Cách sử dụng hải đồ điện tử

CHO ĐỘI TÀU BIỂN VẬN TẢI NỘI ĐỊA VIỆT NAM

K.S Phạm Anh Tuấn

Khoa Hàng hải-ĐH Giao thông vận tải Tp. HCM

Email:

Tóm tắt: Trên các tàu biển nội địa Việt Nam hiện tại thì chưa bắt buộc phải trang bị hệ thống hiển thị hải đồ điện tử và thông tin hàng hải [ECDIS]. Hầu hết các chủ tàu cũng không tự trang bị vì chi phí của ECDIS vẫn còn quá đắt. Tuy nhiên xét về tiện ích, hiệu quả sử dụng thì các tàu nội địa Việt Nam cũng nên được trang bị hệ thống hiển thị hải đồ điện tử và thông tin hàng hải đơn giản ECS với giá thành phù hợp mà hiệu quả cũng không thua kém ECDIS. Dựa trên các trang bị có sẵn ở trên tàu kết hợp với máy tính cá nhân và phần mềm hiển thị hải đồ và thông tin hàng hải miễn phí Seaclear, ta có thể xây dựng, thiết lập một hệ thống hiển thị hải đồ điện tử và thông thi hàng hải đơn giản [ECS] phù hợp với nhu cầu sử dụng của các tàu biển nội địa Việt Nam.

Abstract:  In Vietnam, the domestic seagoing vessels is not required to equip the Electronic Chart Display and Information System [ECDIS]. Almost owners have not equipped with ECDIS by themselves because the cost of ECDIS is still too expensive. However, in terms of usability, efficiency, the Vietnamese domestic seagoing vessel should also be equipped with a simple electronic chart and navigation information display system [ECS] with reasonable price but the effective is not less than ECDIS. Base on the availiable equipment on vessel currently combined with personal computers and free Seaclear software to display electronic chart and normal information, we can build, set up a system displaying the electronic charts and simple navigation information [ECS] in accordance with the needs of the Vietnamese domestic seagoing vessel.

Tứ khóa: hải đồ điện tử, thông tin hàng hải, hệ thống hiển thị hải đồ và thông tin hàng hải.

GIỚI THIỆU

Với mục đích nâng cao an toàn, giải phóng sức lao động, nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường trong ngành Hàng Hải, đã có rất nhiều thiết bị hỗ trợ Hàng Hải hiện đại ra đời và phát triển như Radar, GPS, AIS, v.v.. Ngoài ra, không thể không kể đến “Hệ thống hải đồ điện tử” [ECS- Electronic Chart System] và “Thiết bị hiển thị hải đồ điện tử và thông tin hàng hải” [ECDIS-Electronic Chart Display and Information System], gọi tắt là thiết bị ECDIS.

Hiện nay việc trang bị ECDIS là bắt buộc đối với một số loại tàu khách, tàu Tanker, tàu hàng bách hóa… chạy tuyến quốc tế theo như yêu cầu tổ chức hàng hải quốc tế - IMO [quy định trong chương V của SOLAS].

Hệ thống ECS không nằm trong danh sách bắt buộc phải trang bị. Tuy nhiên ECS cũng có các rất nhiều tiện ích trong việc hỗ trợ Hàng hải giống với ECDIS nên cũng được dùng rất phổ biến trên thế giới. Để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của IMO đưa ra thì chi phí để trang bị ECDIS là rất đắt tiền. Trong khi đó ECS với các tính năng tương tự nhưng có chi phí rẻ hơn rất nhiều.

Theo quy định của Việt Nam thì các tất cả các loại tàu vận tải tuyến nội địa chưa bắt buộc phải trang bị ECDIS hay ECS. Tuy nhiên với các đặc điểm, tính năng ưu việt của ECDIS và ECS thì việc trang bị trên các tàu vận tải nội địa là hết sức cần thiết nhằm giúp nâng cao an toàn hàng hải, và bảo vệ môi trường.

Việc trang bị ECDIS trong tương lai sẽ phụ thuộc vào khả năng tài chính của mỗi chủ tàu và quy định của Quốc gia. Tuy nhiên ngay từ bây giờ thuyền viên nên được làm quen và sử dụng các tiện ích mà hệ thống ECDIS mang lại mà không nhất thiết phải làm việc trực tiếp với ECDIS mà có thể thông qua ECS.

ECS có thể được xây dựng dựa trên các thiết bị có sẵn trên đội tàu vận tải nội địa kết hợp với các phần mềm miễn phí và máy tính cá nhân nên giá thành rất rẻ.

Với mong muốn giúp cho đội tàu vận tải nội địa trang bị được thiết bị hiển thị hải đồ điện tử và thông tin hàng hải đơn giản, chi phí thấp. Thuyền viên Việt Nam có cơ hội tiếp xúc làm quen với các tính năng của hệ thống hải đồ điện tử. Đề tài này sẽ nghiên cứu ứng dụng phần mêm SeaClear kết hợp với các thiết bị có sẵn trên tàu để xây dựng hệ thống hiển thị hải đồ điện tử và thông tin hàng hải đơn giản ECS.

1. LÝ THUYẾT

1.1.    Hệ thống hiển thị hải đồ và thông tin hàng hải  [Electronic Chart Display and Information System-ECDIS]

Theo IMO, thiết bị ECDIS được định nghĩa như sau:

Hệ thống hiển thị và thông tin hải đồ điện tử [ECDIS] nghĩa là hệ thống thông tin hàng hải, mà có sự chuẩn bị dự phòng chu đáo, có thể được chấp nhận khi tuân theo yêu cầu cập nhật hải đồ theo điều 19 và 27 chương V của SOLAS. Bằng cách hiển thị lựa chọn các thông tin từ hệ thống hải đồ điện tử [SENC] với thông tin vị trí, thông tin hàng hải từ những thiết bị hàng hải để hỗ trợ cho người đi biển trong việc lập kế hoạch hành trình, quản lý hành trình, và hiển thị các thông tin hàng hải liên quan nếu cần thiết [nghị quyết A.817 [19] của IMO].

Hình 1: Sơ đồ khối của một thiết bị ECDIS

Với những tiêu chuẩn khắt khe đã được thông qua thì ECDIS thật sự là một hệ thống thiết bị hỗ trợ rất hiệu quả cho Hàng Hải từ đó nâng cao an toàn, giảm thời gian lao động cho thuyền viên, nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường.

Hình 2. Tiện ích của ECDIS hoặc ECS

Tuy nhiên: để thỏa mãn tiêu chuẩn của IMO về ECDIS thì thiết bị của hệ thống phải được trang bị rất nhiều theo tiêu chuẩn, các thiết bị ngoại vi phải được trang bị đầy đủ [AIS, la bàn con quay, v.v.] và có khả năng trao đổi thông tin cho thiết bị hiển thị của ECDIS. Hải đồ của hệ thống cũng phải đáp ứng tiêu chuẩn của IMO… Tất cả các vấn đề này sẽ dẫn tới chi phí trang bị hệ thống sẽ bị đẩy lên rất cao. Nhiều chủ tàu sẽ không trang bị hệ thống này vì hiện tại các quy định của Việt Nam chưa bắt buộc.

1.2.    Hệ thống hải đồ điện tử [Electronic Chart System-ECS]

ECS là hệ thống thông tin hàng hải hiển thị bằng điện tử vị trí tàu và dữ liệu có liên quan hải đồ hàng hải và thông tin hải đồ từ cơ sở dữ liệu ECS thể hiện trên màn ảnh, nhưng không đáp ứng tất cả yêu cầu của IMO về ECDIS và không thỏa mãn tất cả các yêu cầu trong chương V của SOLAS về trang bị hải đồ. Nó có thể sử dụng hoặc với ENCs, RNCs chính thức hoặc dữ liệu hải đồ khác được sản xuất riêng biệt và có chức năng tương tự ECDIS. [ISO 19379]

1.3.    Hải đồ điện tử dùng cho ECDIS và ECS

1.3.1.           Hải đồ Raster

Hải đồ Raster là hình ảnh [hình chụp] của hải đồ giấy thông thường vẫn sử dụng. Trên hải đồ Raster có chứa đầy đủ các thông tin theo tiêu chuẩn của hải đồ giấy thông thường. Chỉ khác là hình ảnh trên hải đồ Raster có thể phóng to thu nhỏ nhờ vào tiện ích của phần mềm hiển thị, còn hải đồ giấy thì không.

1.3.2.      Hải đồ Vector

Khác với hải đồ Raster, hải đồ Vector được xây dựng theo phương pháp thu thập các thông số của các yếu tố như đường bờ, mục tiêu bờ, thông tin độ sâu… tất cả các dữ liệu đó tập hợp thành cơ sở dữ liệu số và lưu giữ theo các lớp dữ liệu. Vì thế khi hiển thị thì các lớp dữ liệu này có thể được chọn lựa cho hiển thị hoặc không vì vậy không gây rối loạn như hải đồ Raster.

2. ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH SEACLEAR CHO ĐỘI TÀU NỘI ĐỊA VIỆT NAM

2.1.    Cấu trúc hệ thống

Về cơ bản để có một thiết bị hiển thị hải đồ và thông tin hàng hải [ECDIS] hoặc hệ thống hải đồ điện tử [ECS] chúng ta phải có 3 yếu tố

[1] Thiết bị hiển thị

[2] Chương trình hiển thị [giao diện người dùng]

[3] Thông tin/dữ liệu hiển thị [hải đồ, thông tin, dữ liệu hàng hải…]

2.2.    Thiết bị hiển thị

Ngày nay với việc phổ biến của các thiết bị máy tính cá nhân [Laptop], máy tính để bàn [Desktop] thì hầu hết trên các tàu đều đã được trang bị sẵn các máy tính hoặc các thuyền viên trên tàu cũng đã tự trang bị cho mình nhằm phục vụ mục đính giải trí và hỗ trợ công việc. Bên cạnh đó chi phí trang bị máy tính ngày nay đã giảm rất mạnh nên việc trang bị mới cũng không mất nhiều chi phí. Trên máy tính có trang bị sẵn các cổng kết nối, việc này cho phép nhận các dữ liệu hàng hải liên quan từ các thiết bị ngoại vi để hiển thị ra màn hình máy tính.

2.3.    Chương trình hiển thị

2.3.1.           Giới thiệu chung

Hiện tại đã có rất nhiều phần mềm/ chương trình hiển thị hải đồ điện tử và thông tin hàng hải được xây dựng và cung cấp miễn phí với độ chính xác đã được xác nhận thực tế. Có thể kể ra một số chương trình như sau:

-           Global Navigation Software Co

-           Maptech Raster Chart Software

-           The CAPN Raster Chart Software

-           GPSNavX

-           Fugawi Marine ENC Software

-           Caris Easy View

-           SeaClear

-           PolarView

-           Memory Map

-           Bluewater Racing

-           ScanNav

-           OpenCPN

-           EarthNC Online Viewer

-           Tiki Navigator

-            

2.3.2.           Phần mềm Seaclear

* Giới thiệu chung về SeaClear:

- Searclear là phần mềm miễn phí. Người dùng có thể download tại website: //www.sping.com/seaclear/

-     SeaClear là một phần mềm dùng để hiển thị hải đồ hoặc bản đồ trên máy tính cá nhân, phần mềm này tương thích với các hệ điều hành Windows 2000, XP, Vista, Win 7, Windows NT, Window 98, Window ME. SeaClear cũng hiển thị các thông tin hàng hải khác như vị trí hiện tại của tàu, tốc độ tàu, hướng  và một số thông tin hàng hải khác nếu máy tính của người dùng có kết nối với thiết bị xác định vị trí [GPS]. Hải đồ được bố trí phù hợp với sự hiển thị và có thể tự động chuyển đổi hải đồ nếu cần thiết. Vết di chuyển của tàu có thể được lưu thành file để có thể xem lại sau này ngoài ra chương trình có thể cho phép lưu lại các sự kiện tự động hoặc chọn lựa. Seaclear cho phép người dụng thiết lập tuyến hành trình, thiết lập điểm chuyển hướng để hỗ trợ cho việc hàng hải với số lượng không giới hạn. SeaClear được thiết kế mới mục đích dùng cho hàng hải.

* Đặc điểm chính của SeaClear và các yêu cầu về thiết bị ngoại vi.

-     SeaClear  có thể chạy trên hầu hết các máy tính cá nhân sử dụng hệ điều hành Windows từ 95 trở về sau, không có bản chạy trên hệ điều hành Linux.

-     GPS:  Để SeaClear kết nối được với  GPS thì thiết bị GPS phải có khả năng xuất tín hiệu cho thiết bị bên ngoài với chuẩn tín hiệu NMEA 0183 phiên bản 1.5 hoặc cao hơn. Thực tế thì hầu hết các đời máy GPS mà có khả năng xuất tín hiệu cho máy tính cá nhân thì đều tương thích.

-     AIS: Để SeaClear kết nối được với AIS thì máy thu AIS phải có khả năng xuất tín hiệu cho thiết bị bên ngoài với chuẩn tín hiệu NMEA 0183 phiên bản 1.5 hoặc cao hơn. Khi có kết nối với AIS thì thông tin về tàu mục tiêu sẽ được hiển thị trực tiếp trên màn hình hải đồ.

-     Hải đồ: SeaClear hiển thị các loại hải đồ raster chuẩn BSB/ KAP và GEO/ NOS được xây dựng và bán rộng rãi. Tuy nhiên người dùng có thể tự xây dựng hải đồ cho chương trình bằng cách scan, chụp hình các bản đồ có sẵn sau đó chỉnh sửa định dạng cho phù hợp với chương trình.

-     Vết di chuyển của tàu: Vết di chuyển của tàu có thể được lưu lại và sử dụng lại cho lần khác hoặc gửi về công ty

-     Nhật ký: Chức năng này có thể tự động, hoặc thực hiện bằng tay để lưu lại các thông tin liên quan đến việc hàng hải.

-     Nhập/Xuất dữ liệu: SceaClear có thể nhận các dữ liệu liên quan đến tuyến hành trình, điểm chuyển hướng và vết di chuyển của tàu và đồng thời có thể xuất các dữ liệu trên cho các thiết bị ngoại vi với chuẩn tín hiệu NMEA.

-     Ngôn ngữ hiển thị: Ngôn ngữ chính là tiếng Anh, tuy nhiên người dùng có thể chuyển đổi sang ngôn ngữ khác tùy theo nhu cầu sử dụng.

2.4.    Thông tin/dữ liệu  hiển thị

2.4.1.           Xây dựng Hải đồ điện tử Raster cho Seaclear

Seaclear có tích hợp sẵn một chương trình cho phép người dùng tự xây dựng các hải đồ phục vụ cho tuyến hành trình. Đó là MapCal được tích hợp sẵn trong gói cài đặt của Seaclear. Dựa vào Mapcal người dùng có thể xây dựng các hải đồ Raster từ các file scan của các hải đồ giấy có sẵn. Tiện ích này cho phép người dùng chọn lựa hình ảnh của hải đồ, điều chỉnh các vị trí tiêu chuẩn, khai báo hệ trắc địa… và sau đó là chuyển đổi sang định dạng file tiêu chuẩn hải đồ Raster mà Seaclear sẽ hiển thị sau này.

Hình 3. Giao diện làm việc của Mapcal

2.4.2.           Các thông tin hàng hải

2.4.2.1.               Thực tế trang bị trên tàu biển tuyến nội địa

Trích dẫn yêu cầu của Bộ Giao Thông Vận Tải về yêu cầu trang bị các thiết bị hỗ trợ Hàng hải trên tàu như sau:

QUYẾT ĐỊNH CỦA BỘ TRƯỞNG BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

Ban hành Quy định về trang thiết bị an toàn hàng hải và phòng ngừa ô nhiễm môi trường biển lắp đặt trên tàu biển Việt Nam hoạt động tuyến nội địa

QUY ĐỊNH

Về trang thiết bị an toàn hàng hải và phòng ngừa ô nhiễm

môi trường biển lắp đặt trên tàu biển Việt Nam hoạt động tuyến nội địa

[Ban hành kèm theo Quyết định số 59/2005/QĐ-BGTVT ngày 21/11/2005

của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải]

Chương IV

THIẾT BỊ VÔ TUYẾN ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ HÀNG HẢI

Điều 19. Định mức trang bị

1. Thiết bị vô tuyến điện

Tàu phải được trang bị vô tuyến điện [VTĐ] theo quy định sau đây:

2. Thiết bị hàng hải

Tàu phải được trang bị thiết bị hàng hải theo quy định sau đây:

2.4.2.2.               Tín hiệu vị trí GPS tàu ta

Theo quy định của bộ GTVT thì hầu hết tất cả mọi tàu vận tải nội địa đều phải trang bị GPS hàng hải. Ngày nay hầu hết các thiết bị GPS trong hàng hải đề có khả năng xuất các tín hiệu về vị trí, hướng đi của tàu cho các thiết bị ngoại vi theo chuẩn tín hiệu NMEA. Máy tính cá nhân có thể kết nối để nhận tín hiệu về vị trí, hướng đi, tốc độ quay trở của tàu… Phầm mềm Seaclear cho phép tiếp nhận và hiển thị các thông tin này trên nền các hải đồ Raster mà người dùng đã xây dựng.

Như vậy việc kết nối GPS với máy tính và sử dụng phần mềm hiển thị hải đồ điện tử kết hợp với các hải đồ Raster do người dùng xây dựng cho phép chúng ta có một hệ thống ECS đơn giản với thông tin cơ bản là vị trí, hướng di truyển của tàu ta trên hải đồ.

Hình 4. Seaclear hiển thị Hải đồ Raster và vị trí tàu ta

2.4.2.3.              Tín hiệu AIS và thông tin tàu mục tiêu

Theo quy định của bộ GTVT thì AIS chưa bắt buộc phải trang bị trên các tàu vận tải nội địa. Tuy nhiên trên thực tế thì đã có rất nhiều tàu đã tự trang bị hệ thống này vì các tiện ích mà hệ thống mang lại.

Hiện tại thì rất nhiều lĩnh vực liên quan tới hàng hải đã và đang trang bị các thiết bị của hệ thống AIS có thể kể đến việc ứng dụng AIS của bên Bảo Đảm An Toàn Hàng Hải vào hệ thống phao dẫn luồng, hệ thống VTS, các đơn vị cung cấp dịch vụ quan sát vị trí tàu…. Tất cả các việc đó đều hướng đến mục đích là nâng cao an toàn, hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường trong hàng hải.

Để tận dụng các tiện ích mà AIS mang lại cho đội tàu nội địa thì chúng ta không cần thiết phải trang bị một thiết bị AIS có đầy đủ chức năng trên tàu. Thay vào đó chúng ta chỉ cần lắp đặt một thiết bị thu tín hiệu AIS [AIS receiver]. Thiết bị này rất nhỏ gọn, kết hợp được với hệ thống VHF trên tàu, có khả năng thu và xuất các tín hiệu AIS cho máy tính cá nhân. Thêm vào đó giá thành cũng không cao [dưới 5 triệu đồng].

Hình 5. Bộ thu tín hiệu AIS

Như vậy kết hợp giữa AIS Receiver, GPS trên tàu, máy tính cá nhân, phần mềm Seaclear và hải đồ Raster do người dùng tự xây dựng ta sẽ được một hệ thống ECS với các thông tin cơ bản về vị trí tàu ta và thông tin AIS của các tàu mục tiêu như hình 6 dưới đây.

Hình 6. Seaclear kết hợp với AIS receiver và GPS

3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

3.1.    Kiểm tra độ chính xác về vị trí của hải đồ Raster so với hải đồ giấy

Phương pháp: sau đã có được một hải đồ Raster bằng phương pháp scan ta cho Seaclear hiển thị hải đồ Raster đó lên. Tiếp theo đó ta sẽ tiến hành việc lấy vị trí ngẫu nhiên ở trên hải đồ giấy thực tế và so sánh với vị trí đó ở trên phần mềm Seaclear.

Kết quả: Độ chính xác gần như 99 % so với hải đồ giấy.

Khi độ chính xác không đạt ta có thể thực hiện lại việc Scan, dùng Mapcal để điều chỉnh cho tới khi nào đạt yêu cầu cụ thể về độ chính xác.

3.2.    Kiểm tra độ chính xác trong tuyến hành trình

Sẽ được thực hiện trong một tuyến hành trình cụ thể để phát hiện các sai sót, đánh giá tính ổn định của hệ thống.

4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1.    Kết luận

Với việc kết hợp các thiết bị có sẵn và chi phí tối thiểu chúng ta có thể tạo ra được một thiết bị ECS đơn giản nhằm mục địch hỗ trợ hàng hải, giám sát việc hàng hải an toàn của thuyền viên trong ca trực. [màn hình hiển thị có thể đặt ở buồng Thuyền trưởng, Sỹ quan khác hoặc các khu vực công cộng trên tàu]. Dữ liệu về tuyến hành trình đã thực hiện cũng có thể gửi về cty để kiểm tra…

4.2.    Kiến nghị

Để triển khai việc thực hiện vấn đề này thì phải có quá trình kiểm tra, đánh giá mức độ tin cậy, độ chính xác của thiết bị. Vì thế trước khi triển khai thực tế chúng ta phải tiến hành thử nghiệm trên các tàu cụ thể, điều chỉnh độ chính xác của hải đồ, đánh giá mức độ tin cậy của thiết bị.

Sau khi triển khai thực tế trên tàu, thì nên thiết lập một trung tâm/ trạm tu chỉnh hải đồ trên bờ sau đó gửi thông tin update hải đồ cho các tàu sử dụng tiện ích 3G đã được phủ sóng rộng khắp các khu vực biển của Việt Nam. Việc này vừa tiết kiệm chi phí vừa nâng cao độ chính xác, giảm thời gian lao động của thuyền viên.

Về lâu dài, để an toàn hàng hải được tiếp tục nâng cao thì Việt Nam nên bắt buộc tất cả các tàu hàng chạy tuyến nội địa có dung tích từ 300GT trở nên phải trang bị AIS tương tự như quy định của IMO đối với các tàu hàng chạy tuyến quốc tế.

.

Tài liệu tham khảo

-           Seaclear II manual

-           Quyết định số 59/2005/QĐ-BGTVT ngày 21/11/2005 của Bộ trưởng Bộ GTVT.

-           IMO RESOLUTION A.817 [19] PERFORMANCE STANDARDS FOR ELECTRONIC CHART DISPLAY AND INFORMATION SYSTEMS [ECDIS]

-           SOLAS chapter V.