Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.

Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận – Kiên Giang.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM PHẠM NGỌC HÀ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT DỰ ĐOÁN QUỸ ĐẠO TRƠI DẠT VÀ TÍNH TỐN TUYẾN ĐƯỜNG TÌM KIẾM TỐI ƯU CHO PHƯƠNG TIỆN GẶP NẠN TRONG VÙNG BIỂN NINH THUẬN - KIÊN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP Hồ Chí Minh – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT DỰ ĐOÁN QUỸ ĐẠO TRƠI DẠT VÀ TÍNH TỐN TUYẾN ĐƯỜNG TÌM KIẾM TỐI ƯU CHO PHƯƠNG TIỆN GẶP NẠN TRONG VÙNG BIỂN NINH THUẬN - KIÊN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Khoa học hàng hải Mã số: 9840106 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Minh Đức TS Lê Văn Ty Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Minh Đức TS Lê Văn Ty, khơng có phần nội dung chép cách bất hợp pháp từ cơng trình nghiên cứu tác giả khác Kết nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu tham khảo hồn tồn xác trung thực Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2021 Tác giả Phạm Ngọc Hà ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ Chí Minh, Viện Đào tạo sau đại học Trường Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ Chí Minh cho phép tạo điều kiện cho thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn hai Thầy hướng dẫn khoa học, PGS.TS Nguyễn Minh Đức TS Lê Văn Ty tận tình hướng dẫn, định hướng nghiên cứu giúp tơi hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cám ơn Viện Hàng hải, Bộ môn Điều khiển tàu biển, Trường Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ Chí Minh, Thầy giáo, nhà khoa học góp ý, phản biện đánh giá giúp tơi bước hồn thiện luận án Tơi xin trân trọng cám ơn động viên tạo điều kiện Trung tâm khí tượng thuỷ văn Quốc gia; Đài khí tượng thủy văn khu vực Nam bộ; Trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn Hàng hải Việt Nam (VMRCC); Cán bộ, Ban Chỉ huy tập thể Thuyền viên tàu tìm kiếm cứu nạn Trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn Hàng hải Khu vực III (Vung Tau MRCC); Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè ln động viên, khuyến khích, tạo điều kiện cho tơi suốt thời gian tơi ghiên cứu hồn thành cơng trình Mặc dù cố gắng nỗ lực q trình nghiên cứu để hồn thành luận án, hạn chế kiến thức, kinh nghiệm thời gian nên luận án cịn nhiều thiếu sót Tơi mong nhận góp ý quý iii giá nhà khoa học bạn đọc để hoàn thiện luận án cách tốt tiếp tục cho nghiên cứu sau Xin trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2021 Tác giả Phạm Ngọc Hà iii TÓM TẮT Vùng biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang (vùng trách nhiệm Vung Tau MRCC) chiếm tới 44% tổng số vụ tai nạn vùng biển Việt Nam Hiện việc ứng dụng khoa học công nghệ vào hoạt động TKCN cịn có nhiều hạn chế Qua tìm hiểu với vùng biển Việt Nam chưa có nghiên cứu tuyến đường chạy tàu tìm kiếm cứu nạn tối ưu để quét hết khu vực xác suất trôi dạt vật thể bị nạn với thời gian ngắn Các phần mềm sử dụng cơng tác TKCN (ví dụ SAROPS) phần mềm thương mại khơng biết thuật tốn liệu thời tiết mà nhà cung cấp sử dụng Đề tài nhằm xây dựng thuật toán để ứng dụng công nghệ nâng cao lực TKCN biển Trong luận án để thực việc dự đốn trơi dạt tính tốn tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho tàu tìm kiếm, NCS nghiên cứu tiến hành: Tổng hợp, tính tốn, đánh giá độ xác nguồn thơng tin gió dịng chảy khu vực biển Ninh Thuận đến Kiên Giang sử dụng cho mục đích dự đốn trơi dạt vật thể bị nạn biển; NCS phân tích so sánh độ tin cậy việc dễ dàng tiếp cận nguồn liệu, lựa chon sử dụng tin gió dạng Grib file Trường Đại học Kyoto - Nhật Bản liệu dòng chảy OSCAR Trung tâm nghiên cứu Trái đất Vũ trụ cho mục đích dự báo trơi dạt tìm kiếm vật thể bị nạn biển theo thời gian thực sau tính tốn độ lệch chuẩn Sử dụng mơ Monte Carlo kết hợp lọc Median-Filter để loại bỏ nhiễu xác định khu vực tìm kiếm xác suất 95% vật thể bị nạn trôi dạt với liệu thời tiết theo thời gian thực; NCS sử dụng phần mềm hỗ trợ Công tác TKCN (“SEARCH AND RESCUE SUPPORT SOFT), chương trình hỗ trợ theo dõi, giám sát cơng tác iv TKCN tàu tìm cứu mơ khu vực trôi dạt cho trường hợp xác định khu vực tìm kiếm vật thể bị nạn tác động gió, dịng chảy theo thời gian thực Các kết mô khu vực trôi dạt xác suất 95% cho kết phù hợp với điều kiện sóng gió theo thời gian thực tế vùng biển phía Nam Việt Nam Trên sở khu vực tìm kiếm vật thể bị nạn xác định NCS nghiên cứu, tính tốn tuyến đường chạy tàu tìm kiếm tối ưu xuất phát từ vị trí trực đến biên khu vực tìm kiếm xác định quét hết khu vực với thời gian ngắn Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hoá phương án TKCN đa hướng cho tàu tìm cứu phương án hai tàu tìm cứu phối hợp tìm kiếm Áp dụng thuật tốn BFO thích nghi, xây dựng phương án TKCN đa hướng cho tàu tìm cứu phương án hai tàu tìm cứu phối hợp tìm kiếm nhờ thuật tốn BFO có độ tin cậy cao, có khả tính toán đưa gợi ý tuyến đường tối ưu kể trường hợp điều kiện thời tiết thay đổi phức tạp; Sử dụng phần mềm mô phương án tìm kiếm cứu nạn đa hướng cho tàu SAR phương án phối hợp tìm kiếm cho hai tàu SAR có xét đến tính điều động tàu SAR cho trường hợp: - Life raft (no canopy, no drogue): Multifier: 0.057/Modifier: 0.21 kts/Dev: 240 - Life raft (canopy, w/ drogue): Multifier: 0.03/Modifier: 0.00 kts/Dev: 280 - Fishing vessel (Side-stern Trawler): Multifier: 0.42/Modifier: 0.0 kts/Dev: 480 - Fishing vessel (Vietnam): Multifier: 0.38/Modifier: 0.0 kts/Dev: 450 Kết khu vực tìm kiếm tàu SAR bao phủ hết khu vực tìm kiếm xác định phù hợp với việc tính tốn theo hướng dẫn IAMSAR Từ khóa: Tìm kiếm cứu nạn theo thời gian thực, mơ Monte Carlo, thuật tốn tìm kiếm tối ưu, thuật toán vi khuẩn v THESIS SUMMARY The southern seas of Vietnam, from Ninh Thuan to Kien Giang (Vung Tau MRCC’s responsibility), is up to 44% of the total number of accidents in the Vietnam’s sea However, the application of science and technology to SAR operation is limited and limited in use of supporting by smart solution, technology also Therefore, the study of the thesis research is applicated of science and technology in order to improve the SAR’s competence at sea There have not any studies on the optimal SAR route for SAR vessels to sweep the drifting area of the distress object with the shortest possible time The current software using in the SAR operation (eg SAROPS ) is commercial software that does not know the algorithms and reliability of weather data In this thesis, in order to carry out the drift forecasting and compute the optimal search route for the SAR vessels, the author does: Aggregate, calculate and evaluate the accuracy of wind and current information sources in the sea area from Ninh Thuan to Kien Giang for purpose of forecasting the drift of distress objects at sea; Comparative analysis of reliability, easy access to data sources, it is possible to use Grib file wind reports of Kyoto University - Japan and OSCAR current data of the Earth and Space Research for the purpose of drift forecasting and searching for objects in distress at sea in real time after calculating standard deviations; Using a Monte Carlo simulation with a Median-Filter filter to remove noise define a 95% probability search area of a drift object with real-time weather data; The author used the Search and Rescue Support Soft software, the program to support and monitor the rescue operation to simulate the drift area for scenarios and identify the search area for distress objects under the impact of real-time wind and current The simulation results of the 95% probability vi drift area show quite consistent results with the windy conditions in real time in the southern sea of Vietnam On the basis of the identified search area for distress object, the author research and calculate the optimal search route from the standby position to the edge of the specified search area and then sweep the entire area with the shortest time Develop an objective function to optimize the multi-directional design for a SAR vessel and the option for two SAR vessels to coordinate the search Applying the adaptive BFO algorithm, developing a multi-directional SAR plan for a SAR vessel and two SAR vessels coordinated base on the BFO algorithm is highly reliable, capable of calculating and suggesting the optimal route even in the case of complicated weather conditions; Developing a software using BFO algorithm, easy to use, ensures fast calculation, can be applied in actual conditions Using software to simulate the multi-directional search and rescue plan for one SAR vessels and the search coordination plan for two SAR ships taking into account the maneuverability of the SAR ship for scenarios: - Life raft (no canopy, no drogue): Multifier: 0.057/Modifier: 0.21 kts/Dev: 240 - Life raft (canopy, w/ drogue): Multifier: 0.03/Modifier: 0.00 kts/Dev: 280 - Fishing vessel (Side-stern Trawler): Multifier: 0.42/Modifier: 0.0 kts/Dev: 480 - Fishing vessel (Vietnam): Multifier: 0.38/Modifier: 0.0 kts/Dev: 450 Result: The drift area is suitable for wind, surface currents during the month The fast calculation time ensures the search planning, the convergence speed of the algorithm is guaranteed The search area of the two SAR vessels covers the specified search area appropriate to the IAMSAR manual Keywords: Real-time search and rescue Monte Carlo simulation, optimal search algorithm, Bacterial Foraging Optimization Algorithm – BFOA iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH .x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến Đề tài Luận án Mục đích nghiên cứu đề tài .8 Nội dung nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đóng góp Luận án 10 Kết cấu Luận án .10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC TÌM KIẾM CỨU NẠN 11 1.1 Cơ sở pháp lý liên quan đến hoạt động TKCN biển 11 1.1.1 Luật pháp quốc tế liên quan đến hoạt động TKCN 11 1.1.2 Các Thoả thuận quốc tế TKCN Việt Nam Quốc gia khu vực 13 1.1.3 Văn quy phạm pháp luật Việt Nam điều chỉnh hoạt động TKCN .14 1.2 Hoạt động TKCN quốc tế .15 1.2.1 Khu vực TKCN theo IMO 15 1.2.2 Tính chất tồn cầu hoạt động TKCN biển 18