LỜI CẢM ƠN Tác giả trân trọng cám ơn Thầy Ban chủ nhiệm Khoa Hàng hải, phòng, ban, thư viện, v.v, đóng góp, tạo điều kiện thuận lợi, giúp tác giả việc cung cấp tài liệu, số liệu, v.v, để hoàn thành luận văn Tác giả trân trọng cám ơn đến Thầy giáo Khoa Hàng hải, gia đình, bạn bè người thân động viên, đóng góp nhiều ý kiến quý báu tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn thời hạn Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Nguyễn Minh Đức, thầy hướng dẫn, bảo tận tình chu đáo suốt thời gian tác giả thực luận văn theo học Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Mặc dù tác giả cố gắng trình thực viết đề tài, với nội dung lớn, việc thu thập xử lý tài liệu nhiều thân hạn chế định, khó tránh khỏi khiếm khuyết Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến xây dựng thầy, bạn sinh viên để luận văn ngày hoàn chỉnh Tác giả xin trân trọng cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn riêng hướng dẫn TS Nguyễn Minh Đức Các nội dung nghiên cứu, kết luận văn trung thực chưa công bố hình thức trước Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hải phòng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU ix Tính cấp thiết đề tài ix Mục đích việc nghiên cứu đề tài xi Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài xii Phương pháp nghiên cứu .xii Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .xiii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU RADAR : Radio Detection And Ranging VRM : Variable Range Marker EBL : Electronic Bearing lines SHM : Ship Heading Maker RM : Range Marker RDD : Rudder RPM : Revolutions per minute HDG : Ship Heading SOG : Speed over ground COG : Course over ground RACON : Radar Transponder Beacon PVCT : Phương vị trỏ KCCT : Khoảng cách trỏ DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng 2.1 Tên bảng Các thơng số tàu mơ hình Trang 40 Số hình 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Tên hình Mơ tả ngun lý chung Radar theo sơ đồ khối Nguyên lý đo khoảng cách Nguyên lý đo góc Sơ đồ khối ống phóng tia điện tử Các hệ trục tọa độ cho tàu biển Chuyển động tàu hệ tọa độ phẳng Các hệ trục tọa độ Giao diện điều khiển chuyển động tàu Vết di chuyển tàu ứng với góc bẻ lái 10 phải Sơ đồ khối xây dựng sở liệu Chương trình hỗ trợ thể đường bờ biển Chương trình hỗ trợ thể phao đèn tiêu hàng hải Sơ đồ khối xây dựng hình Radar Chức điều khiển Radar Đường phương vị điện tử Vòng cự ly di động Các chức hiển thị Radar Phần mềm mô hình Radar Chức phần mềm mơ hình Radar Giao diện hình Radar Chương trình thể đường bờ biển Chương trình thể phao đèn hàng hải DANH MỤC CÁC HÌNH Trang 13 39 40 41 53 53 57 57 58 59 61 62 63 65 65 66 67 68 68 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Theo số liệu thống kê, ngày vận tải đường biển chiếm khoảng 80% tổng lượng hàng hoá luân chuyển giới, riêng Việt Nam 90% Công nghiệp vận tải đường biển giới ngày phát triển với xu hướng ngày đại đa dạng Các cảng biển nước giới triệt để khai thác với quy mô cảng số lượng cảng tăng nhanh Ngày 23/06/1994 Việt Nam phê chuẩn “Công ước Quốc tế Liên hiệp quốc Luật biển 1982”, từ đến ngành hàng hải phát triển cách nhanh chóng số lượng chất lượng Chúng ta nhận thấy số lượng hàng hố xuất nhập nước ta thông qua đường biển ngày tăng Cơng nghiệp đóng tàu năm qua phát triển vượt bậc đưa Việt Nam vào danh sách nước có cơng nghiệp đóng tàu vị trí dẫn đầu giới Ngồi ra, đội ngũ thuyền viên nước ta nâng cao chuyên môn nghiệp vụ tay nghề, bạn bè giới đánh giá cao Chỉ xét vòng 10 năm qua đội ngũ thuyền viên đảm nhận khai thác tàu siêu trường, siêu trọng tuyến hàng hải lớn, điều mà trước 10 năm khơng có hay dừng mức độ sỹ quan vận hành mức thuyền viên trợ giúp Có thể nói, với trình hội nhập đất nước, ngành hàng hải góp phần khơng nhỏ vào cơng cơng nghiệp hố đại hố đất nước Điều phản ánh phần trình tăng trưởng kinh tế nước ta thời gian gần Bên cạnh thấy, để đáp ứng nhu cầu cơng việc đòi hỏi sinh viên trường nắm vững lý thuyết thành thạo công việc thực hành mà công việc thực hành cơng tác thường xun xác định vị trí tàu Cơng tác xác định vị trí tàu thường xun xác giúp tàu theo hải trình tính tốn Chính điều mà đòi hỏi sinh viên cần phải thực hành cơng tác xác định vị tri tàu thường xuyên công tác thực hành phải sát với yêu cầu thực tế cơng việc Qua khảo sát, tìm hiểu đánh giá, sinh viên sau tốt nghiệp đơn vị cơng tác nhiều lúng túng, khơng sinh viên nhiều thời gian làm quen, học hỏi lại để thực công việc liên quan đến thao tác hải đồ, sử dụng ẩn phẩm hàng hải, hay xác định vị trí tàu địa văn… Điều chứng tỏ kỹ thực hành sinh viên ghế nhà trường thiếu Như để góp phần cơng sức cơng tác đó, tác giả muốn xây dựng phần mềm mơ hình RADAR phục vụ cơng tác học tập thực hành môn Địa văn cho sinh viên Khoa Hàng hải Để từ sinh viên học tập nghiên cứu, thực hành công tác xác định vị trí tàu nhanh chóng xác Tình hình thực tế -Thực trạng phòng thực hành Tại khoa Hàng hải – Trường Đại học hàng hải Việt Nam có phòng thực hành Hải đồ phòng thực hành Radar Nhưng số lượng sinh viên lớn, nhu cầu thực hành cao, sở vật chất chưa thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu thực hành sinh viên Nhiều nội dung thực hành sinh viên giới thiệu mà không thực hành thiếu dụng cụ, hải đồ hay ấn phẩm hàng hải.Dụng cụ, tài liệu, ấn phẩm sử dụng phòng thực hành thiếu nhiều số lượng, chất lượng, chưa chủng loại yêu cầu, dẫn đến nhiều nội dung, kỹ thực hành không hướng dẫn cụ thể, nhiều kỹ giới thiệu, thời gian thao tác sinh viên lâu hơn, thiếu xác -Thực trạng thực hành sinh viên Qua khảo sát, tìm hiểu đánh giá, sinh viên sau tốt nghiệp đơn vị cơng tác nhiều lúng túng, khơng sinh viên nhiều thời gian làm quen, học hỏi lại để thực công việc liên quan đến thao tác hải đồ, sử dụng ẩn phẩm hàng hải, hay xác định vị trí tàu địa văn… Điều chứng tỏ kỹ thực hành sinh viên ghế nhà trường thiếu Có thể nguyên nhân sau: Ý thức học tập phận sinh viên chưa cao, nhiều sinh viên chưa thực thấy tầm quan trọng cơng tác thực hành, hay lơ không tập trung nghe giảng hay thực yêu cầu giáo viên hướng dẫn Việc bố trí thời gian thực hành chưa hợp lý, nhiều nhóm bố trí thực hành nội dung lý thuyết phần thực hành chưa dạy Phương pháp giảng dạy hướng dẫn thực hành chưa thực thống nhất, phù hợp hiệu Đa số giáo viên tham gia giảng dạy hướng dẫn thực hành theo phương pháp trực quan hướng dẫn kinh nghiệm thực tiễn chính, chưa thống quy trình hướng dẫn cụ thể dùng chung cho giáo viên, kết sinh viên nắm bắt triển khai vấn đề khơng thống nhất, có nội dung trừu tượng, hiệu Đây nguyên nhân đòi hỏi khách quan để đổi quy trình hướng dẫn thực hành Mục đích việc nghiên cứu củađề tài Bằng thực tế kiến thức trang bị trình học tập trường, thực phương châm gắn việc học tập với công tác nghiên cứu khoa học thực tiễn sản xuất, đề tài “Xây dựng phần mềm mô Radar hàng hải”được thực với mục đích: Đưa phương pháp xác định vị trí tàu kết hợp với sử dụng chức RADAR để thực hành cơng tác xác định vị trí tàu giải toán Địa văn; Nghiên cứu, xây dựng phần mềm mơ hình RADAR để phục vụ học tập thực hành môn Địa văn; Đưa tài liệu phục vụ cho giảng viên tham khảo để giảng dạy cho sinh viên; Xây dựng phần mềm mô RADAR để thuyền viên, sinh viên học tập trường sử dụng chức RADAR để phục vụ công tác xác định vị trí tàu giải tốn liên quan Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng phần mềm mơ hình RADAR, chuyển đổi sở liệu từ Hải đồ sang RADAR Từ dựa sở phương pháp xác định vị trí tàu tạo điều kiện giúp cho sinh viên có cơng cụ hỗ trợ để phục vụ học tập thực hành môn Địa văn Phạm vi chủ yếu đề tài mơ hình RADAR với đầy đủ chức để phục vụ công tác xác định vị trí tàu giải toán liên quan Phương pháp nghiên cứu Từ mục đích đối tượng nghiên cứu, đề tài thực theo phương pháp tiếp cận sở khoa học liên quan đến công tác thực hành Tác giả muốn xây dựng phần mềm mơ hình RADAR thể xác chân thực khu vực luồng TOKYO tờ hải đồ Japan W90 Để phục vụ công tác xác định vị trí tàu, sinh viên sử dụng chức RADAR để tính tốn đo đạc đến mục tiêu kết hợp với tờ hải đồ Japan W90 để nhận dạng mục tiêu để tính tốn vị trí tàu thời điểm quan trắc Sử dụng ngơn ngữ lập trình Visual Basic để xây dựng phần mềm mơ hình RADAR phục vụ học tập thực hành môn Địa văn Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Việc nghiên cứu xây dựng phần mềm mô phục vụ công tác học tập thực hành môn Địa văn giúp cho sinh viên có điều kiện thực hành cách trực quan sinh động Phần mềm mô chức RADAR cài đặt máy tính cá nhân, giúp sinh viên thực hành nhà chủ động thời gian học tập Ý nghĩa khoa học: Đề tài xây dựng phần mềm mô phục vụ công tác học tập thực hành giúp cho người học có nhìn tổng quan công việc thực hành môn Địa văn Ý nghĩa thực tiễn:Đối với sinh viên Khoa Hàng hải, kỹ thực hành sinh viên sau tốt nghiệp trường yêu cầu quan trọng Nếu kỹ 10 góp phần nâng tay nghề, bám sát thực tế công việc sau trường sinh viên Phần mềm xây dựng từ sở liệu phần mềm hỗ trợ, kết hợp với liệu đầu vào tốc độ tàu (V), Tọa độ dự đoán (λ φ), Thang tầm xa (Range), phần mềm lọc liệu để thể đường bờ phao, tiêu hàng hải thang tầm xa mặc định Phần mềm với chức khử nhiễu (Gain), điều hưởng (Tune) chức núm nút RADAR đường phương vị điện tử (EBL1, EBL2) vòng cự ly di động (VRM1, VRM2) sử dụng trỏ để tính phương vị khoảng cách trỏ (PVCT, KCCT), phần mềm thể dạng sơ đồ khối sau: Hình 3.4: Sơ đồ khối xây dựng hình RADAR Phần mềm xây dựng từ sở liệu phần mềm hỗ trợ, kết hợp với ngôn ngữ lập trình Visual Basic xây dựng chức núm nút RADAR, phần mềm thể xác khu vực luồng hàng hải TOKYO, Japan 3.4 Phần mềm thể hình radar 3.4.1.Phần thơng số nhập Thơng số nhập bao gồm thơng số vị trí tàu tại, hướng tàu thực tế, tốc độ tàu thực tế, thơng số lấy từ thiết bị hàng hải thông 69 qua đo đạc thực tế Đây sở để phần mềm mơ hình RADAR hiển thị khu vực tàu hành trình Phần thơng số nhập phần mềm mô bao gồm ô nhập liệu.Các ô cho phép người sử dụng nhập liệu tay bao gồm: -Hướng tàu HDG; -Tốc độ tàu SOG ; -Vị trí tàu chủ OWN POSITION; -Thời gian tàu chạy; 70 3.4.2.Phần chức RADAR 3.4.2.1 Các chức điều khiển Thang tầm xa Đường phương vị điện tử số Vòng cự ly di động số Đường phương vị điện tử số Vòng cự ly di động số Khử nhiễu Điều chỉnh khuếch đại Hình3.5: Chức điều khiển RADAR a Thang tầm xa 71 -Bao gồm hai nút điều chỉnh tăng (+) giảm (-) thang tầm xa cho phù hợp với điều kiện thời tiết khu vực tàu hoạt động - Độ lớn thang tầm xa hiển thị góc trái phía hình b Đường phương vị điện tử số số Đường phương vị điện tử số Đường phương vị điện tử số Hình 3.6: Đường phương vị điện tử - Phím nhấn làm xuất tắt đường phương vị điện tử số số ảnh RADAR , kết hợp với hai phím (+) (-) để xoay đường phương vị tự xung quanh tâm quét 72 - Phương vị mục tiêu liên quan đến hướng tàu , đo đường phương vị điện tử Ta quay EBL hướng thẳng vào mục tiêu , đọc giá trị góc bên trái hình c Vòng cự ly di động số số Vòng cự ly di động số Vòng cự ly di động số Hình3.7: Vòng cự ly di động - Để xuất vòng cự ly di động ta nhấn phím On off - ấn phím tăng (+) giảm (-) bán kính để di chuyển VRM tới mục tiêu Khoảng cách đo đọc góc trái phía hình d Clutter Adjust - Để khử nhiễu ta điều chỉnh phím tăng (+) giảm (-) cho phù hợp e Gain Adjust 73 - Điều chỉnh khuếch đại cho ảnh rõ nét mục tiêu ta điều chình phím tăng (+) giảm (-) 3.4.2.2 Các chức hiển thị Phương vị trỏ Khoảng cách trỏ Giá trị đường phương vị điện tử số Giá trị đường phương vị điện tử số Thang tầm xa Giá trị vòng cự ly di động số Giá trị vòng cự ly di động số Vị trí tàu thực tế Phát xung RADAR 74 Hình 3.8: Các chức hiển thị RADAR 3.5 - Vị trí tàu thực tế thể kinh độ vĩ độ tàu - Hướng tàu HDG - Tốc độ tàu SOG - STBY/TX: Phím chức chuyển đổi trạng thái tắt chuẩn bị Mơ hình chương trình mơ hình RADAR Hình 3.9: Phần mềm mơ hình RADAR Điều chỉnh thang tầm xa Điều chỉnh vòng cự ly di động số Điều chỉnh vòng cự ly di động số hai Điều chỉnh đường phương vị điện tử số 75 Điều chỉnh đường phương vị điện tử số hai Điều chỉnh tắt tạm thời hướng mũi tàu Nhập thông số hướng tàu chạy Nhập thông số tốc độ tàu Hình 3.10: Chức phần mềm mơ hình RADAR Phần hiển thịRange, VRM VRM 76 Phần hiển thị EBL EBL Phần hiển thị PVCT KCCT Hình 3.11: Giao diện hình RADAR 3.6 Chương trình thể đường bờ biển, phao đèn hàng hải 3.6.1 Chương trình thể đường bờ biển 77 Hình 3.12 Chương trình thể đường bờ biển Chương trình xây dựng để RADAR quét mục tiêu phần dải bờ biển, khu vực tàu chay qua 3.6.2.Chương trình thể phao đèn hàng hải Hình 3.13: Chương trình thể phao đèn hàng hải Chương trình xây dựng để RADAR quét mục tiêu phao đèn hàng hải, gồm phao thông thường phao hướng, phao mép luồng, phao báo nguy hiểm, phao đặc biệt… tiêu có tính đặc biệt RACON, RAMARK… 3.6.3.Khả phát triển phần mềm mô Với đầy đủ chức RADAR hàng hải , ứng dụng để giải tốn hàng hải xác định vị trí tàu từ vị 78 trí dự đốn Sau ta nhập số liệu từ vị trí dự đốn vào phần mềm, hình phần mềm thể khu vực xung quanh vị trí tàu dự đốn , từ đo đường đẳng trị tới mục tiêu địa văn, ta dùng phương pháp xác định vị trí tàu kết hợp với hải đồ có sẵn để xác định vị trí tàu Phần mềm giúp phân biệt mục tiêu hải đồ mục tiêu hình RADAR , từ lựa chọn mục tiêu để thao tác , loại trừ sai số ngẫu nhiên Do thời gian khả thực hạn chế nên phần mềm chưa thể thực hết yêu cầu để đảm bảo thực tế Tuy nhiên việc phát triển mở rộng phần mềm yêu cầu để để bạn sinh viên có điều kiện học tập thực hành tốt Các tính tốn, hình ảnh xây dựng thêm vào phần mềm mơ để phát triển hồn thiện thiết bị thực tế Việc xây dựng thêm tính tốn khác cho phần mềm đòi hỏi phải có q trình tập hợp tài liệu, nghiên cứu xây dựng Trong thời gian tới, tác giả cố gắng xây dựng bổ sung phần mềm để chương trình hồn thiện KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng chương trình mơ thể chuyển động tàu chức radar hàng hải, từ giúp sinh viên làm quen sử dụng hợp lý Radar việc dẫn tàu đảm bảo an tồn Các kết đạt sau : - Xây dựng phần mềm hệ công thức chuyển đổi liệu hải đồ giấy sẵn có sang sở liệu tương ứng cho mô Radar hàng hải 79 - Xây dựng chương trình mô Radar đầy đủ chức chủ yếu đặc điểm nhiễu tương đối sát thực tế - Xây dựng giao diện điều khiển tàu để thấy thay đổi hình radar trình tàu chuyển động, từ hiểu rõ kỹ thuật sử dụng Radar để đảm bảo an toàn hàng hải - Chương trình cài đặt chạy dễ dàng máy tính cá nhân, thuận tiện cho sinh viên việc tự học, tự tìm hiểu Tuy nhiên, điều kiện thời gian kinh phí có hạn, đề tài đưa phương pháp giải tốn dạng đơn giản hóa chứ chưa sâu vào chi tiết cụ thể Vấn đề hoàn thiện thời gian tới Kiến nghị Đề tài mở rộng việc nghiên cứu để hoàn thiện với chức rộng hơn, có giá trị lớn phục vụ công tác giảng dạy giáo viên học tập sinh viên , đồng thời làm tài liệu phục vụ cho chuyên ngành hàng hải Nâng cao trình độ khả sử dụng trang thiết bị sinh viên sau trường , giúp cho người điều khiển điều khiển tàu an toàn việc khai thác chức RADAR , làm giảm thiếu tránh tai nạn hàng hải gây tổn thất lớn tài sản người Trong thời gian tới với việc học tập nghiên cứu khoa Hàng hải , tác giả mong muốn tiếp tục phát triển đề tài với nhiều chức hữu ích giúp cho công việc học tập dễ dàng , giúp cho bạn sinh viên có mơi trường học tập đầy đủ đại Cùng với phương châm “ học đơi với hành” , tác giả mong tiếp tục nhận ủng hộ quan tâm thầy cô giáo nhà trường 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ môn Máy Điện-VTĐ, Khoa Hàng hải, trường Đại học Hàng hải Việt Nam (2014), Giáo trình Máy VTĐ 2, Hải Phòng 81 Trần Văn Lượng, Nghiên cứu xác định gió tới hạn chuyển động tàu, Luận Văn Thạc Sỹ, Mockpo, 2009 Phạm Ngọc Anh, Nghiên cứu ảnh hưởng gió tới tính điều tàu sử dụng hệ công thức cân phi tuyến mô số, Luận văn Thạc Sỹ, ĐHHH, 2012 Lê Xuân Việt, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam (2014), Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật, ĐHHH, 2014 82 ... Nghiên cứu, xây dựng phần mềm mơ hình RADAR để phục vụ học tập thực hành môn Địa văn; Đưa tài liệu phục vụ cho giảng viên tham khảo để giảng dạy cho sinh viên; Xây dựng phần mềm mô RADAR để thuyền... TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC HỌC TẬP VÀ THỰC HÀNH MÔN ĐỊA VĂN[1] 1.1.Giới thiệu RADAR hàng hải 1.1.1 Lý thuyết RADAR RADAR phương tiện vô tuyến điện... di động Các chức hiển thị Radar Phần mềm mơ hình Radar Chức phần mềm mơ hình Radar Giao diện hình Radar Chương trình thể đường bờ biển Chương trình thể phao đèn hàng hải DANH MỤC CÁC HÌNH Trang