THIẾT BỊ GHI DỮ LIỆU HÀNH TRÌNH VDR HEADWAY HMT-100A. NGHIÊN CỨU CÁC CHUẨN GHÉP NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.81 MB, 60 trang )
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ MINH HIẾU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT BỊ GHI DỮ LIỆU HÀNH TRÌNH VDR
HEADWAY HMT-100A. NGHIÊN CỨU CÁC CHUẨN
GHÉP NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI
HẢI PHÒNG - 2016
`
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ MINH HIẾU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT BỊ GHI DỮ LIỆU HÀNH TRÌNH VDR
HEADWAY HMT-100A. NGHIÊN CỨU CÁC CHUẨN
GHÉP NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG; MÃ SỐ: D520207
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
Ngƣời hƣớng dẫn: Ths. Nguyễn Ngọc Sơn
HẢI PHÒNG - 2016
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn đã luôn dạy
dỗ, hƣớng dẫn tận tình cũng nhƣ định hƣớng cho chúng em trong suốt quá trình
học tập đến nay.
Và đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo - Ths.Nguyễn Ngọc Sơn, và
kỹ sƣ Nguyễn Văn Công tại công ty TNHH thƣơng mại và dịch vụ kỹ thuật
Hàng Hải MTS đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài này.
Sinh viên
Vũ Minh Hiếu
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài này là do chính tôi thực hiện, dƣới sự hƣớng dẫn
của thầy giáo -Ths.Nguyễn Ngọc Sơn và kỹ sƣ Nguyễn Văn Công, không trùng
với bất cứ đề tài nghiên cứu khoa học nào. Những thông tin, số liệu thu thập
phục vụ cho đề tài từ nhiều nguồn khác nhau và đƣợc ghi rõ trong phần tài liệu
tham khảo. Tôi xin chịu mọi trách nhiệm về đề tài nghiên cứu của mình.
Sinh viên
Vũ Minh Hiếu
MỤC LỤC
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN ........................................ i
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... iii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHI DỮ LIỆU HÀNH TRÌNH
VDR TRÊN TÀU BIỂN ....................................................................................... 2
1.1.Giới thiệu về thiết bị ghi dữ liệu hành trình VDR .......................................... 2
1.2.Các quy định liên quan đến việc trang bị S-VDR/VDR trên tàu. ................... 2
1.2.1.Theo SOLAS 74/88 sửa đổi, tại quy định 20/ chƣơngV: ............................. 2
1.2.2.Quy định A.816(20) của IMO về tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống VDR. .......... 2
1.2.3.Quy định MSC.163(78) của IMO về tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống S-VDR .. 3
1.2.4.Quy định MSC.333(90) của IMO về tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống VDR. .... 4
1.3.Cấu trúc hệ thống VDR ................................................................................... 5
1.3.1.Cấu tạo thiết bị VDR .................................................................................... 5
1.3.2.Các thông tin đƣợc lƣu trữ ........................................................................... 6
CHƢƠNG II. HỆ THỐNG VDR HEADWAY HMT-100ACÁC CHUẨN GHÉP
NỐI TÍN HIỆU.................................................................................................... 10
2.1.Giới thiệu về hãng Headway ......................................................................... 10
2.2.Hệ thống ghi dữ liệu hành trình VDR Headway HMT-100A ...................... 10
2.3.Chi tiết các khối chính trong hệ thống VDR Headway HMT-100A và chức năng.12
2.3.1.Main Cabinet Unit (MCU) HMT-101A. .................................................... 12
2.3.2.Remote Alarm Panel (RAP) HMT-105 ..................................................... 14
2.3.3.Remote Acquisition Unit (RAU) HMT-102 .............................................. 15
2.3.4. Bridge Microphone Unit (BMU) HMT-103 & Exterior Microphone Unit
(EMU) HMT-104................................................................................................16
2.3.5.Fixed-Protective Data Capsule (PDC) H100A-PDC ................................. 17
2.3.6.Fload-Protective Data Capsule (FPDC) H100-FPDC................................ 18
2.4.Các chuẩn ghép nối tín hiệu dùng trong hệ thống VDR ............................... 19
2.4.1.NMEA 0183 ............................................................................................... 19
2.4.2.IEC 61162 .................................................................................................. 26
2.4.3.Mạng dữ liệu Ethernet LAN....................................................................... 27
2.4.4.Giao diện kết nối Video ............................................................................. 30
2.4.5.Giao diện kết nối Audio ............................................................................. 31
2.5.Cấu hình phần mềm hệ thống........................................................................ 32
CHƢƠNG III. CƠ CHẾ GHI ĐỌC DỮ LIỆU. .................................................. 36
CẤU TRÚC DỮ LIỆU TRONG HỆ THỐNG VDR HEADWAY HMT-100A 36
3.1.Cơ cấu ghi đọc dữ liệu .................................................................................. 36
3.1.1.Cơ cấu ghi dữ liệu ...................................................................................... 36
3.1.2.Cơ cấu đọc dữ liệu...................................................................................... 39
3.2.Cấu trúc dữ liệu trong hệ thống VDR Headway HMT-100A ....................... 43
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 48
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
IMO
International Marine Organization
Tổ chức Hàng Hải Quốc Tế
SOLAS
International Convention for the Safety of Life and Sea
Công ƣớc quốc tế về an toàn sinh mạng con ngƣời trên biển
VDR
Voyage Data Recorder
Thiết bị ghi dữ liệu hành trình
S-VDR
Simplified Voyage Data Recorder
Thiết bị ghi dữ liệu hành trình giản thể
NMEA
National Marine Electronics Association
Tổ chức điện tử Hàng Hải quốc gia
IEC
International Electrotechnical Commission
Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế
MCU
Main Cabinet Unit
Khối xử lý trung tâm
PSU
Power Supply Panel
Khối nguồn cung cấp
RAP
Remote Alarm Panel
Màn hình hiển thị trạng thái, báo động hệ thống
RAU
Remote Acquisition Unit
Khối thu thập và xử lý tín hiệu
BMU
Bridge Microphone Unit
Khối Microphone trong buồng lái
EMU
Exterior Microphone Unit
Khối Microphone ngoài mạn tàu
PDC
Protective Data Capsule
Thiết bị Capsule lƣu trữ bảo vệ dữ liệu
F-PDC
Float- Protective Data Capsule
Thiết bị Capsule lƣu trữ bảo vệ dữ liệu trôi nổi tự do
i
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Tên bảng
Trang
2.4.1
Câu lệnh trong NMEA0183
21
ii
DANH MỤC CÁC HÌNH
STT
Tên hình
Trang
1.3.1
Sơ đồ cấu trúc hệ thống VDR
5
2.2.1
Cấu trúc các khối chính trong VDR HMT-100A
10
2.2.2
Sơ đồ hệ thống VDR Headway
11
2.3.1
Cấu tạo MCU
13
2.3.2
Cấu tạo Main Board
13
2.3.3
Giao diện RAP
14
2.3.4
Màn hình LCD hiển thị
15
2.3.5
Giao diện bên trong RAU
16
2.3.6
Giao diện BMU & EMU
17
2.3.7
17
2.3.8
Sơ đồ lắp đặt các MIC và hệ thống thiết bị VDR trên
tàu biển
PDC
2.3.9
F-PDC
19
2.4.1
1 Talker kết nối 2 Listener
20
2.4.2
Cấu trúc khung dữ liệu
21
2.4.3
Tín hiệu ra Talker theo chuẩn RS 232
24
2.4.4
Tín hiệu ra Talker theo chuẩn RS 422
25
2.4.5
Sơ đồ kết nối Listener
25
2.4.6
Cấu trúc địa chỉ IP
27
2.4.7
Khung dữ liệu Ethernet
28
2.4.8
Mã Manchester
29
2.4.9
UTP-5
29
2.4.10
Cổng LAN RJ45
30
2.4.11
Cáp VGA 15 chân
30
2.4.12
Dạng tín hiệu audio
31
2.4.13
Cơ chế thu tín hiệu MIC audio
31
iii
18
2.4.14
Tín hiệu Audio
32
2.5.1
Giao diện phần mềm
33
2.5.2
Cấu hình cho Radar (VGA, LAN)
34
2.5.3
Cấu hình cho Audio (vị trí cổng)
34
2.5.4
Cấu hình các cổng NMEA
35
2.5.5
Cấu hình các cổng Digital, Analog cho RAU
35
3.1.1
Trộn dữ liệu Audio
37
3.1.2
Trộn dữ liệu Video
37
3.1.3
Trộn dữ liệu chuẩn NMEA0183
37
3.1.4
Sơ đồ cơ cấu ghi dữ liệu
39
3.1.5
Dữ liệu từ các cảm biến
40
3.1.6
Dữ liệu Radar
40
3.1.7
Dữ liệu ECDIS
41
3.1.8
Dữ liệu Audio
41
3.1.9
Dữ liệu NMEA
42
3.2.1
Dữ liệu sắp xếp trong bộ nhớ lƣu trữ
44
iv
MỞ ĐẦU
Nƣớc Việt Nam ta là một đất nƣớc có đƣờng bờ biển trải dài tới 3260km, vì
vậy mà ngành hàng hải luôn đƣợc coi là một trong những ngành trọng yếu và
ngày một đƣợc phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên trong những năm gần đây, số
lƣợng cũng nhƣ các mẫu mã tàu thuyền đƣợc gia tăng đáng kể, đi theo đó là vấn
đề về an toàn hàng hải trên biển. Có rất nhiều những vụ tai nạn tàu thuyền xảy ra
nhƣng không xác định đƣợc nguyên nhân, gây thiện hại to lớn về ngƣời và của,
và vì vậy việc trang bị một hệ thống giám sát, lƣu trữ dữ liệu về cuộc hành trình
của một con tàu trên biển là vô cùng cần thiết. Hệ thống ghi dữ liệu hành trình
VDR (Voyage Data Recorder) là một hệ thống có thể đáp ứng nhu cầu đó. Để
trợ giúp cho công tác điều tra cũng nhƣ rút ra những bài học kinh nghiệm sau
này, tổ chức hàng hải quốc tế IMO (International Marine Organization) đã đƣa
ra những quy định về trang bị thiết bị ghi dữ liệu hành trình cho tàu biển- VDR
(hay còn gọi là Hộp đen).
Với mong muốn nghiên cứu về thiết bị này, em đã đăng ký làm đồ án với
đề tài cụ thể: “Thiết bị ghi dữ liệu hành trình VDR Headway HMT-100A.
Nghiên cứu các chuẩn ghép nối với các thiết bị ngoại vi”
Nội dung đồ án chia làm 3 chƣơng:
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHI DỮ LIỆU HÀNH
TRÌNH VDR TRÊN TÀU BIỂN.
CHƢƠNG II: HỆ THỐNG VDR HEADWAY HMT-100A. CÁC
CHUẨN GHÉP NỐI TÍN HIỆU.
CHƢƠNG III: CƠ CHẾ GHI ĐỌC DỮ LIỆU. CẤU TRÚC DỮ
LIỆU TRONG HỆ THỐNG VDR HEADWAY HMT-100A.
Do kiến thức còn nhiều hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi còn nhiều
thiếu sót, em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy cô.
Sinh viên
Vũ Minh Hiếu
1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GHI DỮ LIỆU HÀNH
TRÌNH VDR TRÊN TÀU BIỂN
1.1.Giới thiệu về thiết bị ghi dữ liệu hành trình VDR
Thiết bị VDR (Viết tắt của VOYAGE DATA RECORDER) là hệ thống
tự động ghi dữ liệu hành trình, đƣợc yêu cầu trang bị cho các tàu chạy tuyến
quốc tế thực hiện theo nghị quyết của IMO (International Marine Organization).
Ngoài ra còn có thiết bị S-VDR (Viết tắt của SIMPLIFIED VOYAGE DATA
RECORDER) là hệ thống giản thể của VDR.
Hệ thống VDR có khả năng duy trì việc lƣu trữ các thông tin hàng hải và
lệnh điều động của con tàu, nhƣ vị trí, di chuyển, các trạng thái vật lý của tàu,
các lệnh và điều khiển trên tàu, đặc biệt là những thông tin khi tàu gặp sự cố hay
va chạm, thông tin có thể phục hồi đƣợc, nhằm phục vụ cho công tác điều tra.
Ngoài ra, thông tin lƣu trữ cũng có thể phục vụ cho công tác quản lý tàu.
1.2. Các quy định liên quan đến việc trang bị S-VDR/VDR trên tàu.
1.2.1. Theo SOLAS 74/88 sửa đổi, tại quy định 20/ chƣơngV:
-Để hỗ trợ cho việc điều tra tai nạn tàu biển, các tàu phải trang bị Thiết bị
ghi dữ liệu hành trình VDR khi tham gia hoạt động trên tuyến hải trình quốc tế
gồm:
+Những tàu khách đƣợc hoàn thành trong hoặc sau 1/7/2002;
+ Những tàu khách ro-ro đƣợc hoàn thành trƣớc 1/7/2002, không muộn hơn
ngày đăng kiểm đầu tiên trong hoặc sau 1/7/2002;
+Những tàu khách, khác với tàu khách ro-ro, đƣợc hoàn thành trƣớc
1/7/2002, không muộn hơn 1/1/2004; và
+ Những loại tàu khác với tàu khách, có tổng trọng tải 3000 trở lên, đƣợc
hoàn thành trong hoặc trƣớc 1/7/2002.
1.2.2. Quy định A.816(20) của IMO về tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống VDR.
Đƣợc thông qua vào 27/11/1997, quy định A.816(20) đƣợc IMO đƣa ra bao
gồm những tiêu chuẩn cho hệ thống VDR lắp đặt trên tàu biển, áp dụng với hệ
thống VDR đƣợc lắp đặt trên tàu trƣớc ngày 1 tháng 7 năm 2014:
2
-Hệ thống VDR cần duy trì liên tục việc lƣu dữ liệu của các nguồn dữ liệu
đƣợc chọn trƣớc đó liên quan đến trạng thái và đầu ra của các thiết bị trên tàu,
và các lệnh, các tín hiệu điều khiển tàu.
-Phƣơng tiện lƣu trữ dữ liệu cần đƣợc cài đặt trong khối Capsule bảo vệ dữ
liệu, nơi mà có thể đáp ứng đƣợc các yêu cầu:
+Có khả năng truy cập dữ liệu sau một vụ tai nạn, nhƣng phải đảm bảo độ
bảo mật.
+Tối đa hóa khả năng sống sót và phục hồi dữ liệu sau bất kỳ sự cố nào.
+Có màu sắc dễ nhận thấy, đƣợc đánh dấu bằng vật liệu retro phản xạ.
+Đƣợc trang bị một thiết bị phù hợp để xác định địa điểm.
-Đảm bảo rằng VDR tiếp tục ghi dữ liệu thậm chí khi xảy ra sự cố, có khả năng
sử dụng nguồn sự cố từ hệ thống nguồn nuôi.
-Nếu mất nguồn sự cố, VDR phải tiếp tục ghi dữ liệu Microphone buồng lái
bằng nguồn dự phòng acquy ít nhất trong 2h. Sau 2h việc ghi dữ liệu có thể tự
động dừng lại.
-Thời gian lƣu trữ dữ liệu ít nhất là 12h, sau đó dữ liệu cũ sẽ bị ghi đè bằng
dữ liệu mới.
1.2.3. Quy định MSC.163(78) của IMO về tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống SVDR
Đƣợc thông qua vào ngày 17/5/2004, quy định MSC.163(78) đƣợc IMO
đƣa ra bao gồm những tiêu chuẩn cho hệ thống VDR lắp đặt trên tàu biển, trong
đó quy định về những trƣờng hợp trang bị S-VDR:
-Các tàu hàng có trọng tải từ 20.000 tấn, đóng trƣớc ngày 01/07/2002, có
đợt kiểm tra đầu tiên sau ngày 01/07/2006 và không muộn hơn ngày 01/07/2009.
- Các tàu hàng có trọng tải trên 3000 tấn và dƣới 20.000 tấn, có đợt kiểm
tra đầu tiên sau ngày 01/07/2007 và không muộn hơn ngày 01/07/2010.
+Dữ liệu đƣợc ghi: gồm có Thời gian thực, vị trí tàu (GPS), tốc độ hàng
trình của tàu, hƣớng chuyển động theo hƣớng bắc thật, âm thanh từ micro (trong
3
buồng lái, cánh gà), âm thanh liên lạc (thu/phát bằng VHF/DSC), RADAR, hệ
thống nhận dạng tự động AIS.
1.2.4. Quy định MSC.333(90) của IMO về tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống VDR.
Vào 22/5/2012, quyết định MSC.333(90) đƣợc MSC (Ủy ban an toàn hàng
hải) của IMO (Tổ chức hàng hải quốc tế) đƣa ra bao gồm những tiêu chuẩn cập
nhật cho hệ thống VDR lắp đặt trên tàu biển, từ việc áp dụng những công nghệ
kỹ thuật mới, và những bài học nhận từ những sự cố hàng hải trong quá khứ.
Những cập nhật so với phiên bản trƣớc:
+ Hệ thống phải bao gồm thiết bị thử chức năng.
+ Thiết bị ghi dữ liệu hệ thống đƣợc bổ sung thêm thiết bị ghi dữ liệu trôi
nổi tự do và thiết bị ghi dữ liệu dài hạn.
+ Thời gian lƣu trữ dữ liệu đƣợc tăng lên 30 ngày đối với thiết bi ghi dữ
liệu dài hạn, 48 giờ đối với thiết bị ghi dữ liệu cố định và trôi nổi tự do.
-Nếu thiết bị VDR đƣợc lắp đặt trên tàu vào hoặc sau ngày 1 tháng 7 năm
2014, thì phải thực hiện theo các tiêu chuẩn không thấp hơn tiêu chuẩn nằm
trong Nghị quyết MSC.333(90).
-Nếu thiết bị VDR đƣợc lắp đặt trên tàu trƣớc ngày 1 tháng 7 năm 2014, thì
phải thực hiện theo các tiêu chuẩn không thấp hơn tiêu chuẩn nằm trong Nghị
quyết A.861(20), đƣợc sửa đổi bởi nghị quyết MSC.214(81).
-Một số yêu cầu đƣợc đƣa ra trong nghị quyết MSC.333(90):
+Trong hệ thống VDR, những Phƣơng tiện lƣu trữ dữ liệu (Final recording
medium) bao gồm: Phƣơng tiện lƣu trữ dữ liệu cố định (Fixed recording
medium), Phƣơng tiện lƣu trữ dữ liệu nổi tự do (Float-free recording medium),
Phƣơng tiện lƣu trữ dữ liệu dài hạn (Long term recording medium).
+Thời gian cho mỗi hoạt động lƣu trữ dữ liệu đƣợc duy trì ít nhất 30
ngày/720 giờ đối với phƣơng tiện ghi dữ liệu dài hạn, ít nhất 48 giờ đối với
phƣơng tiện ghi dữ liệu cố định và ghi dữ liệu nổi tự do.
+Dữ liệu đƣợc ghi: gồm có Thời gian thực, vị trí tàu (GPS), tốc độ hành
trình của tàu, hƣớng chuyển động theo hƣớng bắc thật, âm thanh từ micro (trong
4
buồng lái, cánh gà), âm thanh liên lạc (thu/phát bằng VHF/DSC), RADAR/AIS,
ECDIS, thông tin về độ sâu, tình trạng các báo động chính, lệnh bánh lái và hồi
đáp, lệnh máy và hồi đáp, trạng thái cửa vỏ/cửa kín nƣớc/cửa chống cháy, tốc độ
và hƣớng gió, vận động lắc của tàu, nhật ký điện tử trên tàu.
1.3.
Cấu trúc một hệ thống VDR
Tín hiệu:
MCU
Màn hình
-Vị trí/Thời gian
hiển thị trạng
thực
thái, báo
-Độ sâu
động (RAP)
-Tốc độ tàu
Nguồn cung
-Hƣớng chuyển
động tàu
-Tốc độ và hƣớng
gió
cấp: Nguồn
Bộ bảo vệ dữ
chính, nguồn
liệu (PDC,
sự cố, ắc quy
FPDC)
dự phòng.
-Trạng thái các cửa
PC (download
trên tàu, vỏ tàu.
dữ liệu,
-Trạng thái cửa kín
service)
nƣớc, cửa chống
-Lệnh điều động
cháy.
-Thông tin liên lạc
-Tín hiệu hình ảnh:
(VHF)
Khối
Microphone
Radar/AIS, ECDIS
Hình 1.3.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống VDR
1.3.1. Cấu tạo thiết bị VDR
*Các khối chính trong hệ thống VDR bao gồm:
- Main Cabinet-MCU: Khối xử lý trung tâm. Sử dụng để tập hợp dữ liệu từ
thiết bị thông tin và dẫn đƣờng hàng hải.
5
- Power Supply Unit-PSU (Main and Supplimentary Power Supply): Khối
nguồn cung cấp. Bao gồm nguồn cung cấp chính cho thiết bị và nguồn sự cố bổ
sung khi nguồn chính không hoạt động.
- Remote Alarm Panel-RAP: Màn hình hiển thị trạng thái, báo động hệ thống.
Có thể báo động qua âm thanh và đèn led.
- Microphone Unit-MIC: Khối Micro dùng để thu lệnh. Vị trí lắp đặt: Trung
tâm điều khiển, buồng lái, radar chính…
- Protective Data Capsule-PDC: Khối Capsule lƣu trữ bảo vệ dữ liệu. Bao gồm
Fixed PDC-Capsule cố định, và Float PDC-Capsule trôi nổi tự do.
-PC: Máy tính có cài đặt phần mềm quản lý hệ thống, playback dữ liệu.
1.3.2. Các thông tin đƣợc lƣu trữ
1.3.2.1 Date/Time, Ship’s Position: Tín hiệu thời gian thực và tín hiệu vị trí
tàu, cập nhật từ GPS.
-Date and time: Tín hiệu thời gian thực
Thời gian thực là ngày và giờ đƣợc tham chiếu theo hệ UTC, đƣợc cập nhật
từ nguồn bên ngoài tàu nhƣ dữ liệu từ thiết bị GPS hay tín hiệu thời gian radio,
hay từ đồng hồ trên tàu. Dữ liệu thời gian sẽ đƣợc lƣu vào hệ thống VDR.
-Ship’s Position: Tín hiệu về vị trí tàu
Vị trí tàu đƣợc xác định qua kinh độ và vĩ độ tàu, nguồn lấy từ thiết bị
GPS. Dữ liệu vị trí tàu phải liên tục đƣợc cập nhật.
1.3.2.2 Ship’s Speed: Tín hiệu về tốc độ hành trình tàu, cập nhật từ thiết bị đo
tốc độ tàu Speed Log.
Tín hiệu đo đƣợc là tốc độ so với mặt nƣớc và tốc độ so với mặt đất chiếu
theo kinh tuyến và vĩ tuyến của tàu, đƣợc lấy từ máy tốc kế và thiết bị đo
khoảng cách lộ trình trang bị trên tàu.
1.3.2.3 Ship’s Heading: Tín hiệu về hướng chuyển động tàu (theo hướng bắc
thật), cập nhật từ thiết bị la bàn điện Gyro.
La bàn là một trong những thiết bị quan trọng trên những con tàu hành
trình trên biển. Tín hiệu từ la bàn giúp xác định hƣớng chuyển động của tàu so
6
với hƣớng bắc Trái đất. Trên tàu thƣờng đƣợc trang bị một la bàn điện, một la
bàn từ và hai la bàn phản ảnh ở hai phía mạn tàu.
Hƣớng của tàu dựa trên la bàn sẽ đƣợc ghi vào hệ thống VDR.
1.3.2.4 Bridge Audio: Tín hiệu âm thanh trong buồng lái và 2 mạn tàu, cập
nhật từ các Microphone.
Các Microphone trang bị trên tàu thƣờng đƣợc đặt ở các vị trí nhƣ: trung
tâm điều khiển, buồng lái, radar chính, hệ thống liên lạc (khu vực VTĐ) sẽ đƣợc
kết nối với hệ thống VDR lƣu trữ về lệnh điều động trên tàu, thông báo, đàm
thoại một cách đầy đủ, liên tục.
1.3.2.5 Communications Audio: Các tín hiệu âm thanh liên lạc (thu/phát)
bằng thiết bị VHF/DSC.
VHF là thiết bị vô tuyến đƣợc sử dụng liên lạc giữa các đài với nhau, có thể
là giữa tàu-bờ, tàu-tàu. Thông tin liên lạc sử dụng thoại, một số thiết bị có tích
hợp thêm thiết bị gọi chọn số DSC.
Thông tin thoại VHF liên quan đến hoạt động của tàu đƣợc ghi trên một
kênh riêng, độc lập so với Bridge audio. Lƣu trữ cả những tín hiệu audio phát đi
và thu về, đƣợc cài đặt kết nối trực tiếp với bộ liên lạc VHF.
1.3.2.6 Tín hiệu hình ảnh từ màn hình RADAR chính, hoặc từ màn hình thiết
bị AIS.
Hệ thống VDR sẽ ghi lại những hình ảnh đƣợc hiển thị trên màn hình
RADAR trang bị trên tàu, có thể bao gồm các vòng cự ly, các mốc đánh dấu,
bản đồ radar, biểu đồ điện tử, kế hoạch, dữ liệu hải trình, các báo động hàng hải
và những dữ liệu về trạng thái RADAR đƣợc hiển thị trên màn hình RADAR.
Phƣơng pháp ghi này giúp lƣu đƣợc một bản sao thực tế đầy đủ về dữ liệu trên
màn hình RADAR vào thời điểm ghi.
Khi RADAR đƣợc trang bị không có kết nối với VDR, thì tín hiệu từ thiết
bị tự động nhận dạng AIS (Automatic Identification System) sẽ đƣợc ghi lại,
thay thế cho tín hiệu RADAR.
7
1.3.2.7 Tín hiệu hình ảnh từ màn hình hải đồ điện tử ECDIS.
Với tàu đƣợc cài đặt hệ thống hải đồ điện tử ECDIS, hệ thống VDR sẽ ghi
lại hình ảnh từ màn hình hiển thị ECDIS sử dụng trong chuyến hải trình.
1.3.2.8 Tín hiệu về độ sâu vùng biển tại nơi tàu hành trình, cập nhật từ thiết
bị Echo Sounder:
Trong hệ thống VDR, một thiết bị đo sâu sẽ đƣợc kết nối với mục đích đo
độ sâu mực nƣớc biển. Đây cũng là một trong những thiết bị quan trọng đƣợc
trang bị trên tàu biển, đặc biệt trong những trƣờng hợp tàu di chuyển tới những
nơi có mực nƣớc thấp, hay có bãi đá ngầm…
Thông tin về độ sâu bao gồm vị trí hiện tại của tàu, độ sâu từ ky tàu tới đáy
biển, tỷ lệ độ sâu hiện tại đƣợc yêu cầu hiển thị và những thông tin trạng thái
khác.
1.3.2.9 Main Alarm: Các tín hiệu báo động chính.
Tín hiệu báo động buồng lái bao gồm trạng thái của tất cả các báo động bắt
buộc có trên buồng lái tàu hoặc là đƣợc nhận từ hệ thống quản lý báo động trên
buồng lái, bao gồm cả báo động bằng ánh sáng và âm thanh.
1.3.2.10 Rudder Order/Response: Các tín hiệu phát lệnh lái và phản hồi đáp
ứng lệnh lái từ máy lái tự động Autopilot.
Từ hệ thống máy lái tự động, tín hiệu nhận các trạng thái lệnh và phản hồi
đáp ứng bánh lái đƣợc lƣu lại trong hệ thống VDR. Cả lệnh và phản hồi từ việc
bẻ góc lái, trạng thái và cài đặt việc điều khiển hành trình tàu cũng đƣợc ghi lại.
1.3.2.11 Engine Order/Response: Các tín hiệu yêu cầu máy và phản hồi đáp
ứng máy.
Tín hiệu bao gồm các vị trí của bất kì điện báo động cơ hoặc các lệnh máy
trực tiếp, phản hồi từ buồng lái, các lệnh tiến/lùi, chân vịt.
1.3.2.12 Hull Door: Tín hiệu về trạng thái các cửa trên tàu, vỏ tàu.
Tín hiệu báo về trạng thái các cửa trên tàu, vỏ tàu phải đƣợc hiển thị trên
buồng lái, và đƣợc lƣu vào trong dữ liệu của VDR.
8
1.3.2.13 Acceleration And Hull Stresses: Tín hiệu trạng thái vỏ tàu, hầm
hàng.
Với tàu đƣợc trang bị thiết bị báo hiệu gia tốc tàu và cảnh báo áp suất thân
tàu thì dữ liệu về tín hiệu này phải đƣợc lƣu lại trong hệ thống VDR.
1.3.2.14 Fire/Watertight Door: Các tín hiệu trạng thái cửa kín nước, cửa
chống cháy.
Tín hiệu trạng thái cửa chống cháy và cửa kín nƣớc, bao gồm tất cả những
thông tin về trạng thái bắt buộc, đƣợc yêu cầu hiển thị trên buồng lái và đƣợc
lƣu lại trong dữ liệu của VDR.
1.3.2.15 Wind Speed And Direction: Tín hiệu tốc độ và hướng gió hiện thời,
cập nhật từ thiết bị đo gió.
Với những tàu đƣợc trang bị cảm biến này, thì hƣớng và tốc độ gió sẽ đƣợc
ghi lại, bao gồm các trạng thái thực và trạng thái liên quan.
* Các tín hiệu yêu cầu trên là nằm trong một hệ thống VDR hoàn thiện.
Tuy nhiên để chúng có thể kết nối, lƣu trữ đƣợc vào VDR, các tín hiệu phải
đƣợc chuẩn hóa, mã hóa theo IEC quy định. Trong một hệ thống VDR thực tế
gồm có các tín hiệu:
+Audio: tín hiệu Micro, VHF
+Video: hình ảnh RADIO, ECDIS
+NMEA: tín hiệu GPS, Gyro…
+LAN: truyền thông giữa các modul, thiết bị có cổng kết nối (Radar, AIS,
PC, PDC)
+Một số tín hiệu khác không theo chuẩn đƣợc gom vào bộ tổng hợp dữ liệu
RAU (Remote Acquisition Unit).
9
CHƢƠNG II. HỆ THỐNG VDR HEADWAY HMT-100A.
CÁC CHUẨN GHÉP NỐI TÍN HIỆU.
2.1. Giới thiệu về hãng Headway
Công ty TNHH công nghệ Headway có trụ sở chính tại Thanh Đảo, Trung
Quốc, là một doanh nghiệp chuyên nghiên cứu và phát triển, sản xuất và kinh
doanh các thiết bị hàng hải công nghệ cao, cung cấp các dịch vụ hỗ trợ toàn cầu.
Sản phẩm của công ty bao gồm các thiết bị nhƣ VDR (hay còn đƣợc gọi là
hộp đen), ECDIS (Electronic chart display and information system-Hải đồ điện
tử), BNWAS (A Bridge Navigational Watch Alarm System -Hệ thống báo động
trực ca hàng hải buồng lái), một loạt các thiết bị bao gồm radar, GPS, la bàn
điện…
2.2. Hệ thống ghi dữ liệu hành trình VDR Headway HMT-100A
Hệ thống VDR HMT-100A đƣợc thiết kế dựa trên IEC61996-1 ed.2 (Quy
định đƣợc đƣa ra bởi Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế), thỏa mãn quy định mới
MSC.333(90) và các yêu cầu kết nối hiện hành.
-Cấu trúc hệ thống VDR HMT-100A:
Hình 2.2.1 Cấu trúc các khối chính trong VDR HMT-100A
10
Hình 2.2.2 Sơ đồ hệ thống VDR Headway
11
Trong đó:
- Main Cabinet Unit: Khối xử lý trung tâm (1 khối)
- Remote Alarm Panel: Khối báo động, hiển thị trạng thái của hệ thống (1
khối)
- Remote Acquision Unit: Khối tập hợp, xử lý tín hiệu (1 khối)
- Bridge Microphone Unit: Các Micro buồng lái (5 Micro)
- Exterior Microphone Unit: Các Micro bên ngoài (2 Micro)
- Fixed-Protected Data Capsule (APDC): Thiết bị lƣu trữ bảo vệ dữ liệu cố
định (1 Capsule)
- Float-Protected Data Capsule (FPDC): Thiết bị lƣu trữ bảo vệ dữ liệu trôi
nổi tự do (1 Capsule)
2.3. Chi tiết các khối chính trong hệ thống VDR Headway HMT-100A và
chức năng.
2.3.1. Main Cabinet Unit (MCU) HMT-101A.
Khối MCU của hệ thống VDR Headway gồm 2 phần: Bo mạch chủ (Main
Board) và khối nguồn tích hợp bên trong (Power Supply Unit-PSU).
Khối nguồn cung cấp PSU cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống VDR. Có
03 chế độ nguồn, theo các cấp ƣu tiên: Chế độ nguồn chính sử dụng nguồn
AC110/220V, chế độ nguồn sự cố khi mất nguồn AC sử dụng nguồn DC24V,
chế độ dự phòng sử dụng acquy dự phòng (ở chế độ AC & DC acquy dự phòng
sẽ đƣợc tự động nạp). Khi mất cả nguồn AC và DC, hệ thống sẽ hoạt động tiếp
tục ít nhất trong 02h tiếp theo bằng nguồn dự phòng acquy. Hệ thống chỉ khởi
động đƣợc ở chế độ AC hoặc DC, không khởi động đƣợc từ acquy.
Cấu hình hệ thống:
- Nguồn điện áp: AC110/220V (1 cổng), 50/60Hz và DC 24V (1cổng)
- Cổng theo chuẩn IEC61662-1: RS422 (tùy chọn 23 cổng)
- Đầu vào Audio: Microphone (7 cổng), VHF (2 cổng)
- Cổng VGA: RADAR/ECDIS (4 cổng)
12
- Cổng Ethernet: cổng dữ liệu cho PC (1 cổng), kết nối mạng
RADAR/ECDIS (4 cổng)
Hình 2.3.1 Cấu tạo MCU
Hình 2.3.2 Cấu tạo Main Board
Bo mạch chủ của MCU có khả năng cấu hình, thu thập và xử lý tất cả dữ
liệu từ các tín hiệu bên ngoài, và sau đó lƣu dữ liệu vào trong thiết bị bảo vệ dữ
liệu PDC. Các kênh dữ liệu đầu vào đƣợc thiết kế trong bo mạch chủ bao gồm:
+23 cổng theo chuẩn dữ liệu NMEA0183 (IEC61662-1), chuẩn vật lý
RS422
13
+9 cổng theo chuẩn audio, gồm 7 cổng cho tín hiệu Microphone, 2 cổng
VHF
+4 cổng VGA kết nối tín hiệu chuẩn Video
+5 cổng Ethernet gồm 1 cổng kết nối PC, 4 cổng cho kết nối Radar/AIS và
ECDIS
+2 khe nhớ SD 2x128Gb là bộ nhớ lƣu trữ dài hạn.
2.3.2. Remote Alarm Panel (RAP) HMT-105
- Điện áp đầu vào: DC24V
- Hiển thị: màn hình LCD
-Tín hiệu kiểm tra và báo động đƣợc hiển thị thông qua đèn, nút, và âm
thanh.
Hình 2.3.3 Giao diện RAP
Thiết bị RAP bao gồm 3 phần: màn hình LCD, đèn LED và các phím chức
năng.
RAP đƣợc cài đặt bên trong buồng lái, có nhiệm vụ hiển thị trạng thái và
báo động của VDR thông qua các nút và màn hình LCD, báo động đƣợc thể hiện
bằng cả đèn và âm thanh.
14
Màn hình LCD thể hiện 2 dòng trạng thái: dòng trên là trạng thái nguồn và
số lƣợng lỗi, dòng dƣới là thông tin lỗi và trạng thái hệ thống.
Hình 2.3.4 Màn hình LCD hiển thị
2.3.3. Remote Acquisition Unit (RAU) HMT-102
*Khối thu thập và xử lý tín hiệu RAU
-Điện áp đầu vào: DC24V
-RAU bao gồm: 64 kênh tín hiệu thụ động đầu vào (passive signals), trong
đó có 12 kênh tín hiệu chủ động (active signals) hay thụ động đầu vào, và 8
kênh tín hiệu tƣơng tự đầu vào. 4 kênh bao gồm nguồn và đầu ra dùng để kết nối
tới MCU. Có thể cài đặt theo loại tín hiệu đầu vào khi lắp đặt.
15
