng cả về an toàn và mức độ khai thác hiệu quả. Mặc dù nó đợc sử dụng muộn hơn
khi so sánh với công nghiệp hàng không.
Trong khi những yêu cầu bắt buộc trong việc trang bị VDR vẫn còn ch a có hiệu
lực, một số công ty tàu biển phát triển đã bắt đầu lắp đặt VDR nh là một phần của hệ

thống buồng lái tích hợp (IBS - Integrated Bridge System). Mặc dù mục đích chủ yếu
của VDR là dùng cho việc điều tra tai nạn hàng hải, nhng hiện nay với những sự cải
tiến trong việc sử dụng VDR đã chứng minh rằng VDR có thể tăng cả về an toàn
hành hải cũng nh hiệu quả khai thác. Khái niệm này giống nh việc sử dụng hộp đen
máy bay để ghi lại dữ liệu của máy móc cho việc bảo dỡng. Phần này mô tả một vài
ứng dụng của VDR cho việc quản lý âm thanh báo động, giám sát hiệu quả khai thác
tàu, tránh h hỏng do thời tiết và đào tạo kỹ năng thuyền nghệ
Khai thác an toàn (SAFETY).
Việc khai thác an toàn con tàu là một điều quan trọng nhất với ngời khai thác tàu,
ngời sửa chữa, và những bộ phận khác. Khai thác hiệu quả và an toàn là những yêu
cầu cơ bản của việc kinh doanh khi ngày nay nghĩa vụ pháp lý đã làm cho ngời khai
thác phải đặt an toàn lên hàng đầu. Những nguy cơ phải trả tiền cho các vụ kiện,
chống kiện, trả tiền cho tổn thất về ngời, thơng tật, h hỏng hàng hoá, ô nhiễm môi trờng đã làm cho việc đIều khiển tàu không an toàn là đặt lên hàng đầu. Các thiết bị
mà đảm bảo việc khai thác tàu đợc an toàn là đợc u tiên hàng đầu. VDR và những
tiềm năng cho việc nâng cao an toàn hàng hảI có thể đạt đợc mức độ rất cao. Việc
ghi lại đợc một khối lợng lớn thông tin trong các thiết bị hàng hải, hệ thống động lực
và các lệnh đIều khiển cũng nh là các tình trạng báo động cung cấp một cơ sở dữ
liệu phân tích dễ dàng. Dữ liệu này có thể dùng để trợ giúp cho việc điều tra các


nguyên nhân gây tai nạn. Quan trọng hơn, nó có thể dùng để nghiên cứu các sự kiện
có khuynh hớng xảy ra, những sự kiện này dẫn đến tai nạn, từ đó có thể tạo ra các
qui trình hớng dẫn phù hợp để tránh lặp lại tình huống đó trong tơng lai. Những dữ
liệu ghi lại đợc có thể dùng nh là một công cụ đào tạo để giúp cho ngời khai thác
nhận diện tình huống và những nguy cơ tiềm ẩn trong đó. Ngoài ra những dữ liệu này
có thể dùng để đánh giá tình trạng của các thiết bị để đảm bảo cho việc bảo quản và
khai thác phù hợp.
Hơn thế nữa, trong chế độ hiển thị ngay lập tức (Real-time mode) và không ảnh
hởng tới chức năng ghi lại dữ liệu của VDR, dữ liệu có thể đợc hiển thị lại cho ngời
khai thác để tránh các tai nạn. Những ví dụ sau là một vài ứng dụng của (Real time

mode):
Tránh h hại do thời tiết xấu (Heavy Weather Damage Avoidance )
Các containers bị mất tích và các tàu bị h hỏng trong tình trạng thời tiết xấu. Việc
giám sát chuyển động của tàu và các ứng suất vỏ tàu có thể báo động cho ng ời khai
thác giới hạn khai thác an toàn sắp bị vợt qua, việc dựa trên các màn hình real - time
và phân tích kết hợp với tính toán tác động của sóng, chuyển động dự đoán của tàu
dựa trên các dự báo thời tiết và bằng quan sát trực tiếp có thể giảm nguy cơ h hỏng
bởi thời tiết xấu. Sử dụng những thiết bị này, ngời khai thác có thể trả lời nhiều câu
hỏi What If khi thay đổi tốc độ tàu và hớng đi để giảm cờng độ tác động trớc khi thực
hiện. Các bộ cảm biến sẽ khẳng định những hành động của ngời khai thác.
Hệ thống quản lý âm thanh báo động (Central Alarm Management )
Với nhiều loại tín hiệu báo động trên mỗi loại thiết bị và bộ cảm biến trên một con
tàu hiện đại, các tín hiệu báo động này có thể bị nhẫm lẫn và không thể quản lý nổi.
Các thuỷ thủ đoàn phải mất nhiều ngày làm quen với tín hiệu báo động và học cách
để tắt chúng. Bởi vì VDR có chức năng giám sát mọi âm thanh báo động chính, một
hệ thống Central Alarm Management System có thể tự động giám sát, ghi và hiển
thị âm thanh báo động trên tàu để cho thuỷ thủ đoàn có thể nhận dạng và quản lý
một cách chính xác và tiết kiện thời gian.


Xác định tính ổn định hớng (Directional Stability)
Một tàu lớn với hình dáng vỏ tàu béo có tính không định hớng ở trong khi tốc độ
chạy tới thấp. Khi con tàu quay thì nó không tuân theo bánh lái, nó dẫn đến va chạm
trong khu vực nớc hạn chế và mắc cạn trong vùng nớc nông màn hình Real time
hiển thị cả tốc độ quay trở, góc bẻ lái và các yếu tố khác ảnh hởng tới điều động tàu
và báo động cho ngời khai thác về nguy cơ tiềm ẩn
Điều tra tai nạn hàng hải (Incident Investigation)
Nh là điều tra các tai nạn giao thông khác, tai nạn hàng hải cũng yêu cầu việc ghi
dữ liệu chính xác để có thể kiểm tra hệ thống và sự thực hiện của các thuyền viên,

tình trạng hệ thống trớc khi tai nạn xảy ra. Trong công nghiệp hàng hải, phần lớn các
tai nạn là không nặng lắm, các hành động của các thuỷ thủ đoàn sau khi tai nạn xảy
ra là cũng rất quan trọng. VDR có thể ghi và lu trữ lại dữ liệu để cho việc phân tích có
thể thực hiện sau khi tàu đến cảng kế tiếp. Việc nhận dạng các yếu tố gây ra một tai
nạn là quan trọng nhất cho việc tránh tai nạn tơng tự trong tơng lai. Có thể những
việc điều tra đáng chú ý nhất là trong việc điều tra tai nạn tàu khách và ngời bị thiệt
mạng,thiệt hại về môi trờng. Từ những việc điều tra này để xác định các luật, thiết bị,
và qui trình khai thác bổ xung đề tránh các tai nạn này. Cho những ng ời khai thác,
những tai nạn hàng hải là những bài học đắt giá mà có thể học bằng cách thông qua
dữ liệu của VDR. Việc xem xét các hình ảnh đợc tua đi tua đi giúp cho các nhà điều
tra tai nạn hàng hải trong việc xác định các sự kiện xảy ra, nguồn gây tai nạn.
Huấn luyện quản lý nhân lực buồng lái (Bridge Team Training)
Các công ty tàu biển đã rất nỗ lực trong việc đào tạo quản lý buồng lái để đảm
bảo khai thác an toàn. Các dữ liệu khai thác thực tế trên bộ phận hiển thị lại
Playback có thể cung cấp các cảnh thật để nâng cao hiệu quả quản lý buồng lái và
đánh giá các qui trình cho phòng chống tai nạn.
khai thác Hiệu quả (EFFICIENCY)
Hiệu quả khai thác là một phần quan trọng khác trong cạnh tranh trong lĩnh vực
hàng hải. Trong con đòng dài, chỉ những ngời khai thác hiệu quả và an toàn là sẽ tồn
tại. Hiệu quả khai thác có thể nâng cao chỉ khi các nhà quản lý có thể so sánh việc
thực hiện với các tiêu chuẩn cơ sở đã đợc thiết lập. Các nhà khai thác tàu thờng chỉ
dựa vào thuỷ thủ để lấy số liệu về thời gian, vi trí tàu, tốc độ, máy tàu và các dữ liệu
chuyến đi khác, sau đó ghi chúng trên giấy hoặc ghi chúng vào trong các cơ sở dữ
liệu máy tính. Bởi vì không có cách nào để kiểm tra tính xác thực của dữ liệu đa vào,
do đó các dữ liệu là ít có ích trong việc giám sát thực hiện. Việc giám sát liên tục dữ
liệu máy và hàng hải bởi thiết bị VDR tạo ra một cơ sở dữ liệu lý tởng cho đánh giá
thực hiện.
Các báo cáo chuyến đi có thể tạo ra từ các dữ liệu ghi lại trớc đó , ngoài ra, còn
có thể đánh giá hiệu quả chân vịt, máy tàu, tình trạng vỏ tàu cũng nh là mức tiêu thụ

nhiên liệu. Những yếu tố trên có thể trợ giúp cho các nhà quản lý trong lập lịch trình
sửa chữa tối u cho các tàu, chọn loại dầu. Trong chế độ Real time mode VDR có thể
cung cấp các dữ liệu máy quan trọng để báo động cho ngời khai thác về hoạt động
bất thờng của máy trớc khi nó tạo ra h hỏng nặng, các ví dụ sau là một vài ví dụ của
dữ liệu VDR trong việc nâng cao hiệu quả khai thác.


Tình trạng máy quá tải (Engine overload)
Những tàu đợc thiết kế với tốc độ chạy chậm và chân vịt biến bớc thờng hay gặp
tình trạng engine overload khi chạy ngợc dòng. Việc giám sát công suất (Shaft
horsepower) và tốc độ vòng quay( RPM) và hiển thị chúng lên một biểu đồ engine
overload có thể báo động cho ngời khai thác khi gần tới tình huống đó.
Hull and propeller roughness monitoring.
Sự tăng lên về xâm thực chân vịt và độ nhám vỏ tàu có thể tạo ra sự tăng lên về
dầu tiêu thụ. Trong tình huống xấu nhất lực cản phụ cũng có thể làm tăng tình trạng
quá tải máy thờng xuyên (engine overload) thậm chí cả trong tình huống thời tiết tốt
dẫn tới suy giảm tốc độ khai thác. Việc ghi chi tiết mã lực máy ( engine SHP), vòng
quay chân vịt ( RPM), và tốc độ tàu chỉ sau khi vừa vào đà ( dry-docking) có thể đợc
sử dụng nh là một cơ sở trong việc so sánh điều kiện hiện tại.
Đánh giá thực hiện (Performance evaluation).
Việc đánh giá hoạt động của tàu là một mục tiêu rất khó khăn bởi vì sự thiếu hụt
các dữ liệu chi tiết về hàng hải và về máy móc. Với các dữ liệu VDR về vị trí của tàu,
tốc độ tàu, công suất máy SHP, vòng quay của máy RPM và tốc độ gió, làm cho các
nhà quản lý có thể so sánh sự thực hiện của tàu với các tiêu chuẩn thực hiện cơ bản.
Các khiếu nại về tốc độ tàu trong hợp đồng có thể dựa trên tốc độ thực tế đ ợc ghi.
Cho những chủ tàu thì những dữ liẹu này có thể dùng để so sánh với tàu giống nh nó
(sister) chạy trên cùng một tuyến để rút ra những lỗi trong thực hành từ đó nâng cao
hiệu quả khai thác. Các dữ liệu ghi lại lâu dài có thể giúp cho các kỹ s trong việc xác
định những tiêu chuẩn cho việc thiết kế một con tàu mới.
Các ứng dụng khác của VDR (BEYOND VDR BASICS: ADDED ECONOMIC

BENEFITS ).
Mặ dù VDR có mục đích chính là để ghi lại các dữ liệu cho điều tra tai nạn hàng
hải, có rất nhiều áp dụng của chế độ real time nh:
có thể đợc sử dụng cho mục đích đánh giá và đào tạo và là một phơng pháp hiệu
quả để cung cấp một thiết bị hiệu quả cho việc đánh giá hoạt động khai thác tàu, ở
đó các thuỷ thủ có thể học tập kinh nghiệm từ ngời khác hoặc rút kinh nghiệm cho
chính mình.
Ví dụ: thuyền trởng sẽ hiển thị lại một tình huống điều động hoặc một tình huống
vào cảng để chỉ ra những sai sót và nâng cao yêu cầu trực ca. Từ đó nó sẽ giúp cho
việc hành hải an toàn hơn vì có thể nhận biết đợc những sai sót và rút ra những biện
pháp phòng ngừa.


Bộ phận này cũng đợc sử dụng để cung cấp thông tin trực tuyến cho các thiết bị
khác nh nhật ký điện tử (Electronic Logbooks), hệ thống quản lý thông tin đội tàu
Fleetmaster bằng cách nó có thể nối trực tiếp với hệ thống thông tin vệ tinh để cung
cấp cho trạm bờ, những thông tin thu đợc từ VDR là rất quan trọng cho các trung tâm
tìm kiếm và cứu nạn thông qua một EPIRB có bộ nhớ, EPIRB này sẽ nổi lên khi tàu
chìm và hoạt động nh một EPIRB thông thờng hoạt động trên tần số 121.5MHZ,
406MHZ, vì nó cung cấp thông tin có thời gian chính xác cao và có giá trị cho nỗ lực
ứng cứu, thu xếp các thiết bị trợ giúp hay các chuyên gia kỹ thuật cho hoạt động ứng
cứu tàu bị nạn .