CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VTS

1.2. Mục đích của hệ thống VTS.

VTS - Vessel Traffic Service là một hệ thống hiện đại được ứng dụng nhiều

công nghệ cao, công nghệ số giúp gia tăng độ tin cậy và khả năng điều khiển

giao thông tàu thuyền trên biển. Hệ thống này được trang bị, lắp đặt tại nhiều

cảng biển ở các quốc gia trên toàn thế giới. Các thiết bị như radar, camera theo

dõi, sóng điện từ ở tần số cực cao và hệ thống nhận dạng tự động tàu thuyền AIS

– Automatic Identification System được sử dụng để đeo bám, tìm vết về sự

chuyển động, di chuyển của các phương tiện lưu thông nhằm cung cấp thông tin

và đảm bảo an toàn hàng hải trong luồng và vùng biển được giám sát. Không

những thế thông tin hoạt động của đèn hải đăng trong khu vực lưu thông cũng

được hệ thống thông báo cho các phương tiện đang lưu hành.



Hình 1.1: Phòng điều khiển hệ thống VTS.



3



2. Cấu trúc chức năng của hệ thống VTS.

2.1. Cấu trúc của hệ thống.

Một hệ thống VTS được cấu thành từ nhiều hệ thống con như hình 1.2. Trong

những hệ thống con này sẽ được phân thành những hệ thống chính phải bắt buộc

trang bị trong một trạm VTS và những hệ thống phụ có thể có hoặc không. Hệ

thống phụ là những thiết bị có thể đã được lắp đặt rồi hoặc không cần thiết nếu

cảng biển không có yêu cầu sử dụng chức năng của thiết bị này.



Hình 1.2: Các hệ thống trong VTS



Trong đó các hệ thống chính của VTS là:

-Thiết bị vô tuyến điện .

-Hệ thống nhận dạng tự động AIS nhằm mục đích trao đổi thông tin giữa các

trạm radar nói chung.

-Hệ thống dự báo thời tiết biển .

-Hệ thống thông tin cộng đồng .

-Hệ thống quản lý thông tin .

-Hệ thống Radar.

Các hệ thống phụ có thể lắp đặt thêm dành riêng cho các dự án riêng biệt là:

4



-Hệ thống truyền hình CCTV .

-Hệ thống quang điện .

2.2. Chức năng của hệ thống.

Hệ thống VTS sẽ kết nối các trang thiết bị điện tử điều khiển lại với nhau

nhằm để truy tìm, bám vết các mục tiêu đồng thời trao đổi và tiến hành xử lý

thông tin nhận được từ các trung tâm thời tiết với tàu thuyền. Đồng thời quản lý

và giám sát hoạt động của các phương tiện lưu thông bằng công nghệ số trên dải

tần cực cao VHF và SHF.

Chức năng chính của hệ thống VTS có thể mô tả như sau:

- Phát các thông tin về di chuyển của các phương tiện hành hải, các điều kiện về

khí tượng thuỷ văn hay kế hoạch di chuyển của các phương tiện khác cùng tham

gia giao thông trong khu vực.

- Trao đổi thông tin với các phương tiện tham gia lưu thông về những vấn đề

liên quan đến an toàn như các thông báo về hàng hải, tình trạng các trang thiết bị

báo hiệu trên tuyến, các thông tin về khí tượng thuỷ văn, tình trạng lưu thông

trên toàn tuyến.

- Thông báo, điều động các phương tiện trong các trường hợp cụ thể. Cảnh báo

các phương tiện tham gia hành hải các thay đổi đột xuất trên tuyến như xác tàu

đắm,đâm va...

Trong các hệ thống VTS hiện nay thường yêu cầu bắt buộc phải có rất nhiều hệ

thống thông tin liên lạc. Chúng có thể bao gồm liên lạc điện thoại mặt đất, liên

lạc sóng cao tần và liên lạc vệ tinh. Nhưng thông thường chủ yếu dùng phương

pháp liên lạc qua hệ thống VTS.

Các chức năng trên được hệ thống thực hiện qua các hệ thống con:

Một trong những thiết bị chính của hệ thống VTS là radar sẽ được sử dụng để

phát hiện, định vị mục tiêu đang di chuyển trong khu vực và kiểm soát trên băng

tần X bằng cách phân tập tần số và phân tập thời gian. Do radar được sử dụng

5



kết hợp với một phần mềm chuyên dụng, được thiết kế dành riêng cho những

ứng dụng chuyên nghiệp như VTS, hệ thống giám sát bờ biển hay radar giám sát

bề mặt nên độ phân giải và khả năng chống nhiễu được nâng lên rất cao giúp

cho việc phát hiện các mục tiêu dù rất nhỏ và ở trong thời tiết khắc nhiệt, khó

khăn một cách dễ dàng hơn.

Hệ thống nhận dạng tự động AIS (Automatic Identification System) là hệ thống thu phát

thông tin dựa trên sóng vô tuyến VHF. AIS được thiết kế dựa theo công nghệ “Tự tổ chức

đa truy cập” (Self Organized Time Division Multiple Access – SOTDMA), nó cho phép ta

kết nối thông tin toàn cầu sử dụng cho hàng hải, hàng không,... Hệ thống được sử dụng để

ghi nhận vị trí của tàu trong một khoảng thời gian nhất định (vị trí tàu thay đổi theo thời

gian). Ngoài ra, hệ thống AIS còn cho phép truyền thông tin 2 chiều giữa tàu và bờ bằng

cách sử dụng các bản tin ngắn (short messages). AIS ngày càng trở nên quan trọng đối với

giám sát giao thông bởi các bản tin AIS cho phép xác định vị trí và xác thực các mục tiêu.

Hệ thống AIS gửi các bản tin xác định vị trí dựa trên tín hiệu thu được từ hệ thống GPS

(Global Positioning System), do vậy sự sai lệch tín hiệu GPS sẽ ảnh hưởng đến sai lệch vị trí

so với thực tế. Một yếu tố khác gây ra lỗi đối với hệ thống AIS là việc cấu hình các bộ thu

phát, các cấu hình này sẽ ảnh hưởng đến việc xác định vị trí và xác thực thông tin tàu. Các

trạm AIS được sử dụng để truyền và nhận các bản tin AIS.

Thiết bị vô tuyến điện Radio Direction Finder (RDF) thông báo hướng nhận được tín hiệu

VHF. Vì vậy, khi tàu sử dụng tín hiệu VHF, các giao điểm của các đường RDF trên màn

hình giao thông sẽ cho biết vị trí (gần đúng) của con tàu. Do vậy cung cấp cho các nhà điều

hành VTS phương tiện để có thể xác định vị trí các tàu trên màn hình hiển thị tình trạng giao

thông.

Hệ thống VHF (Very High Frequency): Phương tiện thông tin liên lạc chính giữa tàu và

bờ là sử dụng sóng vô tuyến VHF. Mỗi người điều hành VTS phải có truy cập vào kênh vô

tuyến VHF tại các kênh được quy định trong vùng quản lý. Hệ thống thông tin VHF là một

thành phần quan trọng trong hệ thống VTS. Các hệ thống thông tin VHF (VHFCOM) là

một hệ thống hoàn chỉnh và riêng biệt, có thể được tích hợp vào hệ thống VTS .

6



Thiết bị truyền hình CCTV là đưa việc sử dụng Camera – Máy ảnh Video để thu và

truyền tín hiệu đến một nơi cụ thể, trên một tập hợp giới hạn của màn hình. Thuật ngữ này

thường được áp dụng cho những người sử dụng để giám sát trong các lĩnh vực có thể cần

theo dõi như buồng lái tàu thủy, ngân hàng, sòng bạc, sân bay, cảng biển, các căn cứ quân

sự, và các cửa hàng tự trả tiền,...

Các chức năng chủ yếu khác của hệ thống bao gồm:

-Xử lý tín hiệu Video: Chức năng này thực hiện tách số đo từ tín hiệu radar .

Đầu vào là hình ảnh radar. Đầu ra là các biểu đồ và tín hiệu hình ảnh đã số hóa.

-Phần mềm giao tiếp: Chức năng này thực hiện việc loại bỏ sự trùng lặp và dữ

liệu xác thực cần thiết, chuyển đổi định dạng và chuyển đổi giao thức cho các dữ

liệu cảm biến.

-Theo dõi: Dựa trên các phép đo cảm biến, một hình ảnh giao thông phù hợp

được xây dựng. Đối với các đối tượng bị theo dõi, ít nhất cần duy trì được vị trí

thực tế và vectơ tốc độ.

-Nhận dạng: Căn cứ vào thông tin được nhập từ những người điều hành, dữ

liệu từ hệ thống hoặc AIS (nhận được từ các đối tượng mục tiêu), các đối tượng

mục tiêu sẽ được xác định với tên tàu, hô hiệu hoặc 1 văn bản chỉ định.

-Cảnh báo: Cung cấp các thông báo cho các nhà điều hành VTS về các tình

huống bất thường hoặc các tình huống có khả năng nguy hiểm.

-Định tuyến: Mỗi tàu có thể được gắn vào một tuyến xác định. Các chức năng

định tuyến cung cấp thông tin về lịch trình và các thông báo về những sai khác

so với tuyến quy định.

-Lập kế hoạch hành trình: Hệ thống duy trì kế hoạch và xác định thông tin

trong cơ sở dữ liệu DB.

-Các giao diện thông tin: Điều khiển thiết bị vô tuyến VHF và các giao diện

tín hiệu thoại với thiết bị vô tuyến. Điều khiển thiết bị vô tuyến VHF.

-Hiển thị lưu lượng giao thông (operator): Tổng quan về tình hình giao thông

thực tế.

7



Hiển thị EOS. Ghép các hình ảnh từ các Camera.

-Ghi: Các thông tin xử lý tín hiệu hệ thống được lưu trữ trên ổ cứng.

-Phát lại: Các thông tin xử lý dữ liệu hệ thống đã được ghi có thể được phát lại

cho các vị trí làm việc cần thiết để phân tích.

-Lưu trữ: Các thông tin xử lý dữ liệu hệ thống đã được ghi có thể được lưu trữ

bởi các băng từ (tape) để hổ trợ chức năng phát lại để phân tích thông tin.

-Điều khiển và giám sát: Báo cáo trạng thái hệ thống và bảo trì hệ thống.

2.3. Dịch vụ.

Dịch vụ trong hệ thống VTS này gồm có:

- 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 …

- 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 thông tin an toàn, di chuyển

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 , 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 trường



8



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.

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 nên 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 tìm kiếm và cứu hộ được gọi là SAR (Search And Rescue) 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.



3.Nguyên lý hoạt động của hệ thống .

* Sơ đồ khối của hệ thống VTS cơ bản:



9



Hệ thống gồm các khối chính như sau:



Hình 1.3: Sơ đồ khối hệ thống VTS.

Từ hình 1.3 ta thấy một hệ thống VTS cơ bản có các khối như sau:

- Khối hệ thống thiết bị vô tuyến VHF (VHF Radio System) liên tục trực canh

trên kênh 16 và kênh 70.

- Khối hệ thống Radar (Radar System) bao gồm anten và các máy thu phát.

- Khối hệ thống nhận dạng tự động (AIS system) .

- Khối xử lý dữ liệu (Data Processor) .

- Màn hình hiển thị theo dõi hoạt động của hệ thống.

*Nguyên lý làm việc của hệ thống.



10



Khi hệ thống VTS được kích hoạt , radar sẽ thu được tín hiệu hình ảnh của các

mục tiêu và hiển thị trên bản đồ số. Do radar được tích hợp thêm ARPA

(Automatic radar plotting aid - hệ thống radar tự động hiển thị) nên cán bộ vận

hành hệ thống có thể dễ dàng nhận diện được hướng di chuyển của các mục tiêu

và đoán được trước các nguy cơ va chạm có thể xảy ra giữa các mục tiêu, đồng

thời máy nhận dạng AIS sẽ thu được và hiển thị các thông tin từ các đài tàu trên

một bản đồ số. Do đó các phương tiện lưu thông sẽ được giám sát chặt chẽ trong

tầm hoạt động của thiết bị. Khi cần trao đổi thông tin với các đài tàu, hệ thống

VHF sẽ được sử dụng để loan báo các phương tiện. Tất cả các tín hiệu hình ảnh

radar, AIS và thông tin liên lạc VHF sẽ được thu thập, xử lý, hiển thị và lưu trữ

qua thiết bị ghi và lưu trữ dữ liệu trên biển S-VDR (System - Voyage Data

Recorder) . Ngoài ra hệ thống được trang bị thêm các máy tính để có thể xem lại

lịch sử của các tín hiệu đã loan báo của hệ thống.

4. Hiệu quả của hệ thống VTS tại khu vực cảng Hải Phòng.

Hệ thống quản lý hàng hải VTS luồng vào cảng Hải Phòng có tầm quan trọng

đặc biệt trong việc cải tiến cơ chế quản lý, giám sát, bảo đảm an toàn hàng hải

trong khu vực cảng Hải Phòng. Tăng cường công tác quản lý điều hành và giám

sát tàu thuyền hoạt động trên luồng, khu nước cảng.

Bảo đảm an toàn hàng hải hỗ trợ cho công tác tìm kiếm cứu hộ, cứu nạn,

ngăn ngừa các hiểm hoạ về hàng hải. Giảm đến mức thấp nhất vê tai nạn hàng

hải về gây ô nhiễm môi trường.

Đối với công tác thủ tục tàu biển ra vào khu vực được nhanh chóng, thuận

lợi, giảm phiền hà đối với các tàu và chủ tàu nước ngoài đến cảng.

Tính hấp dẫn của cảng cũng được tăng lên đáng kể đối với các nước trong

khu vực. Đặc biệt trong xu thế cạnh tranh khốc liệt những năm gần đây trong

lĩnh vực hàng hải, việc đưa hệ thống vào hoạt động sẽ làm tăng tính hấp dẫn của

hệ thống cảng Hải Phòng đối với các chủ tàu và các hãng tàu nước ngoài, tăng



11



tính cạnh tranh của hệ thống cảng tại Hải Phòng đối với các cảng khác trong khu

vực.

Hỗ trợ việc kiểm soát, tăng cường công tác bảo vệ bờ biển bảo vệ an ninh

quốc phòng trên khu vực biển phía nam thuộc chủ quyền lãnh hải trên biển của

Việt Nam, giữa vực độc lập và bảo vệ toàn vẹn lãnh thổ quốc gia 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.

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.



12



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.



CHƯƠNG 2: RADAR TRONG HỆ THỐNG VTS

1. Tổng quan về hệ thống radar hàng hải.

1.1. Khái niệm cơ bản.

Thuật ngữ “RADAR” là viết tắt của nhóm từ “ Radio Detection And

Ranging”, có nghĩa là hệ thống xác định vị trí của mục tiêu bằng cách đo cự ly

và góc phương vị nhờ vào nguyên lý sóng phản xạ.

Mục tiêu phát hiện là những vật thể vật lý bất kỳ hoặc cũng có thể là một

nhóm các vật thể có đặc tính điện từ khác biệt với đặc tính điện từ của môi

13