Chương 1 - Tổng quan về mạng đài bờ MF trong hệ thống GMDSS Việt Nam. Chương 2 - Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu cho các đài bờ MF. Chương 3 - Các giải pháp quy hoạch mạng đài bờ MF. 5 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Chương 4 - Quy hoạch tối ƣu mạng đài MF sử dụng thuật toán di truyền.
6 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐÀI BỜ MF TRONG HỆ THỐNG GMDSS VIỆT NAM 1.1 Giới thiệu hệ thống GMDSS Tổ chức hàng hải quốc tế IMO bắt đầu đề cập về một hệ thống thông tin cứu nạn và an toàn hàng hải toàn cầu GMDSS từ năm 1973. Tuy nhiên, đến năm 1979, IMO mới tiến hành hội nghị về công tác tìm kiếm và cứu nạn hàng hải. Hội nghị này đã thông qua Công ƣớc tìm kiếm và cứu nạn trên biển SAR- 1979 với mục đích tiên quyết là thành lập một kế hoạch toàn cầu cho công tác tìm kiếm và cứu nạn trên biển.
Hội nghị cũng đã yêu cầu IMO phát triển một hệ thống thông tin cứu nạn và an toàn hàng hải toàn cầu với những qui định bắt buộc về thông tin liên lạc đảm bảo cho công tác tìm kiếm và cứu nạn đạt hiệu quả cao nhất. Bổ sung sửa đổi của Công ƣớc Quốc tế về an toàn sinh mạng con ngƣời trên biển SOLAS 74/88 đƣợc các nƣớc thành viên của IMO thông qua vào tháng 11/19 88 và có hiệu lực vào ngày 01/02/1992 [59]. Nội dung chủ yếu của bổ sung sửa đổi này là vấn đề áp dụng hệ thống thông tin an toàn và cứu nạn hàng hải toàn cầu GMDSS. Sự ra đời hệ thống GMDSS là một nỗ lực lớn lao của IMO trong quá trình thực hiện mục tiêu phát triển hoàn thiện hệ thống thông tin liên lạc phục vụ công tác cứu nạn và an toàn hàng hải toàn cầu.
Hệ thống GMDSS do Tổ chức Hàng hải Quốc tế IMO đề xƣớng và phát triển. Hệ thống GMDSS cơ bản đã đáp ứng các yêu cầu thông tin hàng hải và ngày càng đƣợc hoàn thiện. Đây là kết quả của sự hợp tác giữa IMO với nhiều tổ chức quốc tế khác có liên quan nhƣ [6]: Liên minh viễn thông quốc tế ITU; Tổ chức Thông tin vệ tinh di động quốc tế INMARSAT; Hệ thống vệ tinh trợ giúp tìm kiếm cứu nạn COSPAS - SARSAT; 7 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Tổ chức khí tƣợng thế giới WMO; Tổ chức y tế thế giới WHO… Hệ thống GMDSS có hiệu lực từng phần từ ngày 01/02/1992, có hiệu lực đầy đủ từ ngày 01/02/1999 và tiếp tục đƣợc bổ sung hoàn thiện [57]. Theo qui định trong công ƣớc SOLAS 74/78 [59], hệ thống GMDSS áp dụng cho tất cả các tàu khách và tàu hàng có dung tải 300 GT trở lên chạy tuyến quốc tế.1 Chức năng thông tin của hệ thống GMDSS SOLAS74/88 quy định, chức năng thông tin của hệ thống GMDSS bao gồm ba nhóm cơ bản: Thông tin phục vụ mục đích tìm kiếm và cứu nạn hàng hải; thông tin an toàn hàng hải; thông tin thƣơng mại và khai thác tàu.
Do đó, tất cả các tàu hoạt động trên biển là đối tƣợng áp dụng của hệ thống GMDSS phải có khả năng thực hiện các nhiệm vụ cụ thể sau [6, 59, 32]: Phát tín hiệu báo động từ tàu tới bờ bằng ít nhất hai phƣơng pháp riêng biệt và độc lập; Thu tín hiệu báo động cấp cứu từ bờ tới tàu; Phát – thu tín hiệu cấp cứu từ tàu – tàu; Phát – thu thông tin phối hợp tìm kiếm và cứu nạn; Phát – thu thông tin hiện trƣờng; Phát – thu thông tin thông tin định vị; Phát – thu thông tin an toàn hàng hải; Phát – thu thông tin liên lạc thông thƣờng; Phát – thu thông tin tàu – tàu.1 Thông tin phục vụ mục đích tìm kiếm và cứu nạn hàng hải Thông tin tìm kiếm và cứu nạn là chức năng quan trọng nhất của hệ thống GMDSS. Quy trình thực hiện thông tin tìm kiếm cứu nạn đƣợc hƣớng dẫn trong “ IAMSAR Manual” [60]. Tín hiệu báo động cứu nạn từ một tàu bị 8 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật nạn phải đƣợc báo động khẩn cấp và tin cậy tới trung tâm phối hợp cứu nạn RCC hoặc các tàu đang hoạt động trong vùng lân cận. Trung tâm RCC nhận đƣợc tín hiệu báo động cứu nạn thông qua một đài duyên hải hoặc một đài bờ mặt đất INMARSAT, trung tâm sẽ chuyển tiếp báo động cứu nạn tới đơn vị tìm kiếm cứu nạn SAR hoặc các tàu đang hoạt động trong vùng biển lân cận.
Một bức điện báo động cứu nạn phải bao gồm thông tin về số nhận dạng của tàu, vị trí tàu, tính chất bị nạn và các thông số liên quan khác. Hệ thống GMDSS đƣợc thiết kế thực hiện sự phối hợp thông tin theo ba chiều: từ tàu đến tàu, từ tàu đến bờ và từ bờ tới tàu trên tất cả các vùng biển. Nhiệm vụ này đƣợc thực hiện bằng hai phƣơng thức thông tin vệ tinh và mặt đất. Tín hiệu báo động cứu nạn từ tàu bị nạn đƣợc phát theo phƣơng thức DSC trên dải tần HF, MF hoặc VHF, khi đó, các tàu có trang bị DSC trong vùng phủ sóng của tàu bị nạn sẽ nhận đƣợc báo động này.
Một tín hiệu báo động cứu nạn thông thƣờng đƣợc thực hiện bằng thao tác nhân công và việc thực hiện xác báo cũng phải đƣợc thực hiện nhân công. Tín hiệu chuyển tiếp báo động cứu nạn từ một trung tâm RCC tới các tàu trong vùng lân cận tàu bị nạn đƣợc thực hiện bằng phƣơng thức thông tin vệ tinh và mặt đất trên các tần số quy định. Tránh báo động tới tất cả các tàu trong vùng biển rộng, chỉ chuyển tiếp báo động tới các tàu trong vùng lân cận tàu bị nạn và đƣợc thực hiện theo cách địa chỉ vùng địa lý. Nhận đƣợc chuyển tiếp báo động cứu nạn, các tàu trong vùng lân cận tàu bị nạn phải thiết lập thông tin với trung tâm RCC liên quan ngay lập tức để phối hợp tìm kiếm cứu nạn.1 minh họa tổng quan cấu trúc và phƣơng thức triển khai tìm kiếm cứu nạn trong hệ thống GMDSS [23].
9 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình 1.1 Tổng quan về hệ thống GMDSS [62] Sau khi thông tin báo động cứu nạn đƣợc nhận và chuyển tiếp, thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn đƣợc triển khai trong quá trình tổ chức phối hợp tìm kiếm cứu nạn. Thông tin phối hợp giữa các phƣơng tiện tham gia hoạt động tìm kiếm cứu nạn. Trong đó bao gồm cả thông tin giữa trung tâm RCC với ngƣời chỉ huy hiện trƣờng hoặc ngƣời điều phối tìm kiếm cứu nạn ở trong vùng xảy ra tai nạn. 10 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Phƣơng thức thông tin đƣợc sử dụng trong việc tìm kiếm cứu nạn là thoại hoặc telex hoặc cả hai.
Những thông tin này đƣợc thực hiện qua thông tin mặt đất hoặc vệ tinh tùy thuộc vào điều kiện thông tin trong vùng bị nạn. Thông tin hiện trƣờng là thông tin trực tiếp tại vùng biển diễn ra hoạt động tìm kiếm cứu nạn, thƣờng đƣợc thực hiện trên dải tần MF, VHF với các tần số quy định dành riêng cho hoạt động cứu nạn và an toàn bằng phƣơng thức thoại hoặc telex. Những thông tin này giữa tàu bị nạn với các phƣơng tiện trợ giúp tìm kiếm cứu nạn phải tuân thủ theo quy trình trợ giúp cho tàu bị nạn và ngƣời bị nạn. Máy bay khi tham gia tìm kiếm cứu nạn có thể sử dụng tần số 3023kHz, 4125kHz, 5680kHz và cũng có thể đƣợc trang bị thiết bị thông tin ở tần số 2182 kHz và 156.8 MHz hoặc các tần số lƣu động hàng hải khác [6, 23].2 Thông tin an toàn hàng hải Thông tin an toàn hàng hải MSI phát các bản tin thiết yếu về hàng hải, thời tiết, khí tƣợng và các thông tin quan trọng khác.
Thông tin an toàn hàng hải có ba loại cơ bản sau: Thông tin liên quan đến tìm kiếm cứu nạn trên biển. Loại thông tin này đƣợc cung cấp từ các trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn (RCC/MRCC); Thông tin dự báo, cảnh báo thời tiết, khí tƣợng, thủy văn (MET). Các thông tin này đƣợc cung cấp từ các tổ chức quốc tế cũng nhƣ các đơn vị thành viên có liên quan IHO, WMO; Thông tin an toàn hàng hải khác (NAV), nhƣ các thông tin liên quan đến luồng lạch, băng trôi, tu chỉnh hải đồ, hiệu chỉnh các hệ thống dẫn đƣờng, công trình triển khai trên biển, tập trận, cƣớp biển,… Những thông tin này đƣợc cung cấp bởi các tổ chức quốc tế hoặc các đơn vị thành viên liên quan đến bảo đảm an toàn hàng hải. 11 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Trong hệ thống GMDSS, thông tin an toàn hàng hải là dịch vụ đƣợc phát toàn cầu (WWNWS) bởi 3 hệ thống [6, 23]: Hệ thống NAVTEX quốc tế: phát thông tin an toàn hàng hải qua hệ thống các đài phát sóng trung 518 kHz; Hệ thống SafetyNET: phát thông tin an toàn hàng hải qua dịch vụ EGC của hệ thống INMARSAT C; Hệ thống HF NBDP chế độ FEC: phát thông tin an toàn hàng hải cho vùng biển xa không phủ sóng bởi INMARSAT.
Yêu cầu trang bị máy thu thông tin an toàn hàng hải là bắt buộc đối với đài tàu trong hệ thống GMDSS, với sự kết hợp linh hoạt các loại thiết bị sau : Máy thu NAVTEX tần số 518 kHz và 490 kHz; Máy thu EGC (dịch vụ tích hợp trong hệ thống INMARSAT - C); Máy thu dải sóng HF có phƣơng thức NBDP chế độ FEC. Trong kế hoạch tổng thể nhằm đại hóa hệ thống GMDSS, dịch vụ thông tin mới NAVDAT đã đƣợc nghiên cứu triển khai. Hệ thống NAVDAT sử dụng tần số 500 kHz, đây là tần số đang đƣợc sử dụng cho các bức điện cứu nạn và tất cả các băng thông có sẵn trong dải tần số NAVTEX từ 490 kHz † 518 kHz. Tƣơng tự nhƣ NAVTEX, hệ thống NAVDAT phát – thu tự động thông tin an toàn, an ninh hàng hải bằng phƣơng thức điện báo in chữ trực tiếp băng hẹp NBDP trên dải tần 495 † 518 kHz và một số tần số khác.
Hệ thống NAVDAT có thể hoạt động trong dải tần NAVTEX nhờ áp dụng phƣơng thức tái sử dụng tần số. Tốc độ dữ liệu của hệ thống NAVDAT cao hơn NAVTEX, giá trị thực tế vào khoảng 12 † 18 kbps với máy phát NAVDAT 500 kHz , 10 ÷ 15KHz với máy phát NAVDAT HF, tỷ lệ mã hóa từ 0.75 so với tốc 12 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật độ dữ liệu của NAVTEX chỉ đạt 0.