Nguyên lý hoạt động của radar trong hệ thống vts

  • 51 trang
  • file .doc
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ
phía nhà trường, khoa, thầy cô và bạn bè trong lớp. Tất cả đã tạo điều kiện tốt
nhất để em có thể thực hiện đồ án này.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo hướng dẫn
Th.S Nguyễn Ngọc Sơn đã hướng dẫn em rất tận tình. Thầy luôn giúp đỡ em
trong quá trình làm đồ án. Nhờ vậy em mới có thể hiểu thêm về các vấn đề khó
trong hệ thống VTS. Nhờ đó em mới có thể hoàn thành được đồ án này.
Do hiểu biết còn ít nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót. Kính mong thầy cô
thông cảm.
Hải Phòng, ngày tháng năm 2015
Sinh viên thực hiện
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan:
1. Những nội dung được viết trong đồ án là do chính tay em thực hiện dưới
sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo Th.S Nguyễn Ngọc Sơn.
2. Mọi tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ ràng về tên tác giả, tên công
trình và thời gian công bố.
Sinh viên
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................
MỤC LỤC...............................................................................................................
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN.........................................
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................................................i
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VTS VÀ CẢNG HẢI PHÒNG...1
1.1. Sự phát triển của Cảng Hải Phòng và tính cấp thiết của hệ thống VTS.........1
1.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của Cảng Hải Phòng........................................1
1.1.2. Tính cấp thiết của hệ thống VTS.................................................................3
1.2. Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống VTS...............................................4
1.2.1. Khái niệm về hệ thống VTS........................................................................4
1.2.2. Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống VTS...........................................5
1.2.3. Các dịch vụ được cung cấp bởi hệ thống VTS............................................6
1.2.4. Ứng dụng của hệ thống VTS.......................................................................8
1.3. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống............................................10
1.3.1. Cấu hình toàn bộ hệ thống.........................................................................10
1.3.2. Mô tả hệ thống VTS..................................................................................11
1.3.3. Cấu trúc của hệ thống VTS tại Hải Phòng................................................12
1.3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống............................................................13
1.3.5. Đánh giá ưu, nhược điểm của hệ thống VTS tại Hải Phòng.....................13
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA RADAR TRONG HỆ
THỐNG VTS......................................................................................................15
2.1. Khái niệm chung..........................................................................................15
2.2. Nguyên lý hoạt động của radar.....................................................................15
2.2.1. Xung điện..................................................................................................17
2.2.2. Nguyên lý phát xung trong radar...............................................................18
2.2.3. Cơ cấu hiện thị ảnh của radar....................................................................19
2.2.4. Nguyên lý đo khoảng cách........................................................................19
2.2.5. Nguyên lý đo góc......................................................................................21
2. 3. Đánh giá tầm quan trọng của radar trong hệ thống VTS.............................22
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT CỦA RADAR
TRONG HỆ THỐNG VTS.................................................................................24
3.1. Giới thiệu về radar SCANTER 5102............................................................24
3.1.1. Giới thiệu chung về radar SCANTER 5102..............................................24
3.1.2. Khả năng theo dõi mục tiêu của radar SCANTER 5102...........................27
3.2. Phân tích điều khiển công suất của radar trong hệ thống VTS....................28
3.2.1. Mô tả chức năng........................................................................................29
3.2.2. Các chức năng của phần mềm...................................................................32
3.3.3 Bộ khuếch đại công suất bằng bán dẫn ( SSPA)........................................32
3.3.4. Sự suy giảm của bộ khuếch đại công suất................................................34
3.3.5. Nén xung...................................................................................................35
3.3.6. Công suất truyền giới hạn..........................................................................38
3.3.7. Kiểm soát và sử dụng radar.......................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................42
NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN...............................
ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN................................................................
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
AIS Automatic Identification System - Hệ thống tự động nhận dạng
BITE Built In Test Equipment - Hệ thống kiểm tra cài đặt thiết bị
IP Internet Protocol - Giao thức mạng internet
CSS Coastal Surveillance Service - Dịch vụ giám sát bờ biển
VTS Vessel Traffic Service - Hệ thống kiểm soát lưu thông tàu biển
FD Frequency Diversity - Đa dạng về tần số
TD Time Diversity - Đa dạng về thời gian
MTI Moving Target Indicator - Mục tiêu di dộng
LAN Local Area Network - Mạng nội bộ
WAN Wide Area Network - Mạng diện rộng
SSPA Solid State Power Amplifier - Bộ khuếch đại công suất bằng bán dẫn
CP(4) Common Platform (Board)
PC Personal Computer - máy tính cá nhân
LAN Low noise amplifers - Bộ khuếch đại tập âm thấp
PA Power Amplifier - Bộ khuếch đại công suất
PSLR Peak Sidelobe Level Ratio – Đỉnh mức sóng phụ so với mức sóng cạnh
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hình Tên hình Trang
1.1 Cảng Hải Phòng những ngày đầu thành lập 2
1.2 Cảng Hải Phòng ngày nay 2
1.3 Một số ứng dụng quan trọng của hệ thống VTS 9
Cấu hình thiết bị vô tuyến cơ bản trong hệ thống kiểm soát
1.4 10
lưu thông trên biển (VTS)
1.5 Sơ đồ hệ thống VTS cho Cảng Hải Phòng 12
2.1 Sơ đồ khối trạm của một tram radar 16
2.2 Các xung trong radar 17
2.3 Nguyên lý hoạt động của radar phát xung 18
2.4 Nguyên lý xác định khoảng cách mục tiêu 20
2.5 Nguyên lý đo góc phương vị 21
3.1 Hình ảnh hiện thị trên radar SCANTER 5102 24
3.2 Máy thu phát trong SCANTER 5102 25
3.3 Sơ đồ thành phần hệ thống radar SCANTER 5102 26
Giao diện, khai thác mục tiêu, theo dõi mục tiêu của radar
3.4 28
SCANTER 5102
3.5 Modun chế biến xung của radar SCANTER 5102 29
3.6 Sơ đồ khối hệ thống thu phát 30
Cấu tạo bên trong máy thu phát trong hệ thống radar
3.7 33
SCANTER 5102
3.8 Phạm vi hoạt động với công suất tiêu thụ nguồn 35
3.9 Mô hình giản lược của nguyên tắc nén xung 36
3.10 Phác họa nguyên tắc trình tự truyền 37
3.11 Hình ảnh trên radar truyền thống và radar SCANTER 5102 38
3.12 Sử dụng công suất truyền giới hạn 39
PHẦN MỞ ĐẦU
Trong quá trình hội nhập và phát triển của đất nước Cảng đóng vai trò vô
cùng quan trọng. Cảng là đầu mối giao thông trên biển, là nơi vận chuyển và lưu
thông hàng hóa.
Vì vậy nhiều Cảng mới đã được nhà nước và các doanh nghiệp đầu tư mạnh
mẽ xây dựng. Có nhiều hệ thống quản lý khai thác Cảng đã được ứng dụng và
một trong số đó là hệ thống lưu thông tàu trên biển (VESSEL TRAFFIC
SERVICE – VTS ) được ứng dụng rộng nhất.
Radar là một trong những bộ phận không thể thiếu được trong hệ thống
VTS. Sau đây em xin trình bày những hiểu biết của em về rađar trong hệ thống
VTS. Đồ án của em gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống VTS và Cảng Hải Phòng
Chương 2: Nguyên lý hoạt động của radar trong hệ thống VTS
Chương 3: Phân tích điều khiển công suất radar trong hệ thống VTS
i
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VTS VÀ CẢNG HẢI PHÒNG
1.1. Sự phát triển của Cảng Hải Phòng và tính cấp thiết của hệ thống VTS
1.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của Cảng Hải Phòng
Trước cách mạng tháng 8 và trong các cuộc kháng chiến chống quân Pháp
xâm lược Cảng đóng vai trò vô cùng quan trọng là đầu mối giao thông như vận
chuyển thực phẩm, vũ khí, đạn dược.. hoặc là nơi đưa đón cán bộ về nước để
lãnh đạo kháng chiến.
Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ Cảng là nơi vô cùng quan trọng để vận
chuyển hàng hóa lương thực.... để tiếp viện cho miền nam.
Sau ngày giải phóng Hải Phòng Cảng Hải Phòng và nhân dân thành phố đã
bắt tay vào xây dựng kinh tế sau chiến tranh. Được sự giúp đỡ của một số nước
bạn hệ thống cầu Cảng đã được xây dựng thành công và có thể đón những loại
tàu lớn và rất nhiều xe vận tải các loại.
Ngày 11/3/1993 bộ Giao Thông Vận Tải đã ra quyết định 367/TCCB-LDD
về việc thành lập Cảng Hải Phòng. Với sự phát triển không ngừng của nền kinh
tế thời hiên đại, Cảng cũng phải tự đổi mới mình để phù hợp, do đó đã thành lập
ra rất nhiêu xí nghiệp xếp dỡ, xí nghiệp hàng rời vvv.
Cảng đã chú trọng đầu tư vào các khu vực trọng điểm và tổ chức khai thác
tối đa những gì mình hiện có. Cảng đã tiến hành đầu tư, nâng cấp nhiều kho
hành, bến bãi nên ngày càng thu hút được nhiều hàng hóa lưu thông qua Cảng.
Từ năm 1997 Cảng đã chú trọng và triển khai nâng cấp, cải tạo Cảng Hải
Phòng theo quyết định số 492/TTG của thủ tướng chính phủ với tổng số vốn
40.000.000 USD bằng nguồn vốn ODA của Nhật Bản.
Hiện nay với hệ thống cầu Cảng dài 2600m với tổng diện tích bãi chứa hàng
là 40.000m2 hệ thống kho bãi đầy đủ nên Cảng Hải Phòng được đánh giá là một
trong những Cảng hàng đầu ở Việt Nam.
1
Hình1.1 Cảng Hải Phòng những ngày đầu thành lập
Hình1.2 Cảng Hải Phòng ngày nay
2
1.1.2. Tính cấp thiết của hệ thống VTS
Hệ thống quản lý giao thông tàu biển tại Cảng Hải Phòng có tầm quan trọng
đặc biệt trong việc quản lý, giám sát, bảo đảm hàng hải trong khu vực Hải
Phòng. Hệ thống VTS còn giúp công tác quản lý điều hành, giám sát số lượng
tàu bè ra vào Cảng dễ dàng hơn.
Bảo đảm an toàn hàng hải, trợ giúp quá trình tìm kiếm và cứu nạn tàu có
nguy cơ gặp nạn, hạn chế đến mức thấp nhất tai nạn hàng hải và ô nhiễm môi
trường.
Các thủ tục ra vào Cảng được tiến hành nhanh chóng, tiện lợi, giảm thiểu
thời gian đối với các tàu khi cập Cảng.
Ngày nay do sự phát triển không ngừng nghỉ của khoa học công nghệ việc
Cảng Hải Phòng đưa hệ thống VTS vào ứng dụng đã tăng tính hấp dẫn, cũng
như khẳng định được vị thế của Cảng trên trường quốc tế.
Hỗ trợ kiểm soát, tăng cường việc bảo vệ quốc phòng an ninh cũng như bảo
vệ toàn vẹn lãng thổ trên biển.
Khi hệ thống đi vào hoạt động, sẽ giúp ích rất nhiều trong công tác quản lý
phương tiện lưu thông trên toàn tuyến luồng, tham gia vào công tác an toàn và
cứu nạn trên biển, bảo vệ môi trường.
Tại các vị trí điều hành của hệ thống sẽ có được sự liên lạc và hợp tác với tất
cả các phương tiện trong vấn đề bảo đảm an toàn hành hải, quản lý và kiểm soát
các thông tin khí tượng thuỷ văn cũng như an toàn và đưa ra được những thông
tin chính xác cho hoa tiêu và người điều khiển phương tiện.
Hệ thống đưa ra các điểm kiểm soát (Calling point) mà khi các phương tiện
thuỷ vượt qua các vị trí này phải báo cáo với các sỹ quan điều hành VTS về
hướng di chuyển cũng như tốc độ di chuyển: Việc qui định các điểm cụ thể này
giúp cho việc quản lý được dẽ dàng và cập nhật thường xuyên nhằm đưa ra một
thông tin chính xác về số lượng và vị trí của các tàu đang tham gia lưu thông
trên luồng.
3
Hệ thống cũng giúp cho các nhà quản lý nắm được vết hành trình của các tàu
chuyên chở các chất nguy hiểm đang tham gia lưu thông trên luồng giúp cho
việc bảo đảm an toàn hành hải tốt hơn và phòng chống được các nguy cơ đâm va
có thể xảy ra gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Khi kiểm soát trên tuyến luồng, các sỹ quan điều hành hệ thống khi quan sát
trên màn hình chỉ báo thấy có dấu hiệu có thể gây đâm va hay nghi ngờ có thể
dẫn đến khả năng đâm va có quyền đưa ra các yêu cầu điều chính hướng và tốc
độ đối với các phương tiện nhằm giảm thiểu và ngăn ngừa khả năng tai nạn xảy
ra
Khi hệ thống đi vào hoạt động thì các phương tiện vận tải đường sông có
chiều dài dưới 20m không được tham gia lưu thông trên luồng chính điều này sẽ
giúp cho công tác quản lý luồng được hiệu quả hơn.
Khi đưa hệ thống vào áp dụng thì một khung pháp lý về hành hải trong vùng
nước quản lý của VTS cũng sẽ được áp dụng và phù hợp với luật pháp Hàng hải
Quốc tế cũng như luật Hàng hải Việt Nam.
Cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế quốc dân, sự phát triển của ngành
hàng hải nói chung và của khu vực Cảng Hải Phòng nói riêng đang có những
bước nhảy vọt. Điều này được chứng minh qua lượng hàng hoá xuất nhập khẩu
trong khu vực Cảng những năm gần đây.
Với đặc điểm luồng vào với lưu lượng tàu bè lưu thông trên tuyến là rất lớn
và ngày càng gia tăng cùng với sự điều hành giám sát và quản lý tuyến luồng
chủ yếu bằng mắt thường và đơn giản như hiện nay là không đáp ứng nổi, các
tai nạn hành hải liên tiếp xảy ra và ngày càng gia tăng gây thiệt hại nghiêm trọng
đến tính mạng và tài sản, gây ô nhiễm môi trường.
1.2. Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống VTS
1.2.1. Khái niệm về hệ thống VTS
VTS (Vessel Traffic Service)- Hệ thống kiểm soát lưu thông tàu biển là hệ
thống dịch vụ ứng dụng công nghệ hiện đại, công nghệ số. Hệ thống được lắp
đặt trên Cảng hoặc bến tàu, hệ thống này tương tự như hệ thống điều khiển
4
không lưu cho máy bay trên các vùng trời. Hệ thống VTS sử dụng các thiết bị
như Radar, Camera giám sát (CCTV), sóng điện trên tần số cực cao VHF và hệ
thống nhận dạng tự động (Automatic Identification System -AIS) để theo dõi và
bám vết về sự di chuyển của phương tiện và đáp ứng và đảm bảo an toàn hàng
hải trên các luồng và vùng biển. Bên cạnh đó, hệ thống còn có khả năng cung
cấp thông tin ngừng hoạt động của đèn Hải Đăng.
1.2.2. Lịch sử ra đời của và phát triển của hệ thống VTS
Ngày 19/8/2015, Bộ Giao thông vận tải, Ủy Ban nhân dân thành phố Hải
Phòng, Cục Hàng hải Việt Nam, Cảng vụ hàng hải Hải Phòng tổ chức Lễ khánh
thành và gắn biển công trình chào mừng 70 năm Ngày truyền thống Ngành Giao
thông vận tải Việt Nam cho Hệ thống quản lý hành hải tàu biển (VTS) luồng Hải
Phòng.
Dự án Đầu tư xây dựng hệ thống quản lý hành hải tàu biển (VTS) luồng Hải
Phòng theo hình thức BT do Liên danh nhà đầu tư Công ty CP Đầu tư Phát triển
Công nghệ Điện tử Viễn thông (Elcom Corp) và Công ty CP Hạ tầng Đông Á
thực hiện và hoàn thành sau gần 7 tháng thi công. Hệ thống quản lý hành hải tàu
biển (VTS) luồng Hải Phòng bao gồm: Trung tâm điều hành tại Cảng vụ hàng
hải Hải Phòng, 2 trạm radar và các tuyến viba kết nối giữa các trạm. Hệ thống có
các tính năng ưu việt của một hệ thống công nghệ cao như: Trợ giúp, hướng dẫn
thông báo kịp thời các thông tin về vị trí neo đậu, thông tin về chướng ngại vật,
lưu lượng tàu thuyền trên toàn tuyến luồng, đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu,
mật độ phương tiện trên luồng cao. Trợ giúp công tác đảm bảo an toàn hàng hải,
an ninh hàng hải, phòng chống cháy nổ, bảo vệ môi trường. Hỗ trợ điều động
tránh va chạm, ngăn ngừa mắc cạn, điều tra tai nạn hàng hải. Hỗ trợ công tác tìm
kiếm cứu nạn trong khu vực. Hỗ trợ các cơ quan hữu quan thực hiện chức năng
quản lý Nhà nước tại Cảng biển.
Cảng biển Hải Phòng là cửa ngõ thông ra biển của vùng kinh tế trọng điểm
phía Bắc. Hệ thống Cảng biển Hải Phòng hiện có 39 doanh nghiệp Cảng quản lý
42 bến Cảng với tổng chiều dài mép bến lên đến hơn 10,5 km. Trong những năm
5
qua, sản lượng hàng hóa và số lượt tàu thuyền thông qua khu vực Cảng biển
không ngừng tăng cao, số lượng tàu vận tải cỡ lớn hơn đến và rời khu vực Cảng
biển Hải Phòng ngày càng tăng gây áp lực cho công tác quản lý Nhà nước về
hàng hải tại Cảng biển.
Với việc đưa Hệ thống VTS luồng Hải Phòng vào hoạt động, Cảng vụ hàng
hải Hải Phòng có thêm công cụ quản lý hiện đại giúp tăng cường quản lý giám
sát các hoạt động hành hải trong khu vực, nâng cao hiệu quả quản lý Nhà nước
tại vùng nước Cảng biển, hỗ trợ công tác điều tiết giao thông hàng hải, cung cấp
thông tin an toàn cho tàu thuyền giúp thực hiện tốt hơn công tác bảo đảm an
toàn hàng hải, an ninh hàng hải và bảo vệ môi trường.
1.2.3. Các dịch vụ được cung cấp bởi hệ thống VTS
Dịch vụ thông tin, là dịch vụ đảm bảo rằng các thông tin cần thiết phải sẵn
sàng kịp thời để ra các quyết định về lái tàu kịp thời. Các thông tin này được
cung cấp bằng cách phát quảng bá rộng rãi vào các thời điểm với chu kỳ cố định
hoặc theo yêu cầu của tàu thuyền, và có thể bao gồm cả các thông báo về vị trí,
nhận dạng và các dự định của tàu khác, thông tin về luồng, thông tin thời tiết,
các nguy hiểm, các thông tin có thể ảnh hưởng đến việc quá cảnh của tàu và một
số thông tin cần thiết khác.
Dịch vụ tổ chức lưu lượng giao thông, là dịch vụ để ngăn sự phát sinh tình
huống lưu thông hàng hải nguy hiểm và cung cấp cho an toàn, di chuyển hiệu
của của các tàu thuyền. Dịch vụ này liên quan đến quản lý khai thác lưu thông
và chuyển tiếp các thông tin về di chuyển của tàu để ngăn chặn sự tắc nghẽn và
tình huống nguy hiểm và có liên quan đến mật độ lưu thông cao hoặc khi sự di
chuyển của phương tiện mà ảnh hưởng lớn đế lưu lượng giao thông trên biển.
Dịch vụ này cũng bao gồm việc thiết lập và vận hành hệ thống để đảm bảo
thông thoáng lưu lượng hoặc kế hoạch di chuyển hoặc cả hai để đặt ưu tiên cho
việc di chuyển, phân bổ khoảng trống (space), thông báo bắt buộc về di chuyển,
tuyến phải theo, giới hạn về tốc độ và chuẩn bị các phương tiện khác phù hợp
được xem xét và chỉ huy bởi cơ quan VTS. Dịch vụ này đặc biệt quan trọng
6
trường hợp thời tiết hoặc dẫn đường khó. Dịch vụ này đáp ứng yêu cầu của tàu
hoặc bởi Cơ quan quản lý hệ thống VTS thấy cần thiết phải thực hiện.
Để hệ thống hoạt động chính xác và hiệu quả, nhân viên vận hành hệ thống
VTS, theo yêu cầu của IMO khai thác viên phải có trình độ và bằng cấp cũng
như phải được đào tạo để thực hiện các công việc tại hệ thống VTS. Nội dung
được đào tạo cũng như khối lượng kiến thức đã được IMO quy định để đảm bảo
đáp ứng vận hành hệ thống VTS.
Với hiểm họa trên biển luôn rình rập từ bão tố, sóng lớn, gió to tiếng nói con
người thật là nhỏ nhoi và hạn chế, nhìn thấy nhau từ xa mà không thể trao đổi
thông tin được nhau. Có ngư dân được cứu nạn trở về kể lại: Khi tàu bị phá
nước, tàu chìm tất cả các thuyền viên chỉ biết bám vào mảnh gỗ còn lại của tàu
lênh đênh trôi dạt theo sóng biển, nhìn thấy tàu bạn từ xa di chuyển, tất cả
thuyền viên đồng thanh gọi mà tiếng gọi chìm trong tiếng sóng và sự mênh
mông biển, lúc đó ước ao giá có thiết bị nào “nhìn” được điều này trong phạm vi
cho phép. Biết được điều này IMO đã yêu cầu các chính phủ thành viên cần phải
trang bị hệ thống thiết bị VTS để giám sát các vùng biển.
Do giám sát được chặt chẽ lưu lượng giao thông trên luồng và các vùng
biển, phòng tránh va chạm, hỗ trợ dẫn đường hàng hải, hệ thống VTS còn có
chức năng nhận dạng và theo dõi các tàu trong khu vực tìm kiếm và cứu nạn.
Chức năng tìm kiếm cứu nạn sẽ cho phép các cơ quan chức năng yêu cầu một
dịch vụ được gọi là SAR cung cấp thông tin về hiện trạng cục bộ (giới hạn trong
đặc điểm và vị trí của tàu) trong một khu vực xác định (đường tròn hay hình chữ
nhật). Nhờ vào thông tin này, có thể quản lý tốt hơn hoạt động tìm kiếm và cứu
nạn trên biển.
Một số nước lân cận Việt Nam đã trang bị VTS sẽ biết được thuyền lạ xâm
phạm vùng biển họ sẽ biết ngay khi có sự xâm phạm, do vậy bà con không nên
vì ham mê đánh bắt mà xâm phạm chủ quyền của họ mà dễ bị phát hiện rồi bị
bắt, bị phạt tiền hoặc thu giữ phương tiện.
7
1.2.4. Ứng dụng của hệ thống VTS
Các Radar SCANTER 5102 cung cấp hiệu suất làm việc vượt trội nhờ thiết
kế thông minh và ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, phù hợp cho tất cả hệ
thống VTS và các ứng dụng cùa CSS.
Các SCANTER 5102 cung cấp hiệu suất phát hiện cao như một radar đa
năng và linh hoạt:
-Kiểm soát và giám sát của tàu giao thông trên biển
- Giám sát bề mặt
-Tìm kiếm và cứu hộ
Hệ thống quản lý giao thông trên biển( VTS) và dịch vụ giám sát bờ biển
(Coastal Surveillance Service - CSS) liên tục được mở rộng và không ngừng
phát triển bởi những nhu cầu ngày càng tăng để giám sát hiệu quả hơn các tàu
giao thông trên biển và để phát hiện các hoạt động bất hợp pháp trong môi
trường biển:
- Những kẻ buôn lậu trên những chiếc thuyền tốc độ rất nhanh
- Người nhập cư bất hợp pháp
-Tàu thuyền với ý định thù địch
- Đánh bắt trái phép
-Tàu gây ô nhiễm môi trường biển. VD tàu trở dầu....
Kích thước nhỏ của một số các mục tiêu làm cho việc phát hiện trở nên khó
khăn hoặc dễ dàng bỏ qua hoặc nhầm lẫn cho các loài chim . Các mục tiêu
không hợp tác ( tàu buôn lậu, cướp biển..) thường có kiến thức và kinh nghiệm
tận dụng tốt các điều kiện thời tiết khó khăn và các yếu tố khác để phát huy lợi
thế của họ ( như hoạt động ở các bang có nước biển cao, vào ban đêm, khi trời
mưa hoặc sương mù). Để tránh bị phát hiện, mục tiêu không hợp tác thường ẩn
đằng sau các tàu lớn hơn hoặc cố gắng giấu trong bóng tối để hạn chế tầm quan
sát của radar. Vì vậy hệ thống VTS sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng.
8
Hình 1.3:Một số ứng dụng quan trọng của hệ thống VTS
a) Kiểm soát và giám sát tàu lưu thông trên biển
Theo khuyến nghị IALA V.128 các radar SCANTER 5102 là phù hợp để
dùng cho hệ thống VTS. Các radar SCANTER 5102 vượt trội trong khả năng
phát phát hiên mục tiêu trong những điều kiện thời tiết khắc nhiệt của môi
trường biển( mực nước biển dâng cao, bão , gió....). Đặc biệt các radar
SCANTER 5102 còn có khả năng truy tìm tất cả các mục tiêu, qua đó có thể
kiểm soát giám sát được số lượng tàu lưu thông trên biển.
b) Giám sát bề mặt
Các radar SCANTER 5102 được úng dụng nhiều khoa học công nghệ hiện
đại nên nó có khả năng phát hiện và theo dõi mục tiêu nhỏ từ cự ly gần, và cho
đến chân trời radar, tùy thuộc vào thời tiết. Sự gắn với nhau, FD và TD và kỹ
thuật chế biến tiên tiến hoạt động hỗ trợ trong mọi điều kiện thời tiết.
Kỹ thuật xử lý nhiễu và tạp âm cũng đã được chứng minh để cải thiện khả
năng phát hiện tất cả các mục tiêu. Sử dụng các dịch chuyển Doppler để tiếp tục
tăng cường phát hiện các mục tiêu di động với bán kính và tốc độ khác nhau cho
phép phát hiện tốt tất cả các mục tiêu.
9
c) Tìm kiếm và cứu nạn
Các radar SCANTER 5102 là tuyệt vời cho mục đích tìm kiếm và cứu nạn
do được áp dụng nhiều công nghệ và tính năng mới nên nó có thể tìm kiếm và
cứu nạn (SAR) trong những điều kiện thời tiết xấu, và đặc biệt có thể cung cấp
vị trí và thời gian bị nạn một cách tốt nhất. Do đó , sẽ hạn chế đến mức thấp nhất
thiệt hại về người và vật chất.
1.3. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống
1.3.1. Cấu hình toàn bộ hệ thống
Sơ đồ cấu hình thiết bị vô tuyến cơ bản trong hệ thống kiểm soát lưu thông
trên biển (VTS) được mô tả như hình 1.4
Hình1.4 Cấu hình thiết bị vô tuyến của hệ thống kiển soát giao thông trên
biển (VTS).
Từ hình trên ta thấy một hệ thống VTS cơ bản bao gồm các khối sau:
- Khối hệ thống thiết bị vô tuyến VHF (VHF Radio System) có chức năng
thực hiện trực canh liên tục trên 2 kênh là kênh 70 và kênh 16.
10
- Khối radar (Radar System) bao gồm các anten (hoạt động trên băng tần S
và X) và các máy thu phát.
- Khối sử lý dữ liệu (Data Processor)
- Khối hệ thống nhận dạng tự động (AIS System)
- Màn hình hiển thị
1.3.2. Mô tả hệ thống VTS
a) Tổng quan về hệ thống
Các đề suất về hệ thống kiểm soát lưu thông trên biển (VTS) đã được thiết
kế trên cơ sở kinh nghiệm lâu năm của chúng tôi trong ngành hàng hải và công
nghệ radar có độ tin cậy cao và thường xuyên được cập nhật để phù hợp với sự
phát triển.
Hệ thống VTS cung cấp rất nhiều thông tin khác nhau mà các tàu tham gia
lưu thông trên biển cần như hiện tượng tắc nghẽn, một tuyến đường hẹp vv. Hệ
thống VTS cung cấp các dịch vụ hỗ trợ chuyển hướng mục tiêu nhằm đảm bảo
an toàn cho các tàu thuyền lưu thông trên biển, và radar là thành phần quan
trọng nhất. Thiết bị vô tuyến VHF và AIS được thiết kế và xây dựng là những
cảm biến chính.
Do đó, hệ thống VTS có khả năng thực hiện việc dẫn đường để đảm bảo an
toàn cho các phương tiện lưu thông trên biển.
Bằng cách kết hợp các trạm cơ sở của hệ thống AIS với hệ thống VTS trong
đó sử dụng các radar giám sát và thiết bị vô tuyến VHF như những cảm biến
chính, hệ thống VTS có thể tự động cập nhật các thông tin tiên tiến, và cung cấp
hệ thống quản lý chuyển hướng đáng tin cậy hơn cho các mạch giao thông. Hệ
thống VTS sẽ tiến hành sử lý dữ liệu thu được từ các thiết bị cảm biến radar với
hiệu suất cao và dữ liệu từ hệ thống AIS thu được từ các tàu thuyền hoạt động
trên biển trong tầm hoạt động của radar, và hình ảnh được hiển thị với độ phân
giải cao, hiển thị màu sắc để cung cấp thông tin khác nhau có hiệu quả để hỗ trợ
việc quản lý giao thông tàu.
11
Do đó, hệ thống VTS có khả năng tự động giám sát giao thông trên biển ( vị
trí , tốc độ, theo dõi, nhận dạng vvv), cảnh báo (va chạm, nhập cảnh, khu bảo
vệ, giới hạn tốc độ, vv), mô phỏng (CPA, TCPA, va chạm, ETA, vv) và các dịch
vụ phát thanh truyền hình (dự báo thời tiết, thông báo của chính phủ, vv) trực
tiếp cho các tàu tại Cảng quản lý VTS.
b) Vùng phủ sóng dịch vụ của VTS
Vùng phủ sóng của radar trong hệ thống là khoảng 20 NM nhưng nó cũng có
thể bị giảm xuống bởi đảo, đồi núi, nước biển vvv.
Vùng phủ sóng dịch vụ của VHF là xấp xỉ 20 NM và AIS là xấp xỉ 50 NM.
Nó phụ thuộc vào chiều cao lắp đặt anten.
1.3.3. Cấu trúc của hệ thống VTS tại Hải Phòng
Hệ thống quản lý giao thông tàu biển(VTS) khu vực Hải Phòng được lắp đặt
tại tòa nhà Đại diện Cảng vụ Hàng hải Hải Phòng tại Cát Hải có nhiệm vụ giám
sát, theo dõi các phương tiện thủy ra vào luồng từ khu neo Hòn Dáu đến phao
tiêu 45. Sau đây là kết cấu chính của hệ thống:
Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống VTS cho Cảng Hải Phòng
12
1.3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Thiết bị chính của hệ thống quản lý giao thông tàu biển Hải Phòng như đã đề
cập ở trên, việc kết nối và tương thích của các thiết bị là điều kiện tiên quyết để
xác định tính hiệu quả của hệ thống VTS. Khi kích hoạt hệ thống, VTS Radar sẽ
thu tín hiệu của các mục tiêu dưới dạng hình ảnh và hiển thị trên bản đồ số. Việc
Radar được tích hợp thêm ARPA cho phép cán bộ vận hành hệ thống dễ dàng
nhận diện được hướng di chuyển của các mục tiêu và đánh giá trước được nguy
cơ va chạm giữa các mục tiêu, đồng thời máy nhận dạng AIS sẽ thu và hiển thị
các thông tin từ các đài tàu trên một bản đồ số. Vì vậy các phương tiện sẽ được
giám sát một cách đầy đủ khi trong tầm hoạt động của thiết bị. Khi cần trao đổi
thông tin tới các đài tàu, hệ thống VHF sẽ sử dụng để loan báo các phương tiện.
Các tín hiệu hình ảnh Radar, AIS và thông tin liên lạc VHF sẽ được thu thập, xử
lý, hiển thị và lưu trữ bằng thiết bị ghi và lưu trữ dữ liệu S-VDR. Ngoài ra hệ
thống còn trang bị các máy tính cho phép xem lại lịch sử của các tín hiệu đã loan
báo của hệ thống.
1.3.5. Đánh giá ưu, nhược điểm của hệ thống VTS tại Hải Phòng
Ưu điểm: Việc lắp đặt các trang thiết bị nói trên đã giúp cho Cảng vụ Hàng
hải Hải Phòng mở rộng vùng bao phủ giám sát phương tiện, ngoài ra hệ thống
này còn có các ưu điểm sau:
Có khả năng giám sát sự di chuyển của các tàu và phối hợp điều tiết giao
thông có khả năng phát hiện tất cả các mục tiêu trong luồng và nhận dạng được
tất cả các mục tiêu có trang bị AIS
Có khả năng hiển thị được hướng, tốc độ, dự báo đâm va
Có khả năng vẽ và lưu vết đường đi của phương tiện trong luồng (phục vụ
cho công tác điều tra tai nạn, sự cố hàng hải
Có khả năng giám sát, nhận dạng và gửi thông tin tới các phương tiện được
trang bị AIS một cách chính xác và dễ dàng
Cho phép các giám sát viên của Cảng vụ có thể liên lạc bằng điện thoại vô
tuyến VHF, điện văn tới các phương tiện di chuyển trong luồng
13