0838 nghiên cứu quy hoạch tối ưu mạng đài bờ mf trong hệ thống gmdss việt nam luận văn tốt nghiệp

BỘGIAOTHÔNGVẬNTẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNGĐẠIHỌCHÀNGHẢIVIỆTNAM NGUYỄNTHÁIDƯƠNG NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH TỐI ƯUMẠNGĐÀIBỜ MF TRONGHỆTHỐNGGMDSSVIỆTNAM LUẬNÁNTIẾNSĨKỸTHUẬT Ngườihướngdẫnkhoahọc:1 PGS.TS.NguyễnCảnhSơn 2.PGS.TS.TrầnXnViệt HẢIPHỊNG– 2017 MỞĐẦU Tínhcấpthiếtcủađề tài Với đường bờ biển dài 3260 km, Việt Nam có vị trí địa lý trung tâm khuvực châu Á mắt xích quan trọng tuyến hàng hải huyết mạch thơng thươnggiữa Ấn Độ Dương Thái Bình Dương, châu Âu Trung Cận Đông với TrungQuốc, Nhật Bản Đầu năm 80 kỷ trước, Việt Nam xây dựng mạng lướicác đài bờ MF hệ thống thơng tin cứu nạn an tồn hàng hải tồn cầu GMDSS,đáp ứng cơng ước quốc tế phù hợp với điều kiện quốc gia Tuy nhiên, để có đượcmột hệ thống GMDSS bảo đảm cung cấp tốt dịch vụ thông tin truyền thông chongười phương tiện hoạt động vùng biển, đảo; phục vụ cơng tác quản lý điềuhành, phịng chống thiên tai, tìm kiếm, cứu nạn; an tồn, an ninh hàng hải, bảo vệ môitrường biển, thực không đơn giản Nhận thức tầm quan trọng vấn đề này,Chính phủ đưa nhiều sách nhằm bước quy hoạch, quy hoạch tối ưu hệthốngGMDSSphùhợpvớiđiềukiệnđịalý,chínhtrị,kinhtế-xãhộicủaViệtNam,đồngthời theo kịp xu hướng phát triển kinh tế công nghệ giới, định hướng phát triểncủaTổchứcHànghảiQuốctếIMO.Đểcóđượcmộtgiảiphápquyhoạchmangtínhtổngthểnhư vậy,mộtsốvấnđềcần quantâmvànghiêncứunhư sau: Thứ nghiên cứu xác định sở pháp lý, khoa học thực tiễn cho việc thiếtlậphệthốngGMDSS ThứhailàcầnphảixâydựngbộcơsởdữliệucácđàibờtronghệthốngGMDSSViệtNamchophépqu ảnlý,hoạchđịnhchiếnlượcpháttriểnlâudàivàbềnvững Vấn đề quy hoạch, lộ trình quy hoạch tiến tới quy hoạch tối ưu mạngđài bờ theo mục tiêu như: số lượng đài sử dụng nhất; đài phân bốdọc theo vùng biển, đảo cho phạm vi vùng phủ(xếp chồng) phù hợp, tính tới cơsởhạtầngsẵncóvàcácyếutốkinhtế,quốcphịnganninh, Tìnhhìnhnghiêncứu trongvàngồinước Mộtsốtàiliệu,cơngtrìnhnghiêncứukhoahọctrongvàngồinướcliênquanđếnchủđề củađềtàiluậnán đãđượccơngbốgầnđây: Cơngước,nghịquyết,hướngdẫncủaIMO:SOLAS,GMDSSmanual,Resolution A.801(19),GMDSS.1/Circ ,ResolutionA.804, KhuyếnnghịcủaITU:RecommendationRP.368-9,RecommendationRP.37211,RM.1467-1, MarcosCregoGacía (2009).“Calculation ofradioelectricalcoverageinMedi um-WaveFrequencies”.UniversitatdeVicTechnicalIndustrialEngineering DanielHumire.“MFGroundwavePropagationModellingforMaritimeNetworks” 11/2008 Quyết định số 597/QĐ - TTg ngày 30/07/1997 Thủ tướng việc phê duyệt dựán khả thi đầu tư xây dựng hệ thống đài thông tin duyên hải đến năm 2000 địnhhướngsaunăm2000 Chương trình khoa học cơng nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 19962000(KC.10) Đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước: “Nghiên cứu ứng dụng định vị toàncầutrongngànhHàng hảiViệtNam”.Chủnhiệmđềtài: PGS.TS.TrầnĐắcSửu-1997 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: “Nghiên cứu thiết lập hệ thống thơng tin hàng hải ViệtNamtronghệthốngthơngtinantồnvàcứunạnhànghảitồncầu(GMDSS)”,TrầnXnViệt,2000 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: “Nghiên cứu đánh giá quy hoạch tổng thể hệ thống thơngtinantồnvàcứunạnhànghảitồncầu(GMDSS)”.TrươngThanh Bình,2011 Trần Xn Việt, “Cơ sở khoa học đánh giá kế hoạch tổng thể phát triển hệ thốngGMDSS”,Tạpchíkhoahọccơngnghệhàng hảisố31-2012 Báo cáo cuối kỳ: “Quy hoạch phát triển hệ thống thông tin duyên hải đến năm 2020,địnhhướngđếnnăm2030”,CụchànghảiViệtNam,Bộ giaothôngvậntải,2014 Nhậnxét: Vấn đề quy hoạch, quy hoạch tối ưu mạng đài bờ MF hệ thống GMDSS mớichỉ đề cập mức độ tổng quan, đưa tiêu chuẩn, khuyến nghị Hệ thốngGMDSS nói chung, mạng đài bờ MF nói riêng xây dựng, quy hoạch có tính đặc thùphùhợpvớiđiều kiệnkinhtế,địalývàchínhtrịcủamỗi nước Báo cáo dự án Marcos Crego Gacía trình bày việc ứng dụng phần mềmMATLAB với giao diện GUI (Graphical User Interface) tính tốn truyền lan sóng đất chocácđài phátthanh quảngbá Công cụ phầnmềm củaDaniel Humire giải pháp ATDI phát triển nhằmhướngtớithịtrườngứngdụngmơhìnhhóamơitrườngtruyềnsóngởdảitầndưới30MHz,tronglĩnhvự ctruyềnthơngdânsự vàqnsự Các cơng trình khoa học nước có liên quan đến đề tài có đề xuất,thử nghiệm cịn hạn chế Cơ sở liệu mạng đài bờ chưa thống nhất, phươngpháptínhtốncự lycácvùngthơngtinbiển cịnthủcơngvàrờirạc.Cácthamsốkỹthuậttrongphươngpháptínhtốncựlyvùngbiển A2chưađượcxemxét,đánhgiáđầyđủvềcơ sở khoa học Đặc biệt, giải pháp quy hoạch chưa thực khoa học thiếu tínhthuyết phục Do vậy, đề tài thực nhằm bước khắc phục hạn chếnêutrênvàhướngtớigiảiphápquyhoạchtốiưu cho hệ thống Mụcđíchnghiêncứu Quyhoạchtốiưu mạng đài bờMFtrong hệthốngGMDSSViệtNam Đốitượngvàphạmvi nghiêncứu Đốitượngnghiêncứu:MạngđàibờMF Phạmvinghiêncứu:MạngđàiMFtronghệthốngGMDSSViệtNam Phươngphápnghiêncứu Phươngpháp lýthuyết:Cơsởkhoahọc thiếtlậphệthống GMDSS Phươngpháp giảitích:Tínhtốn vàxâydựng phần mềmhỗtrợ Phươngphápphântích:Phântích kinhnghiệmcủacácquốcgiakhác Phươngphápmôphỏng:Đểthửnghiệm,kiểmchứng Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễn Ýnghĩakhoahọc:nghiêncứucơsởpháplý,khoahọc,thựctiễnchoviệcthiếtlậphệthống đề xuất giảiphápquyhoạch,quyhoạchtốiưumạngđàiMFtronghệthốngGMDSS ViệtNam Ýnghĩathựctiễn:LuậnánxâydựngđượcbộcơsởdữliệucácđàibờMF,phầnmềmquản lý quy hoạch, quy hoạch tối ưu mạng đài bờ MF hệ thống GMDSS ViệtNam.Giảỉ phápđềxuấtcótính mở,cóthểpháttriểnápdụngchovùngbiểnA2khác Nhữngđónggópmớicủađềtài TrêncơsởsâydựngđượcbộcơsởdữliệuchungcủacácvịtríđàibờMFViệtNam,kếthợpvớithuậtt ốnhìnhhọcquyhoạchtổngqt,sửdụngthuậttốnditruyền,luậnánđãgiảiquyếtthànhcơngmụcđíchnghiêncứu là“QuyhoạchtốiưumạngđàibờMFViệtNam”,vớikếtquảcụthể,tincậyvàđược kiểmchứngtrênmơphỏng Nộidungcủaluậnán Luậnáncóbốcụcgồmphầnmởđầu,nộidung,kếtluậnvàđược 4chương,10bảngvà62hìnhvẽminhhọa Nộidungchínhnhưsau: trìnhbàytrong122trang,với Chương1-TổngquanvềmạngđàibờMFtronghệthốngGMDSSViệtNam Chương2-XâydựngbộcơsởdữliệuchocácđàibờMF Chương3-CácgiảiphápquyhoạchmạngđàibờMF Chương4-Quyhoạch tốiưumạngđàiMFsửdụngthuật tốndi truyền CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐÀI BỜ MF TRONG HỆ THỐNG GMDSSVIỆTNAM 1.1 GiớithiệuhệthốngGMDSS 1.1.1 Chứcnăngthôngtin củahệthống GMDSS 1.1.2 HệthốngthôngtinthànhphầntrongGMDSS 1.1.3 Vùngthông tinbiểntronghệthống GMDSS 1.2 VấnđềquyhoạchhệthốngGMDSS 1.2.1 Vềquyhoạchtổngthểcủahệthống GMDSS 1.2.2 Quyhoạch hệthổngGMDSSmộtsố nước điểnhình 1.3 QuyhoạchhệthốngGMDSSViệt Nam 1.3.1 Vềvấn đềquyhoạch 1.3.2 Hệthốngđài thôngtinduyênhảiViệtNam 1.3.2.1 MạngđàibờVHF 1.3.2.2 Mạngđàibờ HF 1.3.2.3 MạngđàibờMF Việt Nam có kế hoạch phát triển hệ thống đài MF phủ tồn vùng biển A2 Theocơng bố thông tư GMDSS.1/Circ.18, hệ thống đài bờ MF Việt nam gồm 13 đàiđang hoạt động Tất đài MF đăng ký đài có vùng phủ 200 hải lý.Tuynhiêndođiềukiệnđịalý,kinhtếvàkếthừalịchsửnênmạngđàiMFtồntạimộtsốvấn đề cần nghiên cứu để phát triển hồn thiện theo định hướng đến năm 2030trongquyếtđịnhsố1054/QĐTTg Việc bố trí đài chưa thật hợp lý, nhiều khu vực đài gần Ví dụ nhưkhoảng cách từ đài Hải Phịng đến đài Móng Cái 77 hải lý, đặt bốn đài bờ MF nên khoảngcáchgiữacácđàirấtngắn,chỉtừ19÷45hảilý.Vùngphủcủacácđàinàychồnglấnnhaugâylãngp hí.Nhưvậy,cầncósựlựachọnvàphânbốmạngđàibờMFhợplýhơn Quan điểm phát triển hệ thống GMDSS Việt Nam tồn diện, có tính lịch sử,không cung cấp dịch vụ thông tin ngành hàng hải mà cịn cung cấp dịch vụ thơng tinphát triển kinh tế biển đảo; nhiệm vụ quốc phòng, an ninh, giữ vững chủ quyền Cùng vớihướngkhaitháctriệtđểcácdịchvụthơngtinvệtinhtrongthơngtinhànghải,cầncókếhoạch phát triển hợp lý hệ thống đài thông tin duyên hải sử dụng phương thức thơngtin sóng mặt đất Việt Nam khơng cần quan tâm đến cung cấp dịch vụ thông tin cho vùngbiển A4 Hệ thống đài bờ HF cung cấp dịch vụ thông tin kết hợp với INMARSAT chovùng biển A3 cần trì hoạt động đài Hải Phịng đài Hồ Chí Minh Hệ thốngcácđàibờVHFtrựccanhvùngbiểnA1hiệnnaylàmộtquyhoạchhợplý,vớiýnghĩađảmbảo thơng tin chocácvùngbiểncómậtđộtàuthuyềncao,cảngbiển,luồnglạchvàđảolớn Hệ thống đài bờ MF Việt Nam phủ sóng vùng biển A2 theo quy hoạch giai đoạntrướcnăm2010cầnđượcphânbốmộtcách hợplýhơn TrêncơsởpháplývàkếtquảphântíchđánhgiámạngđàibờtronghệthốngGMDSSViệt Nam, hướng phát triển quy hoạch chủ yếu tập trung vào vùng biển A2 Vấn đề quyhoạchmạngđàibờMFcầncóđầyđủcơsởkhoahọcvàphùhợpvớiđịnhhướngcủaChínhphủ.Giảiphápq uyhoạch,quyhoạchtốiưucầnđượcxemxétvàcólộtrìnhthựchiện.ViệtNamcầntậptrungpháttriểnquyho ạchtốiưumạngđàibờMFphùhợpđiềukiệnthựctế,tnthủcáctiêuchuẩnquốctế.Nhưvậy,sẽcóđiềukiệntậptrungnângcấp cácđàitrongquyhoạchvàcóđàidự phịngchỉcầnápdụngtiêuchuẩnquốcgia 1.4 Kếtluậnchương1 Chương trình bày khái niệm hệ thống thông tin cứu nạn vàantồnhànghảitồncầu.Trongđóchútrọngđềcậptớichứcnăngthơngtinvàcáchệthống thành phần GMDSS Cũng chương này,v ấ n đ ề v ề q u y h o c h h ệ t h ố n g G M D S S đề cập Để đưa giải pháp quy hoạch tổng thể cho hệ thống GMDSS nóichung hệ thống GMDSS Việt Nam nói riêng, vấn đề như: đặc điểm vùng biểnViệt Nam, thực trạng hệ thống GMDSS Việt Nam, đặc biệt hệ thống đài bờ (VHF,MF,HF)đãđượcnghiêncứumộtcáchchitiết.KhiquyhoạchmạnglướiđàibờMF,thơngtinmặtđất vùngbiểnA2đượcxemlàcơsởnềntảngchocácgiảiphápquyhoạch.PhươngpháptínhtốnbánkínhvùngbiểnA2 chođàibờMFđãđượctổchứcIMOquyđịnhtiêuchuẩn áp dụng Liên minh viễn thông quốc tế ITU đưa khuyến nghị hướng dẫnthựchiệncụthể.Tuynhiên,việctínhtốnhiệnnayvẫncịnthủcơngvàrờirạc,mặcdùcósử dụng hai phần mềmNOISEDATvàGRWAVEdo ITU đề xuất Trong chương tiếptheo, tác giả tập trung nghiên cứu xây dựng phần mềm tích hợp kết tính tốn thủcơng sử dụng phần mềm ITU đề xuất để xác định cự ly phủ sóng vùng biển A2.Xâydựngcơsởdữliệuchungchocácđàibờ,từkếtquảđócóthểđưaracácgiảiphápquyhoạch,quyhoạc htốiưu mạngđàibờMFtronghệthốngGMDSSViệtNam CHƯƠNG2.XÂYDỰNGBỘ CƠSỞDỮ LIỆUCÁCĐÀI BỜ MF 2.1 Tiêuchuẩnthiếtlậpvùng thông tinbiểnA2 Vùng biển A2 vùng biển nằm ngồi vùng A1 vàtrong vịng trịn có bán kính R, tâmlà vịtríđặtăng-tenthucủađàibờ.BánkínhRđượcxácđịnhchomỗiđàibờdựatrêncáckhuyếnnghịRP.368-9vàRP.372-11củaITUchothơngtin liênlạcthoạiđơnbiênJ3Evớicácđiềukiện tiêuchuẩn quyđịnhtrong bảng2.1: Bảng2.1ĐiềukiệntínhbánkínhvùngphủRchođàibờMF Tầnsố 2182kHz Băngthơng 3kHz Phươngthứctruyền Sóngđất Cơngs u ấ t p h t đ i 60W Hiệusuấtantenđài 25% S/N(RF) 9dB(voice) Côngsuấtkhaithác 8dB ĐộdựtrữPha-đing 3dB Thời * Mùa gian * (dưới công (*) Cần xác định khoảng thời gian mùa phù hợp với khu vực địa lý dựa mứcđộtạpâm.Cựlythông tinvùngbiểnA2cầnphảiđượcthẩmđịnhbằngviệcđođạccườngđộđiệntrườngthựctế Vùng biển A2 phải trực canh sóng trung tần số báo động cứu nạn sốlượng đài bờ MF đảm bảo phủ toàn vùng biển ven bờ Cơ sở tính tốn cự ly phủ sóngvùng biển A2 vấn đề quy hoạch hệ thống GMDSS cần tuân thủ tiêu chuẩn IMO,khuyếnnghịcủaITUvàphùhợpvớiđiềukiệnthựctếcủaViệtNam 2.2 Phương pháptínhbánkínhvùngphủ RchođàibờMF 2.2.1 Đặcđiểmtruyền sóngMF 2.2.2 Cơsởlýthuyếttínhtốn cự lyvùngbiểnA2 TheoquyđịnhtrongđiềuIV/2.13-S O L A S 74/88vàphụchương3– nghịquyếtA.801(19) củaIMO, bánkínhvùngphủRcủađàibờMFphụthuộcvàonhiềuthamsố: R=f(P,ht,hr,σ,𝜀′,EG) Với: - P:Vịtríđàibờ ht:độcaoanten đàitàu hr:độcao anten đàibờ 𝜀′:hằngsốđiệnmơitươngđốicủamặtbiển σ:độdẫnđiệncủamặt biển EG:cườngđộtrườngtínhiệutương đương CácthamsốP,ht,hr,σ,𝜀′cóthểxácđịnhdựatrêncáckếtquảkhảosát.Riêngcườngđộ trường tín hiệu tương đương EGcần tính tốn theo điều kiện nghị A.801vàkhuyếnnghịITU-R M.1467–1vớicácbướccụthểnhưsau: Bước1:TínhcườngđộtrườngtạpâmEN Khuyến nghị ITU-R P.372-12 phiên ITU phê chuẩn vàotháng 07 năm2015 cung cấp số liệu tạp âm ảnh hưởng tới máy thu Tạp âm tín hiệukhơng mong muốn khơng cần thiết hệ thống thơng tin, ln yếu tố hạnchếhiệu quảthôngtin Đối với anten đơn cực ngắn (h