Kếtluậnchương3...94 Trang 10 GDTGHCGRIBHCAIMCOIMOINMARSATIPCCJITMARPOLMEPCNCSNetCDFOSCARThuậttoánditruyềnGridDefinitionTemplateGreenHouseEffectHiệuứngnhàkínhGriddedBinaryhayGeneralRegul
Tìnhhìnhnghiêncứuliênquanđếnđềtàiluậnán
Cácgiảiphápnângcaohiệuquảsửdụngnănglượngvàgiảmphátthảikhínhàkính từtàubiển
NCS đã tiến hành nghiên cứu và thống kê về các giải pháp hiện có nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính từ tàu biển Mỗi giải pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, tạo ra nhiều lựa chọn cho việc cải thiện tình hình môi trường.
- Mục đích tăng hiệu quả vận chuyển của tàu bằng việc tối ưu hóa thiết kếthânvỏđểgiảmlựccảntàu,giảmtrọnglượngtàukhông,tăngtảitrọng,…
Tăng tải trọng của tàu có thể thực hiện bằng cách thay đổi kết cấu hoặc sử dụng vật liệu nhẹ hơn để giảm trọng lượng Tuy nhiên, cần đặc biệt chú ý đến việc đảm bảo sự bền vững của tàu trong quá trình áp dụng giải pháp này.
+ Tối ưu hóa thiết kế thân tàu: Lực cản thân tàu chiếm tới 70% tiêu haocôngsuấtmáydođócảitiếnthiếtkếthântàuđemlạihiệuquảrấtlớn;
Tối ưu hóa hình dạng khí động học là việc áp dụng các công nghệ thiết kế phù hợp cho cấu trúc thượng tầng, hoặc lắp đặt thêm các cấu trúc nhằm thay đổi hướng dòng khí và lực cản Qua đó, phương pháp này giúp tăng hiệu quả năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính từ tàu.
+ Tối ưu hóa dòng theo: Tăng hiệu quả làm việc của chân vịt, giảm tiêu thụnhiênliệuvàcáchiệuứngkhôngmongmuốnnhư:ănmòn,rung,tiếngồn;
+Nănglượnggió:Đầutưnghiêncứuvàlắpđặtcáchệthốngđộnglựcdùngnăng lượnggiónhư buồm,diềuhứnggióchotàu;
+ Năng lượng mặt trời: Nghiên cứu đầu tư lắp đặt hệ thống năng lượng mặttrời(Pinmặttrời)chotàu biển;
Năng lượng hạt nhân trên tàu biển có khả năng loại trừ phát thải khí nhà kính, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, việc đảm bảo an toàn và xử lý chất thải hạt nhân là những vấn đề cần được đặc biệt chú ý.
+ Nhược điểm: Cần nhiều thời gian, chi phí rất cao và chỉ áp dụng đượctrong giai đoạnthiếtkếtàu.
Các nhà sản xuất máy tàu biển đang áp dụng nhiều giải pháp thiết kế và công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm phát thải khí nhà kính Những cải tiến công nghệ này tập trung vào việc tối ưu hóa động cơ, giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và hạn chế lượng khí thải từ tàu biển.
+ Nhược điểm: Việc cải tiến công nghệ máy mất thời gian dài, chi phí đầutưnghiêncứu,thựchiệnlớnvàchỉápdụngđượcởthờiđiểmchếtạomáych ocon tàu.
Trong lĩnh vực khai thác tàu, việc giảm tốc độ tàu và tăng kích thước đội tàu vận tải có thể giúp giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu và phát thải khí nhà kính trên mỗi đơn vị hàng hóa được vận chuyển.
Giảm tốc độ khai thác tàu có thể làm giảm khả năng cạnh tranh với các phương thức vận tải khác Đồng thời, việc tăng kích thước đội tàu phụ thuộc lớn vào cơ sở hạ tầng của luồng lạch, cầu tàu và bến cảng.
+Nhiênliệusinhhọc:Nhiênliệulỏng(Bio–methanol,Bio–ethanol,Bio
Giảiphápđượcxemlàhiệuquả,tiếtkiệmchiphíđượcngườiSỹquanHànghải áp dụng phổ biến trong quá trình khai thác, vận hành con tàu là: Tối ưu hóatuyếnđườngvàkếhoạchchạytàu,cụthể:
Hàng hải khí tượng là quá trình tối ưu hóa lộ trình di chuyển của tàu dựa trên dự báo thời tiết, tình trạng sóng và các đặc điểm kỹ thuật của tàu khi hành trình từ điểm khởi đầu đến điểm đến.
Trong điều kiện thời tiết và sóng nhất định, đường chạy tàu tối ưu phải đảm bảo an toàn cho tàu, sức khỏe thuyền viên, tiết kiệm nhiên liệu và rút ngắn thời gian hành trình Tại một chế độ máy nhất định, tốc độ tàu sẽ thay đổi tùy thuộc vào điều kiện thời tiết thực tế như độ cao và hướng sóng, gió, cùng với hướng và tốc độ dòng chảy Do đó, đường đi ngắn nhất (theo hàng hải cung vòng lớn) chưa chắc đã là đường chạy tàu tối ưu.
Lựa chọn đường đi phù hợp qua các điểm chuyển hướng giúp tàu tận dụng hoặc hạn chế ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết, từ đó giảm thời gian hành trình, tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời đảm bảo an toàn cho tàu và hành khách.
+ Ưu điểm: Luôn tính đường đi tiết kiệm thời gian nhất tới bất kỳ 1 điểmmút nào (tức là tuyến hành trình tới điểm bất kỳt r ê n 1 I s c h r o n e l à t u y ế n t ố n í t thời giannhấtđể tớiđiểmđó).
Phương pháp Ischrone có nhược điểm không thể giải quyết các bài toán thực tế như việc hạn chế tốc độ trong giai đoạn đầu để chờ điều kiện thời tiết xấu qua đi Hơn nữa, hàm mục tiêu của phương pháp này luôn hướng đến "thời gian hành trình nhỏ nhất", dẫn đến sự thiếu linh hoạt khi cần tính toán đường chạy tàu tối ưu với các mục tiêu tối ưu hóa khác.
Thực tế, giữa tốc độ tàu và mức tiêu hao nhiên liệu của tàu biển có mối liênhệtươngquan.Cụthể,khikhaitháctàuởtốcđộthấpthìlượngtiêuthụnhiênliệuthấphơnth eođólượngkhínhàkínhphátthảitừtàubiểngiảmđivàngượclại.
Trong quá trình khai thác tàu, việc trao đổi thông tin đầy đủ và chính xác giữa các bên là rất quan trọng Nhờ đó, người khai thác có thể xác định chính xác thời điểm tàu cần có mặt tại cảng, từ đó tính toán tốc độ chạy tàu phù hợp Phương pháp này giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính bằng cách cho tàu chạy với tốc độ thấp nhưng vẫn đảm bảo đến cảng đúng thời gian Đây chính là kỹ thuật tối ưu hóa tốc độ tàu theo phương pháp "just in time" để tàu đến cảng kịp lúc.
+ Ưu điểm: Tiết kiệm nhiên liệu tối đa cho tàu biển, giảm lượng khí nhàkínhphátthảitừtàuxuốngthấp nhất;
Phương pháp này có nhược điểm là cần phải duy trì thông tin liên tục và thông suốt giữa các bên trong quá trình khai thác tàu Điều này là cần thiết để tính toán khoảng thời gian dự trữ phù hợp, nhằm tránh tình trạng tàu bị phạt do đến muộn.
Cách đơn giản nhất để tối ưu hóa thời gian và tiêu thụ nhiên liệu cho tàu là lặp lại tính toán hàng hải khí tượng ở các chế độ máy khác nhau Sau đó, lựa chọn chế độ máy có thời gian tới cảng đích đáp ứng yêu cầu về thời gian chạy tàu và mức tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất Tuyến đường chạy tàu được chọn sẽ là tuyến đường hàng hải khí tượng tương ứng với chế độ máy này.
+ Ưu điểm: Xây dựng được nhiều tuyến đường hàng hải khí tượng tươngứngvớinhiều chếđộmáykhácnhau;
+ Nhược điểm: Việc áp dụng vào thực tế không linh hoạt do bài toán thựctế luôn luônthayđổi.
- Sử dụng dịch vụ tư vấn Hàng hải truyền thống, kết hợp với một số giảipháp kỹ thuậthiệncó:
Sử dụng thông tin khí tượng từ các tổ chức cung cấp dịch vụ lớn trên thế giới và các hệ thống hỗ trợ hàng hải tối ưu như Hệ thống CharCo và Hệ thống tối ưu hóa hoạt động tàu (SPOs) giúp nâng cao hiệu quả vận tải biển.
AMI Seaware Routing, Sea Planner,phần mềmthờitiếtInteractiveweathercủaClearpoint,
Ngoàira,cáckếtquảđưaratừcácdịchvụtưvấntuyếnđườngchạytàucòn chưathực sựđángtincậyvà chuẩnxác do:
+Chưatínhtoánđượcđầyđủ,chitiếtđặcđiểmđiềuđộngcủatàuvàảnhhưởng củacác yếutố thờitiết đếntàu;
+ Hầu hết chưa tính toán tới vấn đề hiệu quả nhiên liệu khi tàu thay đổi chếđộ máy;
+Chưatínhtoántớinguycơcóthểgặpphải,vídụnhư:nguycơđếnmuộn,gặpvùngthời tiếtxấu,v.v…khicácyếutốđầuvàothayđổi.
Mộtsố p h ư ơ n g p h á p t í n h t o á n t ố i ưu đ ư ợ c ứ n g d ụ n g để t í n h t o á n t u y ế n đườngchạytàu
Mục tiêu của tối ưu hóa là giảm chi phí hoặc tăng cường hiệu quả Thuật toán tối ưu là quy trình lặp đi lặp lại để so sánh các giải pháp khác nhau cho đến khi tìm ra giải pháp tối ưu hoặc chấp nhận được Hiện nay, nhiều thuật toán tối ưu đã được nghiên cứu và áp dụng hiệu quả trong các lĩnh vực khoa học, sản xuất và đời sống khác nhau.
Phương pháp tối ưu tính toán tuyến đường chạy tàu NCS sử dụng thuật toán tối ưu nhằm giảm thiểu chi phí cho tuyến đường, đồng thời đảm bảo hiệu quả hoạt động Việc áp dụng các giải pháp tối ưu này giúp nâng cao hiệu suất và tiết kiệm nguồn lực cho hệ thống đường sắt.
Một số phương pháp tối ưu được ứng dụng để tính toán tuyến đường chạytàu tốiưu:
Phương pháp quy hoạch động là một kỹ thuật hiệu quả để xác định tuyến đường ngắn nhất từ điểm khởi đầu đến điểm kết thúc trong một mạng lưới Mỗi đoạn nối giữa hai nút được gán một chi phí cụ thể, có thể là khoảng cách hoặc thời gian di chuyển Tuyến đường tối ưu được xác định là tuyến đi qua các nút và dẫn đến điểm cuối với tổng chi phí thấp nhất.
Phương pháp đàn kiến sử dụng thuật toán tối ưu đàn kiến (Ant Colony Optimization Algorithm) mô phỏng quá trình tìm kiếm thức ăn của đàn kiến Trong quá trình này, các cá thể kiến sẽ để lại một loại hóa chất đặc biệt gọi là pheromone trên đường di chuyển, giúp các cá thể khác nhận biết và có xu hướng đi theo con đường đã được đánh dấu Khi di chuyển, các cá thể có thể chọn những lối đi khác nhau để đến nguồn thức ăn, nhưng những con đường ngắn hơn sẽ tích tụ nhiều pheromone hơn, thu hút đàn kiến Qua thời gian, toàn bộ đàn kiến sẽ tập trung vào con đường ngắn nhất từ tổ đến nguồn thức ăn.
Khả năng tìm kiếm được kết quả tối ưu toàn cục của thuật toán leo đồi làtươngđối thấp.
Phương pháp GA ứng dụng thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) đểtínhtoántuyến đườngchạytàutốiưu.
Theo học thuyết Đắc Uyn, từ một quần thể ban đầu, qua quá trình biến đổi và thích nghi với điều kiện sống, một lớp con cháu mới sẽ được hình thành Các cá thể có khả năng thích nghi tốt sẽ được lựa chọn để lai tạo và phát triển, trong khi những cá thể yếu kém sẽ bị đào thải Kết quả của quá trình này là sự duy trì một lớp quần thể ban đầu, đồng thời tạo ra một lớp mới với hy vọng lớp mới sẽ có sức sống và khả năng thích nghi tốt hơn lớp cũ.
Quá trình tiến hóa diễn ra liên tục cho đến khi các hàm mục tiêu đạt được, xác định lời giải cho bài toán Mỗi thế hệ mới thường cải thiện và hoàn thiện hơn so với thế hệ trước.
1.1.2.6 Phương pháp vi khuẩn (BFOA - Bacterial Foraging OptimizationAlgorithm)[22,25]
Phương pháp BFOA ứng dụng thuật toán tối ưu dựa trên phương pháp tìmkiếmthứcăncủabầyvikhuẩn(BFOA-BacterialForagingOptimizationAlgorithm) đểtínhtoántuyếnđườngchạytàutốiưu.
ThuậttoánBFO(BacterialForagingOptimizationAlgorithm)đượcđềxuấtlầnđầuti ênbởiPassinovàonăm2002đãthuhútđượcsựquantâm củanhiềunhànghiêncứutrongnhiềunămqua.BFOA-
Thuật toán tối ưu dựa trên phương pháp tìm kiếm thức ăn của bầy vi khuẩn là một giải pháp khả thi và hiệu quả, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như điều khiển tối ưu, trí tuệ nhân tạo và dự đoán điều hòa Những ưu điểm nổi bật của thuật toán này mang lại sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất và tính chính xác của các hệ thống.
Thuật toán BFO là một phương pháp tối ưu hóa dựa trên sự tương tác của các vi sinh vật đơn giản, cho phép các phần tử trong tập hợp hoạt động tự chủ và phân tán Điều này có nghĩa là sự kém hiệu quả hoặc thất bại của một hoặc một số phần tử không ảnh hưởng đến khả năng giải quyết vấn đề của toàn bộ tập hợp, giúp các phần tử còn lại vẫn có thể tìm ra nghiệm tối ưu một cách độc lập Nhờ vào những đặc điểm này, thuật toán BFO thể hiện hiệu quả và sức mạnh vượt trội so với các phương pháp tối ưu hóa khác.
Thuật toán BFO cho phép mở rộng dễ dàng nhờ vào sự hợp tác của các cá thể thông qua liên lạc gián tiếp Điều này giúp tăng quy mô tập hợp vi khuẩn, từ đó giải quyết nhanh chóng những vấn đề phức tạp hơn.
- Thuật toán BFO chủ yếu sử dụng các công thức toán học cơ bản do đó cóthểápdụngmộtcáchđơngiản,nhanhchóngvàhiệuquảtrênmáytính;
- Thuật toán BFO khi được áp dụng không cần phải giả định về tính khả vi,hàmlồicũngnhưcácyêucầukhácvềmặttoánhọcnênthuậttoánđượcứngdụngđể giảiquyếtnhiềuvấnđềkhácnhauvềtốiưu.
Mộtsốnghiêncứuvềtínhtoántuyếnđườngchotàubiển
NCS, tổng hợp được một số công trình nghiên cứu khác nhau về việc tínhtoántuyếnđườngchotàubiểnnhưsau:
- Nghiên cứu của Tsou, Ming-Cheng & Hsueh, Chao-Kuang (2010):
The study focuses on using the ant colony optimization algorithm for planning ship collision avoidance routes This approach aims to enhance decision-making capabilities for maritime traffic management, ensuring safer navigation in busy waterways.
- Nghiên cứu của LauraWalther, Anisa Rizvanolli, Mareike Wendebourg,Carlos Jahn (2016):“Modeling and Optimization Algorithms in Ship
WeatherRouting áp dụng nhiều phương pháp như thuật toán Dijkstra, quy hoạch động, và phương pháp điều khiển tối ưu, cùng với phương pháp đường đẳng thời gian, để tối ưu hóa tuyến đường chạy theo thời tiết.
- Nghiên cứu M.D Nguyen et al (2013),Multi-Scale Automatic
- Nghiên cứu của Raphael Zaccone, Massimo Figari, Michele MartelliI(2018):“AnOptimizationToolForShipRoutePlanningInRealWeatherScen arios”,các tácgiả dựa trên các bảnđồ dự báo thời tiết,sửd ụ n g t h u ậ t t o á n tốiưuđểlậptuyếnđườngchạytàutiêuthụnhiênliệutốithiểu[26];
- Nghiêncứunăm2019củaA.P.Teixeira&C.GuedesSoares,“AISBasedShipping
Routes Using the Dijkstra Algorithm”, dựa vào dữ liệu tuyến đườngchạy tàu trên Hệ thống tự động nhận dạng (AIS) đãsử dụng thuật toánD i j k s t r a để xâydựngtuyếnđườngchạytàuantoàn[51];
- Nghiên cứu M.D Nguyen et al, ICAIS 2012, sử dụng thuật toán vi khuẩn(BFOA–
Hàm chi phí trong quá trình tránh va của tàu được xác định dựa trên thời gian hoạt động của tàu và mức độ tuân thủ các quy định về phòng ngừa va chạm giữa các phương tiện trên biển.
Nghiên cứu của Nguyễn Minh Đức và Tamaru Hitoi (2010) đã đề xuất nguyên lý cơ bản để xác định quỹ đạo tránh va cho tàu, dựa trên thông tin về mục tiêu và khu vực hành trình Phương pháp được sử dụng là quy hoạch động, áp dụng thuật toán Dijkstra.
Trong nghiên cứu của Luận văn Tiến sĩ Nguyễn Minh Đức, tác giả áp dụng thuật toán tối ưu để xác định tuyến đường tránh cho tàu, dựa trên các thông tin thu được từ thiết bị theo dõi và giám sát chuyển động tàu như GPS, Radar và AIS.
Trong nghiên cứu luận văn Tiến sĩ của Phạm Ngọc Hà, tác giả đã phát triển thuật toán BFO thích nghi nhằm tối ưu hóa tuyến đường tìm kiếm cứu nạn cho các phương tiện gặp nạn Mục tiêu của nghiên cứu là nâng cao khả năng tìm kiếm trong khu vực biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang.
NCS nhận thấy rằng các phương pháp tối ưu được sử dụng trong nghiên cứu là hiệu quả và có khả năng áp dụng cao cho các bài toán tối ưu phức tạp Những phương pháp này có thể được nghiên cứu và điều chỉnh để ứng dụng trong việc tính toán kế hoạch chạy tàu tối ưu nhiên liệu dựa trên nguyên tắc just in time.
"tàu đến cảng kịp lúc" mà NCS sẽđềcậptrongquátrìnhnghiêncứuđềtàiluậnáncủamình.
Kháiniệmvềtuyếnđườngchạytàutốiưuvàkếhoạchchạytàutốiưu
Kháiniệmtuyếnđườngchạytàutốiưu
Qd, Qc: Chi phí cho một ngày đêm tàu đỗ và tàu chạy;td,tc:Thờigiantàuđỗ,tàuchạy.
Trong khai thác vận tải biển, các công ty luôn nỗ lực rút ngắn thời gian chuyến đi để giảm chi phí Mục tiêu chính là tối ưu hóa thời gian cả chuyến đi, bao gồm thời gian chờ và thời gian di chuyển, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và giảm thiểu chi phí vận hành Việc cải thiện quy trình này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Chi phí cho một ngày chạy tàu cao hơn nhiều so với một ngày tàu đỗ, vì vậy việc lựa chọn và dẫn tàu theo lộ trình tối ưu là rất quan trọng, mang lại lợi ích kinh tế cao cho công ty.
Trong thực tế, đường đi ngắn nhất không nhất thiết là đường đi an toàn nhất hoặc tiết kiệm thời gian nhất Tính an toàn và kinh tế thường mâu thuẫn khi lựa chọn lộ trình tối ưu Do đó, việc xác định phương án di chuyển hiệu quả phụ thuộc vào điều kiện và hoàn cảnh cụ thể.
Đường ngắn nhất giữa hai điểm trên bề mặt trái đất là cung vòng lớn, hay còn gọi là đường Ôc tô Tuy nhiên, việc dẫn tàu theo cung vòng lớn không phải lúc nào cũng khả thi do nhiều lý do khác nhau.
Đường chạy tàu an toàn nhất cần đảm bảo an toàn cho con người, tàu, hàng hóa và môi trường biển Nghiên cứu cần xem xét các yếu tố an toàn như độ sâu, dòng chảy, bão gió, áp thấp và các mối nguy hiểm khác để lựa chọn hành trình chung và đường chạy tàu trên từng phân đoạn, dựa trên tuyến đường ngắn nhất đã dự tính.
Phương án lựa chọn đường đi ngắn nhất và an toàn nhất dựa trên các tuyếnhàng hải sauđây:
Đường chạy tàu được tối ưu hóa để đạt thời gian ngắn nhất và an toàn nhất bằng cách xem xét các yếu tố khí tượng thủy văn Việc điều chỉnh thời gian chạy tàu dựa trên điều kiện khí tượng thủy văn là một thách thức, đòi hỏi nghiên cứu kỹ lưỡng các dự báo và bản tin trong quá trình dẫn tàu, đồng thời kết hợp với thông tin từ dịch vụ khí tượng dẫn đường.
Tuyến đường chạy tàu tối ưu là sự kết hợp hoàn hảo của ba yếu tố: an toàn cho con người, tàu và hàng hóa, cũng như bảo vệ môi trường biển Đồng thời, tuyến đường này còn mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất cho chuyến hành trình.
Hình1.2Vídụvề1tuyếnđườngchạytàutốiưuvớiđiểmxuấtphát,cácđiểmchuyển hướngvàđiểmđến.
Quátrìnhxâydựng(thiếtlập)tuyếnđườnghànghảitốiưu,ngườiSĩquanhàngh ảicầnlưutâmtới:
- Điềukiệnkhítượng,thủyvăn(sóng,gió,dòngchảy,tầmnhìnxa,…);
- Tìnhtrạngsứckhỏecủathuyềnviên,hànhkhách,hànghóađượcchuyển chở; hợp;
Bên cạnh đó, cần cung cấp các thông tin hỗ trợ cho chuyến đi như hải đồ tuyến đường, hướng dẫn lộ trình, và tài liệu về thủy triều cũng như dòng triều, chẳng hạn như lịch và atlas.
Năm 1948, IMCO (Tổ chức Liên chính phủ Giải quyết các Vấn đề Hàng hải) được thành lập, đánh dấu bước khởi đầu cho sự phát triển của tổ chức này Đến năm 1982, IMCO chính thức đổi tên thành IMO (Tổ chức Hàng hải Quốc tế) như chúng ta biết ngày nay.
Tiêu chí hoạt động của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã trải qua sự phát triển từ "Hàng hải an toàn trên biển sạch" khi mới thành lập, đến "Hàng hải an toàn, an ninh và hiệu quả cao trên biển sạch" vào năm 1995 Sự điều chỉnh này phản ánh sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và công nghệ, trong khi vẫn giữ nguyên tiêu chí an toàn và bảo vệ môi trường Điều này đã dẫn đến việc phát triển và ứng dụng nhiều hệ thống dịch vụ thông tin hiện đại trên các tàu biển, nhằm đáp ứng đầy đủ các tiêu chí của IMO.
Nhiều thiết bị, hệ thống hỗ trợ đã trở thành hạng mục bắt buộc phải lắp đặttrêntàubiểntheoquiđịnhcủaIMO,đượctrính dẫntrong SOLAS[68],c hẳnghạnnhư:ECDIS[6, 32],INMARSATC[6,79],…
Trong quá trình thiết lập tuyến đường hàng hải tối ưu, sĩ quan hàng hải cần tham khảo thông tin từ các thiết bị buồng lái hiện đại và các yêu cầu của Công ước STCW 78/95 sửa đổi Manila 2010 Việc sử dụng các hệ thống hỗ trợ dịch vụ hàng hải như ECDIS, INMARSAT, và Hệ thống tối ưu hóa hoạt động tàu (SPOS) là rất quan trọng Ngoài ra, sĩ quan cũng cần xem xét các yếu tố như vùng mạn khô quốc tế, khu vực theo mùa, và quy định về chiều cao mạn khô tối thiểu mà tàu có thể chuyên chở hàng hóa trong những thời gian khác nhau.
“Bản đồ chiềucaomạnkhô(Loadlinechart)theoCôngướcLOADLINE1966[70].
Dựa trên thông tin đầy đủ đã thu thập, Sĩ quan hàng hải thiết lập tuyến đường hàng hải tối ưu từ cầu này đến cầu khác, bao gồm cả các khu vực có hoạt động hỗ trợ Tuyến đường này sẽ được kiểm tra và phê duyệt bởi Thuyền trưởng.
Dựa trên tuyến đường hàng hải tối ưu đã được thiết lập, Sĩ quan hàng hải có đầy đủ thông số cần thiết để dẫn tàu an toàn, bao gồm hướng đi, các khu vực nguy hiểm, dịch vụ VTS, báo cáo tàu và các khu vực cần chú ý Các yếu tố quan trọng như chân hoa tiêu (UKC), đặc điểm khu vực hàng hải, tốc độ an toàn của tàu trên từng đoạn tuyến, điểm chuyển hướng và quỹ đạo tàu sẽ được xem xét kỹ lưỡng Ngoài ra, các yếu tố thời tiết và khí tượng thủy văn như sóng, gió, dòng chảy và thủy triều cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho tàu khi di chuyển qua các khu vực nông cạn.
Kháiniệmkếhoạchchạytàutốiưu
Để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên tàu biển và giảm thiểu khí nhà kính, người sĩ quan hàng hải cần xây dựng kế hoạch vận hành tàu tối ưu cho từng đoạn tuyến đã được thiết lập Việc này đảm bảo rằng tàu hoạt động hiệu quả nhất trong suốt hành trình, góp phần bảo vệ môi trường biển.
Phương án tàu tối ưu là việc sử dụng hợp lý chế độ máy, tốc độ tàu và các đặc tính điều động trong suốt quá trình dẫn tàu theo tuyến đường đã được xây dựng trước Khi có vấn đề phát sinh như thay đổi thời tiết, kế hoạch vận hành tàu cần linh hoạt điều chỉnh để đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu quả năng lượng, góp phần giảm thiểu khí thải và chống biến đổi khí hậu Dựa trên điều kiện thời tiết mới, sĩ quan hàng hải có thể tính toán lại tuyến đường từ vị trí hiện tại để tiết kiệm nhiên liệu và thời gian hành trình hiệu quả nhất.
Tốc độ an toàn của tàu cần được các sĩ quan hàng hải điều chỉnh linh hoạt theo đặc điểm của tàu và khu vực hàng hải Việc thay đổi tốc độ phải phù hợp với thời điểm tàu di chuyển, bao gồm cả ngày và đêm, cũng như độ sâu và tình trạng khu vực nông cạn.
Việc vận hành tàu biển luôn đòi hỏi người sĩ quan hàng hải phải có phương án dự phòng và sẵn sàng thay đổi một cách linh hoạt Mối quan hệ giữa tốc độ tàu và mức tiêu hao nhiên liệu rất quan trọng: khi khai thác tàu ở tốc độ thấp, lượng tiêu thụ nhiên liệu sẽ giảm, dẫn đến lượng khí nhà kính phát thải cũng giảm Ngược lại, khi khai thác tàu ở tốc độ cao, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên, kéo theo lượng khí nhà kính phát thải từ hoạt động khai thác tàu biển cũng tăng lên.
Trong quá trình khai thác tàu, việc trao đổi thông tin đầy đủ và chính xác giữa các bên giúp người khai thác xác định thời điểm tàu cần có mặt tại cảng đến Nhờ đó, có thể tính toán tốc độ chạy tàu phù hợp để tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính bằng cách duy trì tốc độ thấp, đồng thời đảm bảo tàu đến cảng đúng hạn Đây là phương pháp tối ưu hóa tốc độ tàu và tối ưu hóa nhiên liệu bằng nguyên tắc "just in time" để tàu đến cảng kịp lúc.
Sử dụng phương pháp giảm tốc độ tàu biển không chỉ tiết kiệm nhiên liệu tối đa mà còn giảm thiểu lượng khí nhà kính phát thải Trong chương trình nâng cao hiệu quả năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính, việc xem xét giảm tốc độ tàu đang được thực hiện một cách nghiêm túc nhờ vào những lợi ích rõ ràng mà nó mang lại.
Phương pháp tối ưu hóa tuyến đường chạy tàu với nguyên tắc "just in time" yêu cầu thông tin liên tục và thông suốt giữa các bên liên quan trong quá trình khai thác tàu Điều này giúp tính toán thời gian dự trữ hợp lý, từ đó tránh tình trạng tàu bị trễ giờ.
Các yếu tố ảnh hưởng tới việc tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tốiưu
Cácyếutốthờitiết,khítượngthủyvăn
Thời tiết và khí tượng thủy văn có tác động trực tiếp đến tốc độ hoạt động của tàu Nghiên cứu này tập trung vào ba yếu tố chính: sóng, gió và dòng chảy.
Sóng biển ảnh hưởng lớn đến tốc độ tàu, chủ yếu do độ cao của sóng Các dao động như lắc ngang và bổ dọc gây cản trở lực đẩy của chân vịt, đồng thời làm tăng lực cản khi tàu phải sử dụng bánh lái liên tục để duy trì hướng di chuyển.
30%khánglực, nhưng khitốcđộtàulớn,chiếmtới60-70% toànbộkháng lực.
Mối liên hệ giữa độ cao sóng và tốc độ tàu rất quan trọng; khi tàu chạy ngược sóng, tốc độ sẽ giảm, trong khi đi xuôi sóng, tốc độ có thể tăng lên nhưng chỉ khi độ cao sóng không quá lớn Trong trường hợp sóng lớn, tốc độ tàu sẽ giảm, bất kể tàu đang đi ngược hay xuôi sóng Do đó, trong điều kiện biển động, sĩ quan hàng hải phải liên tục điều chỉnh bánh lái và giảm tốc độ để giữ ổn định cho tàu, đồng thời bảo vệ kết cấu, an toàn tàu và sức khỏe của thuyền viên.
- Gió [8, 35]: Trên biển, gió là thành phần chủ yếu tạo ra sóng bề mặt, còncác thành phần khác (sóng triều, sóng ngắn, sóng do động đất,…) thì khôngthườngxuyênvàảnhhưởngcủachúngcũngkhôngđángkể.
Mối liên hệ giữa gió và tốc độ tàu rất quan trọng, khi gió nhẹ thường làm giảm tốc độ tàu khi đi ngược gió và tăng tốc khi đi xuôi gió do ảnh hưởng của sóng Lực cản của gió đối với chuyển động tàu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ gió, tốc độ tàu, góc giữa hướng đi của tàu và hướng gió, cũng như hình dáng thân tàu và thượng tầng kiến trúc Do đó, cần xác định rõ các yếu tố này cho từng tàu cụ thể.
Ảnh hưởng của sóng, bao gồm sóng gió và sóng lừng, đối với tàu buôn là rất lớn, vượt xa tác động của gió Tuy nhiên, không thể tách rời ảnh hưởng của từng yếu tố này Gió không chỉ là nguyên nhân tạo ra sóng mà còn có mối liên hệ chặt chẽ với tốc độ, hướng gió và độ cao, hướng sóng.
Vì vậy,trong nhiều trường hợp, ảnh hưởng của gió được bao hàm luôn trong ảnh hưởngcủasóng tớitốcđộtàu.
Hìnhvẽmôtảkếtquảthựcnghiệmảnhhưởngcủasóngđốivới1tàucótốcđ ộkhaitháclà18ktskhitàuđixuôisóng,ngangsóngvàngượcsóng[10].
Hình 1.3 Hình vẽ mô tả kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của sóng tới tốc độ tàutrongcáctrườnghợptàuđixuôisóng,ngangsóngvàngượcsóng.
Trên các đại dương, hải lưu là những dòng chảy ổn định, được phân loại thành hải lưu gió và hải lưu gradient dựa trên nguyên nhân hình thành Ngoài ra, hải lưu cũng có thể được chia thành hải lưu nóng và hải lưu lạnh theo đặc điểm nhiệt độ của môi trường nước.
Hải lưu làm giảm tốc độ khi tàu chạy ngược dòng và ngược lại, tốc độ tàusẽtănglênkhitàuxuôidòng.
Trong quá trình điều khiển tàu theo tuyến đường tối ưu đã được xác định, sĩ quan hàng hải cần chú ý đến các yếu tố khí tượng thủy văn có thể ảnh hưởng đến hành trình, đặc biệt là bão và thủy triều, nhất là trong các khu vực như luồng và cảng biển.
Các thông tin thời tiết và yếu tố khí tượng thủy văn có ảnh hưởng lớn đến tuyến đường chạy tàu, tác động trực tiếp đến hoạt động của tàu Người sĩ quan quanh hải cảng có thể thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong vận hành Dưới đây là một số nguồn phổ biến để tham khảo.
Các thiết bị thu nhận thông tin thời tiết, như máy thu Navtex và máy thu thời tiết Facsimile, được trang bị phổ biến trên tàu, giúp cung cấp dữ liệu thời tiết chính xác và kịp thời cho các hoạt động hàng hải.
Dịch vụ gọi nhóm tăng cường (EGC - Enhanced Group Call) của Inmarsat C và các hệ thống tối ưu hóa hoạt động tàu (SPOS) đang được sử dụng rộng rãi Những dịch vụ này giúp cải thiện hiệu quả liên lạc và quản lý hoạt động trên biển, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành hàng hải.
Dữ liệu thời tiết từ các cơ quan khí tượng lớn trên thế giới hiện nay đều được mã hóa dưới định dạng GribFile, với Grib2 là định dạng phổ biến nhất.
Trong quá trình nghiên cứu đề tài luận án, NCS đã phát triển một bộ công cụ hữu hiệu cho các sĩ quan hàng hải, giúp thu thập và xử lý thông tin thời tiết Bộ công cụ này bao gồm bản tin sóng toàn cầu, bản tin gió toàn cầu của Rish và dòng chảy của Oscar, nhằm tối ưu hóa tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu Chi tiết về bộ công cụ này được trình bày cụ thể ở Chương 2 của đề tài luận án.
Cácđặctínhcủatàu
Đặc tính tàu có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn và áp dụng tuyến đường hàng hải tối ưu, liên quan đến nghiên cứu về ảnh hưởng của đặc tính chuyển động tàu biển, bao gồm tốc độ, sóng, gió, dòng chảy, mớn nước và trim, cũng như đặc tính tiêu thụ nhiên liệu Nghiên cứu sử dụng thuật toán bình phương nhỏ nhất để xác định tốc độ và mức tiêu thụ nhiên liệu tối ưu trong các điều kiện hành hải cụ thể Kết quả này rất quan trọng cho việc lựa chọn và áp dụng tuyến đường hàng hải tối ưu, được trình bày chi tiết trong Chương 3 của luận án.
Mộtsốyếutốquantrọngkhác
Ngoài việc xem xét ảnh hưởng của thời tiết, khí tượng thủy văn và đặc tính tàu, NCS còn đánh giá các yếu tố quan trọng khác trong việc tính toán và lựa chọn tuyến đường hàng hải tối ưu Điều này bao gồm việc tham khảo hướng dẫn trong tài liệu “Ocean Passages for the World (Vol 1), NP136 Chương 1” và Nghị quyết A.893(21) của IMO.
- Tínhtoánmớnnướctốiưuchotàu(hiệusốmớnnướctốiưu),cótínhtoántới sự thay đổi mớn nước do sự thay đổi lượng dự trữ nhiên liệu, nước ngọt trêntoàntuyến;
- Việc duy trì thông tin liên lạc thông suốt giữa các bên, cập nhật thời hạnyêucầu tàuđếnđiểmđích để tínhtoánthờigiandựtrữ,thời gianchờhợplýtránh tìnhtrạngtàubịphạtdođếnmuộn(điểmđíchởđâycóthểlàcảngđến,điểmchờqua kênh,chờvàocảng, …).
Kếtluậnchương1
Trướctiên,NCSđãtìmhiểuvàtổnghợpđượcmộtsốtàiliệu,côngtrình nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước liên quan đến chủ đề của đề tài luận ánđãđược công bố.
NCS đang nghiên cứu khái niệm về tuyến đường chạy tàu tối ưu, hay còn gọi là đường đi có lợi nhất, cùng với kế hoạch chạy tàu tối ưu Đặc biệt, NCS tập trung vào tuyến đường chạy tàu tối ưu dựa trên nguyên tắc "just in time" (JIT), nghĩa là tàu đến cảng đúng lúc, nhằm tối ưu hóa hiệu quả vận chuyển hàng hóa.
NCS đã chỉ ra rằng việc tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện thời tiết và khí tượng thủy văn Đặc biệt, tốc độ thay đổi và mức tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong các điều kiện hành hải cụ thể cũng đóng vai trò quan trọng, với các yếu tố như sóng, gió, dòng chảy, chế độ máy (rpm), mớn nước tàu (draft) và hiệu số mớn nước (trim) Bên cạnh đó, NCS còn nhấn mạnh một số yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến quá trình tính toán này.
Việcthuthậpthôngtinthờitiếtởtrêntàuhiệnnay
Mộtsốnguồnthôngtinthờitiếttiếpcậnđượctrêntàu
Máy thu Navtex trang bị trên tàu biển có thể thu được 14 loại bức điện (gọilà bức điện Navtex).C á c b ứ c đ i ệ n N a v t e x đ ư ợ c k ý h i ệ u d ư ớ i d ạ n g c h ữ c á i , c ụ thể:
A * - Thông báo hàng hải (Navigational
Warning);B * - Thông báo về bão (Meteorological
F - Bức điện về dịch vụ hoa tiêu (Pilot
Trong đó 4 loại bức điện: A * , B * , D * , L * là các bức điện ưu tiên mặc địnhthutứclàkhôngsửdụngđượcchếđộloạitrừbứcđiệnloạinàytrongmáy.
Người Sỹ quan Hàng hải có thể tiếp cận thông tin thời tiết qua các bức điện mà máy thu Navtex nhận từ trạm bờ, bao gồm: bức điện loại B - Thông báo về bão, bức điện loại C - Báo cáo về băng, và bức điện loại E - Dự báo thời tiết.
Ngày nay, máy thu thời tiết Facsimile không còn là trang bị bắt buộc trên tàu biển theo quy định của SOLAS, nhất là với sự xuất hiện của Navtex và dịch vụ EGC của Inmarsat C Tuy nhiên, máy thu thời tiết Facsimile vẫn rất phổ biến và cung cấp thông tin thời tiết quan trọng cho các sĩ quan hàng hải.
Thông tin được trình bày dưới dạng chữ và hình ảnh cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình thời tiết và trạng thái mặt biển trên một khu vực rộng lớn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn hàng hải bao gồm hướng và độ cao của sóng, sóng lừng, gió bão, và hiện tượng thời tiết bất lợi như sương mù Những yếu tố này có thể được cảnh báo sớm thông qua việc khoanh vùng và đánh dấu các khu vực, kèm theo ghi chú từ các trạm phát.
Cácbảnđồthờitiếthayvùngbăng,hoặc cácthôngtinhữuíchkhácđốivớingười đi biển được các trạm bờ tổng hợp và định kỳ gửi đi vào những khung thờigiannhấtđịnhvàcóthểchialàm2 loạichínhlà:
Bản đồ thời tiết hiện tại, hay còn gọi là bản đồ phân tích, là công cụ giúp phân tích và hiển thị tình hình thời tiết hiện tại dựa trên dữ liệu thu thập từ các trạm quan trắc tại cùng một thời điểm.
Bản đồ thời tiết tương lai (Dự báo-Forecast) cung cấp thông tin về tình hình thời tiết trong thời gian tới, dựa trên các dữ liệu hiện tại và các quy luật vận hành, tương tác giữa các yếu tố khí tượng thủy văn.
Theo quy định của IMO (được trích dẫn trong Solas), việc lắp đặt thiết bịINMARSAT-C trên tàu biển là bắt buộc (Thiết bị Inmarsat – C đáp ứng được 6/9chứcnăngyêucầucủa hệthốngGMDSS).
Thiết bị Inmarsat – C có khả năng nhận bức điện quảng bá (EGC) cho phép truyền phát thông tin đến nhiều người nhận EGC bao gồm hai loại hình quảng bá: SafetyNET, cung cấp thông tin an toàn hàng hải và thông tin thời tiết, và FleetNet, cho phép gửi thông tin thương mại đến một nhóm người sử dụng cụ thể.
Sỹ quan hàng hải có thể dễ dàng truy cập thông tin thời tiết thông qua các dịch vụ của nhiều hệ thống khác nhau, bao gồm Hệ thống Tối ưu hóa Hoạt động Tàu (SPOS), hệ thống Chart Co và hệ thống Voyage Planner.
Cácnguồnthờitiếtdạngsố
- KếtquảquantrắcthờitiếtcủaTrungtâmdựbáokhítượngthủyvănQuốcgia[83] (NationalCentreforHydrometeorologicalForecasting–NCHMF) https://www.nchmf.gov.vn
Several companies specialize in providing highly accurate international weather services, including Fugro GEOS and Offshore Weather Services These organizations are recognized for their precision in forecasting and delivering essential weather data.
- Dữliệuthờitiếttừcáccơquankhítượngthủyvănlớntrênthếgiới:Trungtâm dự báo hạn vừa của Châu Âu, cơ quan khí tượng của Nhật, cơ quan khí tượngcủa Pháp, cơquan khítượngcủaMỹ.
Thực tế hiện nay, dữ liệu thời tiết của các cơ quan, tổ chức khí tượng lớntrênthếgiớiđềuđượcmãhóabằngđịnhdạngGribFile(phổbiếnhiệnnaylàđịnhdạng Grib2).
Thôngtinthờitiếtphụcvụtínhtoánkếhoạchchạytàutốiưuđượcnghiêncứ utrongđềtàiluậnán
Bảntinsóngtoàncầu,bảntingiótoàncầucủaRish
Viện Nghiên cứu Phát triển Bền vững Khí quyển Nhân loại thuộc Đại học Kyoto, Nhật Bản (RISH) xây dựng và duy trì một hệ thống cơ sở dữ liệu về dự báo và phân tích thời tiết Hệ thống này bao gồm nhiều loại dự báo khác nhau được lưu trữ dưới định dạng Grib 2 nhằm phục vụ nghiên cứu khoa học Theo quy định của RISH và các cơ quan hợp tác như Cơ quan Khí tượng Nhật Bản, dữ liệu thời tiết được cung cấp miễn phí cho mục đích nghiên cứu, trong khi việc sử dụng cho mục đích thương mại cần có thỏa thuận riêng và sẽ tính phí.
DữliệudòngchảyOscar
Dựánnghiêncứu,phântíchdòngchảyđạidươngtheothờigianthựcOscar(Ocean SurfaceCurrentAnalysisReal–time)
The Oscar flow data is formatted in netCDF (Network Common Data Form) and includes flow velocity data represented in latitude (u) and longitude (v) For example, the Oscar flow data table provides essential information on flow rates.
Dữ liệu dòng chảy OSCAR được cung cấp miễn phí cho nghiên cứu khoa học, tuy nhiên, nếu sử dụng cho mục đích khác, người dùng cần xin phép và sẽ phải trả phí Dữ liệu này được quản lý bởi phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực (Jet Propulsion Laboratory) thuộc Viện Công nghệ California, một đơn vị của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA).
KhaithácthôngtinthờitiếtdạngGribfilephụcvụtínhtoántuyếnđườngvàkếhoạc hchạytàutốiưu
ThôngtinthờitiếtcóđịnhdạngGribfile
GRIB, viết tắt của Gridded Binary, là định dạng số liệu chính xác thường được sử dụng trong khí tượng để lưu trữ dữ liệu thời tiết quá khứ và dự báo thời tiết Định dạng này được tổ chức theo tiêu chuẩn của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) và tuân thủ quy định về mã hóa số 306 trong WMO Manual on Code No 306.
- Grib0,Grib1:Đâylà2phiênbảnđầu,hiệntạikhôngcònđượcsửdụng nữa;
- Grib2: Đượcsửdụng rấtphổ biếnhiện nay nhờ cácưuđiểmvượt trội,cụ thểnhưsau:
Định dạng Grib 2 được hầu hết các cơ quan dự báo khí tượng trên thế giới sử dụng để mã hóa dữ liệu thời tiết Việc giải mã định dạng này sẽ giúp NCS tiếp cận thông tin thời tiết đầy đủ, từ đó làm cơ sở cho việc tính toán phương án chạy tàu tối ưu.
NCSsửdụngdữliệuthờitiết(sóng,gió)lấytừRISH,gồm:
Z_C_RJTD_yyyymmddhh0000_GSM_GPV_Rgl_FDtttt_grib2.bin
+ yearyearyearyearmonthmonthdaydayhourhour0000: Thời điểm bắt đầu(UTC), hh = 00, 06, 12, 18 (Trong một ngày có 4 thời điểm quan trắc tướng ứngvớihh,06, 12và18);
+ tttt : thời hạn dự báo (Tại mỗi thời điểm quan trắc trong ngày sẽ dựbáocho134giờtiếptheo).
NộidungbảntindựbáogiócủaRishgồmcácthôngtin:Vĩđộ,kinhđộ,tốc độ gió theo hướng W-E (m/s), tốc độ gió theo hướng N-S (m/s), tốc độ gió(m/s)vàhướnggió.
Ví dụ về bản tin dự báo gió toàn cầu ngày 12/12/2020 tại thời điểm quantrắchh,thờihạndựbáolà132giờ(tttt12).
ZC_RJTD_yyyymmddhh0000_GWM_GPV_Rgl_Gll0p5deg_FDtttt- tttt_grib2.bin
+FDtttt-tttt:Thờihạndựbáo(tttt-tttt00-0312và0318-
Hình 2.4 Ví dụ bản tin dự báo sóng toàn cầu ngày 12/12/2020 (tại thời
Xâydựngphầnmềmtríchxuấtdữliệuthờitiết(sóng,gió)địnhdạngGrib2của
Tất cả dữ liệu thời tiết, bao gồm sóng và gió, của Rish được mã hóa theo định dạng Grib 2 Để truy cập và sử dụng các dữ liệu này, NCS đã phát triển một chương trình giải mã file Grib 2 bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 2010 (VB 2010).
NCS tiến hành thu thập và xử lí bản tin gió, sóng của Rish, chuyển dữ liệutớitrungtâmdịchvụ(trangbịWeb–
To gather weather data, including wave and wind information, for scientific research at Rish, researchers can access the database at the following website: https://www.database.rish.kyoto-u.ac.jp/arch/jmadata/data/gpv/original.
Hình2.7Dữliệuthờitiếtđượclưutrữtheotừngnăm (Vídụhình2.7làthưmụclưutrữdữliệuthờitiếtnăm2004,2005)Dữliệuth ờitiếtcủa1nămđượclưutrữtheotừngthángcủanămđó,vídụ:
Hình2.10Dữliệuthờitiếtngày08/12/2020đượcmãhóabằngđịnhdạngGrib2NCSDo wloadcác bảntindựbáogióvà sóng.Vídụ:NCSdowloadcác filedựbáogióvàsóngcủaRishtừngày16/11/2020đếnngày06/12/2020.
Cácfiledựbáosóng,giótoàncầucủaRishsaukhidowloadđượclưutrữtrongc ác thumục GSM(Global SurfaceModel)vàGWM(Global WaveModel).
- Chọn “DECODE RISH-OSCAR DATA”
*Bước2.Giảimãdữliệuthờitiết(sóng,gió)củaRish
Chọn các tệp cần giải mã từ các thư mục tương ứng, bao gồm: GSM (Mô hình Bề mặt Toàn cầu) - thư mục lưu trữ các bản tin dự báo gió dưới định dạng Grib2; GWM (Mô hình Sóng Toàn cầu) - thư mục lưu trữ các bản tin dự báo sóng cũng dưới định dạng Grib2.
- Kết quả thu được: Dữ liệu thời tiết sóng, gió của Rish sau khi giải mã sẽđược lưu trữ trong thư mục DECODED RISH_OSCAR_Data Wave/ Wind tươngứng.
Hình2.17KếtquảgiảimãbảntindựbáosóngcủaRishngày16/11/2020(tạicác thờiđiểmquantrắc00,06, 12và18giờ)
Hình2.20Hiểnthịhìnhánhsóngtoàncầungày06/12/2020NCSsửdụngdữliệusóng,giócủaRishsaukhigiảimãkếthợpvớidữliệudòngchảyO scar(việcthuthậpxửlídữliệudòngchảyOscarsẽđượctrìnhbày
2.3.3 Quytrìnhthuthậpthôngtinthờitiết(sóng,gió)từcơsởdữliệucủaRish
KhaithácthôngtindòngchảytừcơsởdữliệudòngchảyOscarphụcvụtínhtoántuyến đườngvàkếhoạchchạytàutốiưu
Oscar là chữ viết tắt tiếng Anh của Ocean Surface Analysis Real – Time,Dựánnghiêncứu,phântíchdòngchảyđạidươngtheothờigianthực.
Dự án Oscar tương tự như Rish, tập trung vào nghiên cứu và phân tích dòng chảy theo thời gian thực Dự án này xây dựng, cập nhật và duy trì một hệ thống cơ sở dữ liệu về dự báo và phân tích dòng chảy toàn cầu, được lưu trữ dưới định dạng netCDF (Network Common Data Form) Hệ thống này phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học, và nếu sử dụng cho mục đích khác, người dùng sẽ phải trả phí.
Hình2.21VídụdữliệudòngchảyOscar DữliệudòngchảyOscargồmthôngsốtốcđộdòngchảytheovĩtuyến(u)vàtheo kinh tuyến (v). ĐểtiếpcậndữliệudòngchảytoàncầucủaOscarphụcvụmụcđíchNghiêncứu khoahọc, NCStruycập địachỉ website:
2.4.2 Xâydựngphầnmềmkhai thác thôngtintừ cơsởdữliệudòngchảy OSCAR[16]
Dữ liệu dòng chảy toàn cầu của Oscar được mã hóa theo định dạng netCDF, và để khai thác thông tin từ cơ sở dữ liệu này, NCS đã sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 2010 (VB 2010) để phát triển phần mềm khai thác dữ liệu phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học, đặc biệt là trong việc tính toán kế hoạch chạy tàu tối ưu.
-Truycậpđịachỉwebsite: https://podaac- opendap.jpl.nasa.gov/opendap/hyrax/allData/oscar/preview/L4/ oscar_third_deg/
- Tích vào time, year, depth, latitude, longitude, u, v và chọn
TạovàUploadfiledữliệuthờitiếttổnghợpphụcvụtínhtoántuyếnđườngvàkế hoạchchạytàutốiưu
Lầnlượtchọncácfiledữliệugió,sóngvàdòngchảyđãđượcgiảimãtrongcácthưmục tươngứng:Wind–gió,Wave–sóngvàCurrent–Dòngchảy.Lưu ýlựachọncácfiledữliệugió,sóng,dòngchảytrongcùngngàyhoặckhoảngthờigiangầnnha u.
Hình2.28Lựachọndữliệugió,sóng,dòngchảyđãđượcgiảimãđểtạofilethờitiếttổng hợp
Chọn các file thời tiết tổng hợp đã được tạo như Hình 2.19 để tiến hành upload Quá trình tải dữ liệu thời tiết sẽ mất một khoảng thời gian, và chương trình sẽ thông báo khi việc upload hoàn tất thành công.
Hình2.32Dữliệuthờitiếttổnghợpngày06/12/2020đượcuploadthànhcôngThựchi ệnquytrìnhthuthậpvàxửlýdữliệuthờitiếtsóng,giócủaRish; dòngchảycủaOscar,tasẽcóđượcnguồndữliệuthờitiếtphụcvụtínhtoánkếhoạch chạytàutốiưu.
Kếtluậnchương2
Mục tiêu nghiên cứu chính trong chương 2 là tổng hợp thông tin thời tiết để phục vụ cho việc tính toán tuyến đường và lập kế hoạch chạy tàu một cách tối ưu.
Làm chủ bản tin sóng và gió toàn cầu với mã hóa theo định dạng Grib 2 từ cơ sở dữ liệu của Viện Nghiên cứu Phát triển Bền vững Khí quyển Nhân loại thuộc Đại học Kyoto, Nhật Bản.
Mastering global flow data encoded in the netCDF format from the research project database, this article focuses on real-time ocean flow analysis through the Oscar (Ocean Surface Current Analysis Real Time) system, developed by the Jet Propulsion Laboratory.
Oceanography), Viện công nghệ California
Trên cơ sở đó tạo được các file dữ liệu thời tiết tổng hợp phục vụ tính toántuyếnđườngvàkếhoạchchạytàutốiưunhiênliệu.
TỔNG HỢP, PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH THAY ĐỔI TỐC ĐỘ VÀĐẶC TÍNH TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU CỦA TÀU BIỂN TRONG TỪNG ĐIỀUKIỆN HÀNH HẢI CỤ THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG NHỎNHẤTPHỤCVỤTÍNHTOÁNTUYẾNĐƯỜNGVÀKẾHOẠCHCHẠYTÀUTỐIƯU 77 3.1 Đặctínhthayđổitốcđộtàubiểntrongtừngđiềukiệnhànhhảicụthể7 7
Xác định đặc tính thay đổi tốc độ và tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trongtừngđiềukiệnhànhhảicụthểbằngphươngphápbìnhphươngnhỏnhất7 9 1 Phươngphápbìnhphươngnhỏnhất
Phương pháp bình phương nhỏ nhất là kỹ thuật phổ biến nhất để xác định các tham số của mô hình hoặc các giá trị chưa biết, dựa trên một tập hợp các kết quả quan trắc hoặc đo đạc.
(hệsố)củamộthàmsaochogiátrị hàm phùhợpvớicácgiátrị quantrắcnhất.
𝑦=𝑓(𝜃,, 𝑥))v iới 𝜃=[𝜃, 1,𝜃2,….,𝜃m] (3.1) Bằngcácquantrắc,taxácđịnhđượcmộttậphợpcácgiátrịđầuracủahàmứngvớicácgi átrị đầuvào tươngứng là:
(𝑦1,𝑥)1),(𝑦2,𝑥)2),(𝑦3,𝑥)3),…,(𝑦n,𝑥)n)v iới 𝑛≫𝑚 (3.2) Đây là bài toán với số phương trình nhiều hơn số ẩn Tuy nhiên, trong cácphépđoluôntồntạisaisốnên khôngthểxácđịnhđượcbộhệsốθduynhất. Ứngvớibộhệsố(thamsố)θ,tacó: i=1 i
(4)làtổngbìnhphươngcácsailệch.Nhiệmvụđặtratrongbàitoánbìnhph ươngnhỏnhấtlàxácđịnhvec-tơ𝜃 ∗ saochotổngnàynhỏnhất.
Trong bài toán bình phương nhỏ nhất, ta tìm giá trị nhỏ nhất của hàm S(θ) để xác định vị trí tàu bằng cách đo phương vị tới các mục tiêu bờ Khi đo phương vị tới hơn hai mục tiêu và thao tác trên hải đồ, ta có thể vẽ các đường thẳng (đường phương vị) trên hải đồ Tuy nhiên, khi có sai số tác động, các đường vị trí không đồng quy.
Vị trí tin cậy nhất của tàu được xác định là vị trí phù hợp nhất (best fit) với các đường vị trí, tương ứng với tổng bình phương khoảng cách còn lại đến các đường này là nhỏ nhất Bài toán bình phương nhỏ nhất là công cụ giúp tính toán vị trí này một cách chính xác.
3.3.2 Ứng dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất xác định đặc tính tốcđộ và đặc tính tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong từng điều kiện hành hảicụthể[17]
3.3.2.1 Ứng dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất xác định đặc tính tốcđộtàubiểntrongtừngđiềukiệnhànhhảicụthể
Bằng cách sử dụng phương pháp ghi dữ liệu thống nhất, NCS đã thu thập kết quả thể hiện mối liên hệ giữa tốc độ tàu (V) và các yếu tố như hướng sóng, độ cao sóng, hướng gió, tốc độ gió, draft, trim và RPM.
Mối liên hệ giữa tốc độ tàu (V) và các yếu tố như hướng sóng, độ cao sóng, hướng gió, tốc độ gió, draft, trim và rpm được thể hiện rõ qua bảng trên.
Di:Mớnnướctàutạithờiđiểmquantrắcthứi;Ti:Độc húicủatàutạithờiđiểmquantrắcthứi; rpmi:Sốvòngquaychânvịttạithờiđiểmquantrắcthứi;Widi:Hướn ggiótạitạithờiđiểm quantrắcthứi;
Wisi:Tốcđộgiótạithờiđiểmquantrắcthưi;Wdi:Hướng sóngtạithờiđiểmquantrắcthứi;Whi:Độcaosóngtại thờiđiểmquantrắcthưi;ai:Hệsốtạithờiđiểmquantr ắcthứi(i=1÷n).
+𝑎𝑤 +𝑎𝑤 +𝑎𝑤 +𝑎𝑤 +𝑑 (3.7) n nn nn n n nidn nisn ndn nhn n
Giảihệphươngtrình(3.9)tatìmđượcbộhệsốai( i=1÷n),trongđónlàsố lầnquan trắcthựctế.
3.3.2.2 Ứng dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất xác định đặc tính tiêuthụnhiênliệutàubiểntrongtừngđiềukiệnhànhhảicụthể
Thôngquaphươngphápghidữliệuđồngnhất,NCSghilạikếtquảthểhiệnmối liên hệ giữa mức tiêu thụ nhiên liệu (FC) và các yếu tố hướng sóng, độ caosóng,hướnggió,tốcđộgió,draft,trim vàrpmtheobảngsau:
Bảng 3.4 Mẫu bảng ghi lại kết mức tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong từngđiềukiệnhành hảicụthể
Mối liên hệ giữa mức tiêu thụ nhiên liệu của tàu (FC) và các yếu tố như hướng sóng, độ cao sóng, hướng gió, tốc độ gió, draft, trim và rpm được thể hiện rõ qua bảng trên.
Di:Mớnnướctàutạithờiđiểmquantrắcthứi;T1:Độc húicủatàutạithờiđiểmquantrắcthứi; rpmi:Sốvòngquaychânvịttạithờiđiểmquantrắcthứi;Widi:Hướn ggiótạitạithờiđiểm quantrắcthứi;
Wisi:Tốcđộgiótạithờiđiểmquantrắcthưi;Wdi:Hướng sóngtạithờiđiểmquantrắcthứi;Whi:Độcaosóngtại thờiđiểmquantrắcthưi;
(3.11) n nn nn n n nidn nisn ndn nhn n
Mục tiêu của thuật toán bình phương nhỏ nhất nhằm xác định các hệ số aisao chotổngbình phươngcủacácsaisốnóitrênlàbénhất,tứclà:
Giải hệ phương trình (3.13) ta tìm được bộ hệ số ai(i = 1÷n), trong đó n làsố lần quan trắcthực tế.
Phần mềm và mô hình tổng hợp, phân tích đặc tính thay đổi tốc độ và đặctính tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong từng điều kiện hành hải cụ thể phục vụtínhtoántuyếnđườngvàkếhoạchchạytàutốiưu
Trong quá trình hành hải, việc theo dõi và đánh giá tốc độ cùng đặc tính tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong từng điều kiện cụ thể là rất quan trọng Điều này giúp các Sỹ quan hàng hải đưa ra các phương án tối ưu cho hoạt động và an toàn của tàu trong suốt hành trình Để hỗ trợ công việc này, NCS đã ứng dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất và ngôn ngữ lập trình Visual Basic 2010 để xây dựng phần mềm quản lý hoạt động đội tàu mang tên "Vessel Fleet Manager" với các chức năng chủ yếu.
- Tổng hợp, phân tích đặc tính thay đổi tốc độ tàu biển trong từng điều kiệnhànhhảicụ thể;
- Tổnghợp,phântíchđặctínhtiêuthụnhiênliệutàubiểntrongtừngđiềukiện hành hải cụthể.
3.4.2.1 Lựachọn:Độitàu(Fleet),UsernamevàPasswordđểđăngnhập,vídụ:
3.4.3.Quy trình quản lý thông tin về đặc tính tiêu thụ nhiên liệu củatàu biểntrong từngđiềukiệnhànhhảicụthể
Lưuý:Quátrìnhnhậpdữliệunếubịsai/nhầmlẫncóthểsửalại/xóabỏdữ liệu(nếucần).
3.4.3.6 Nhậpdữliệuquảnlýnhiênliệutàucủamỗichuyếnhànhtrìnhtheot hựctế, vídụ như sau:
Hình3.13Vídụdữliệuquảnlýnhiênliệumỗichuyếnhànhtrìnhđượclưulạitheothựctế Lưuý:Quátrìnhnhậpdữliệunếubịsai/nhầmlẫncóthểsửalại/xóabỏdữ liệu(nếucần).
NCS đã chọn tàu MV Gas Nirvana (IMO No 9140607) thuộc công ty Opec để theo dõi và phân tích các đặc tính thay đổi về tốc độ và mức tiêu thụ nhiên liệu trong từng trường hợp cụ thể.
Sau khi nhập dữ liệu xong, NCS tiến hành phân tích trong một số điều kiệnhànghảinhất định,ví dụ:
* Phân tích đặc tính thay đổi tốc độ tàu biển trong điều khiển không có ảnhhưởngcủasóng,gió(bỏquaảnhhưởngcủadòngchảy)
Phân tích đặc tính thay đổi tốc độ MV Gas Nirvana được thực hiện trong điều kiện không có ảnh hưởng của sóng và gió, bao gồm cả biển lặng và sóng, gió cấp 1, cấp 2 Trong nghiên cứu này, giá trị vòng quay chân vịt là 110 rpm, với độ sai lệch mớn nước là 1.0 m và sai lệch hiệu số mớn nước là 0.5 m, cho kết quả thể hiện trong Hình 3.16.
Hình 3.16 Đặc tính thay đổi tốc độ tàu tương ứng với giá trị mớn nước 5m,
Theo Hình 3.16, phần mềm cung cấp giá trị gợi ý cho Sỹ quan hàng hải, cho phép tham khảo và thu thập tốc độ tàu Đặc điểm chuyển động của tàu được hiển thị qua đồ thị tương ứng với các giá trị mớn nước 5m, 6m và 7m.
Trong khoảng thời gian 2 tháng, giá trị vòng quay chân vịt đạt 110 rpm, với độ sai lệch mớn nước là 0.3 m và sai lệch hiệu số mớn nước là 0.5 m Đặc tính tốc độ của tàu MV Gas Nirvana đã thay đổi theo thời gian tương ứng với các giá trị mớn nước 5m, 6m và 7m, như thể hiện trong Hình 3.17.
Trênthựctế,việcquantrắcvàghilạicácgiátrịsónglànhiệmvụhếtsứckhókhă nđốivớingườiSỹquanhànghải,dođótrongtrườnghợpnàyNCSchỉphântíchsựth ayđổitốcđộtàukhicóảnhhưởngcủagióvàbỏquayếutốsóng. Khiđó,sựthayđổitốcđộtàukhicóảnhhưởngcủagióđượctínhtoántừphầnmề msẽđượchiểnthị theođồthịHình3.18.
* Phântíchhiệuquảsửdụngnănglượng Ứngdụngphầnmềmphântíchmứcsửdụngnhiênliệuhiệuquả,giảmthiểulượng phátthảikhíCo2đ ư ợ ctríchxuấtdướidạngbiểuđồ.
Kếtluậnchương3
- NCS khái quát được đặc tính thay đổi tốc độ và đặc tính tiêu thụ nhiênliệucủatàubiểntrongtừngđiềukiện hànhhảicụthể;
Phương pháp bình phương nhỏ nhất NCS giúp xác định các đặc tính thay đổi về tốc độ và tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong từng điều kiện hành hải cụ thể.
- Đồng thời, NCS xây dựng phần mềm tổng hợp, phân tích đặc tính thayđổitốcđộvàđặctínhtiêuthụnhiênliệutàubiểntrongtừngđiềukiệnhànhhả icụthểphụcvụtínhtoántuyếnđườngvàkếhoạchchạytàutốiưu.
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VI KHUẨN CẢITIẾN ĐỂ TÍNH TOÁN TUYẾN ĐƯỜNG VÀ KẾ HOẠCH CHẠY TÀU TỐIƯU NHIÊN LIỆU DỰA TRÊN NGUYÊN TẮC JUST IN TIME “TÀU ĐẾNCẢNGKỊPLÚC” 95 4.1 Tổngquanvềthuậttoánvikhuẩn
Kháiniệm
Thuật toán vi khuẩn (BFOA _ Bacterial Foraging Optimization Algorithm)được đề xuất lần đầu tiên bởi Passino [22, 25] vào năm 2002 đã thu hút được sựquantâm củanhiềunhànghiêncứutrongnhiềunămqua.
Thuật toán vi khuẩn là một phương pháp tối ưu hóa dựa trên cách tìm kiếm thức ăn của bầy vi khuẩn, mang lại nhiều ưu điểm nổi bật Thuật toán này đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau Hiện nay, thuật toán vi khuẩn được xem là một giải pháp khả thi và hiệu quả, được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như điều khiển tối ưu, trí tuệ nhân tạo và dự đoán điều hòa.
BFOA là một thuật toán tối ưu dựa trên sự tương tác của các vi sinh vật đơn giản, với các phần tử riêng lẻ có tính tự chủ và phân tán Điều này có nghĩa là sự kém hiệu quả hoặc thất bại của một số phần tử không ảnh hưởng đến khả năng giải quyết vấn đề của toàn bộ tập hợp Nhờ vào khả năng độc lập này, các phần tử còn lại vẫn có thể tìm kiếm giải pháp tối ưu cho bài toán Do đó, thuật toán BFOA cho thấy hiệu quả và sức mạnh vượt trội so với nhiều phương pháp khác.
BFOA có khả năng mở rộng dễ dàng nhờ vào sự hợp tác giữa các cá thể thông qua liên lạc gián tiếp Việc này cho phép tăng quy mô tập hợp vi khuẩn, giúp giải quyết những vấn đề phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả.
- BFOA chủ yếu sử dụng các công thức toán học cơ bản do đó có thể ápdụngmộtcáchđơngiản,nhanhchóngvàhiệuquảtrênmáytính;
BFOA không yêu cầu giả định về tính khả vi hay các yêu cầu toán học khác, điều này giúp thuật toán có thể được áp dụng hiệu quả để giải quyết nhiều vấn đề tối ưu khác nhau.
Nguyênlýchungcủathuậttoánvikhuẩn
Để tìm cực tiểu của hàm \( Q(S) \) trong miền xác định đã cho, được gọi là miền giải pháp hoặc miền tìm kiếm, ta cần đảm bảo rằng nghiệm \( S \) thỏa mãn một số điều kiện ràng buộc nhất định.
Bài toán này thực sự rất phức tạp và khó có thể giải quyết bằng các phương pháp giải tích thông thường hoặc thậm chí là các phương pháp số do các khó khăn khi cần tính giá trị đạo hàm (hay Gradient).
Các bài toán tối ưu không sử dụng gradient, hay còn gọi là bài toán tối ưu không gradient, thường không yêu cầu xác định giá trị tối ưu chính xác Thay vào đó, phương pháp giải quyết cho phép tìm kiếm nghiệm xấp xỉ gần đúng với giá trị tối ưu.
BFOA, dựa trên mô phỏng quá trình phát triển của tập hợp vi khuẩn, là công cụ tối ưu hóa hiệu quả thông qua việc lặp lại tìm kiếm các phương án tốt hơn từ một phương án ban đầu Các phương án mới được tạo ra ngẫu nhiên và mỗi phương án được thể hiện qua vị trí của một cá thể vi khuẩn trong không gian nghiệm Trong ứng dụng BFOA, bài toán được giải quyết bằng cách lặp lại mô phỏng sự phát triển của tập hợp vi khuẩn qua các giai đoạn trong thời gian sống của mỗi cá thể.
Sự phù hợp của vi khuẩn với môi trường, hay còn gọi là sức khỏe, được xác định qua từng thế hệ Các cá thể vi khuẩn khỏe mạnh nhất sẽ tồn tại và sinh sôi, trong khi những cá thể yếu kém sẽ chết đi và không còn xuất hiện trong quần thể.
Sau mỗi vòng lặp, các cá thể vi khuẩn sẽ cải thiện khả năng so với các cá thể trước đó, tiến gần hơn tới nghiệm tối ưu của bài toán Nếu được thiết kế hợp lý, thuật toán sẽ cho phép tìm ra giá trị gần đúng của phương án tối ưu sau một số vòng lặp nhất định.
(4.1)là1vectorthểhiện1phươngánhaychínhlàvịtrícủa1cáthểvi khuẩntrongkhônggiantìmkiếm.
(4.2)là1vectorthểhiệnhướngtìmkiếm,với𝑉(𝑖)=0ho cặc 𝑉(𝑖)=1
Phânloạithuậttoánvikhuẩn
Quá trình lặp trong bước này giúp vi khuẩn dần dần tập trung vào vùng có hàm mục tiêu lớn nhất trong không gian tìm kiếm Sau đó, việc kết bầy cho phép phân bổ tìm kiếm cục bộ một cách hợp lý Nhờ vào sinh sản, quá trình tìm kiếm được tập trung vào các khu vực cụ thể Cuối cùng, việc phân tán giúp tránh được các giá trị cục bộ trong quá trình tìm kiếm.
Nhiều nghiên cứu và thử nghiệm với các hàm đa mô hình cho thấy nhược điểm của thuật toán vi khuẩn cổ điển là khả năng tìm kiếm giá trị tối ưu giảm mạnh khi số chiều không gian tìm kiếm tăng lên, đặc biệt khi độ phức tạp của bài toán gia tăng.
Nhằmmục đích nâng cao hiệu quả tìm kiếm, thuậttoánvik h u ẩ n c ả i t i ế n đãđượcrấtnhiềunhàkhoahọcnghiêncứu,cảitiếnvàchorađời,cụthể:
* M Tripathy, S Mishra, et al [41] đề xuất thuật toán BFO trong đó ápdụng 2cảitiến:
- Cải tiến thứ nhất: Giá trị tối ưu ở mỗi vị trí được sử dụng thay vì giá trịtrungbình của tấtcảcác bước;
- Cảitiếnthứhai:Khoảngcáchtừmỗivikhuẩntớivikhuẩnứngvớinghiệmsốtốtnhấtđãtì mđượcđược sửdụngnhưmộtyếutốđểthayđổiđộdàibướcdịchchuyển(bướctrượt),nhờ vậy tốcđộhộitụđượctănglên.
* S Mishra [42] đề xuất một phương pháp mờ để xác định độ dài bước dichuyểntối ưuchothuậttoánvikhuẩntạimỗithờiđiểm.
C Ying et al [20] đề xuất một phương án kết bầy tương tự như thuật toán Tối ưu hóa Bầy đàn (PSO), trong đó vị trí của từng cá thể vi khuẩn sau mỗi bước di chuyển được xác định theo công thức cụ thể.
Wherebis thebestbacteriuminprevious chemotaxicstep,C cc isanattractionfactor.
Tiếp theo, bước di chuyển được giảm dần sau mỗi vòng lặp, thuật toán nàyđượcgọilàthuậttoánFSBA(FastBacteriaSwarmingAlgorithm).
H Chen, Y Zhu và K Hu đã phát triển thuật toán tối ưu hóa tìm kiếm dựa trên hành vi của vi khuẩn thích nghi (Adaptive Bacteria Foraging Optimization Algorithms - ABFA) Thuật toán này điều chỉnh độ dài bước di chuyển dựa trên độ chính xác yêu cầu trong từng giai đoạn tìm kiếm, bao gồm giai đoạn khám phá (exploration) và giai đoạn khai thác (exploitation).
Trong giai đoạn khám phá, bước di chuyển dài giúp lướt qua các vùng chưa được kiểm tra và tăng tốc độ tiếp cận giá trị tối ưu Sau đó, trong giai đoạn khai thác, bước dịch chuyển nhỏ được áp dụng để tìm kiếm trong vùng có nhiều khả năng xuất hiện giá trị tối ưu.
Nhiều cải tiến cho thuật toán vi khuẩn đã được thực hiện, chủ yếu mang tính chuyên biệt cho từng ứng dụng cụ thể mà không có quy tắc chung cho việc lựa chọn các thông số thiết kế Đặc biệt, trong nghiên cứu khoa học cấp trường năm 2013, TS Nguyễn Minh Đức đã cải tiến thuật toán vi khuẩn để xác định tuyến đường hàng hải khí tượng tối ưu, với mục tiêu là rút ngắn thời gian hành trình trong khi đảm bảo an toàn cho tàu, hàng hóa và sức khỏe thuyền viên Chi phí gắn với tuyến hành trình chính là thời gian hành trình được tính toán.
Bài toán tối ưu cần giải là xác định bộ điểm nút (waypoint) trên mỗi tuyến đường nhằm tối ưu hóa thời gian hành trình của tàu Mục tiêu là giảm thiểu tổng thời gian di chuyển bằng cách xác định vector S.
Kể từ khi được đề xuất lần đầu vào năm 2002, thuật toán vikhuẩn đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu nhờ vào những ưu điểm vượt trội Qua thời gian, các nhà khoa học không ngừng cải tiến và nghiên cứu để nâng cao hiệu quả tìm kiếm và ứng dụng của thuật toán này trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong chương này, NCS tập trung nghiên cứu và cải tiến thuật toán vikhuẩn để tối ưu hóa tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu, nhằm tiết kiệm nhiên liệu theo nguyên tắc Justin Time, đảm bảo tàu đến cảng đúng giờ.
4.2 Sơđồtổngquáthướngdẫnviệctínhtoánvàápdụngtuyếnđườngchạytàutối ưunhiênliệudựatrênnguyêntắcjustintime“tàuđếncảngkịplúc” Áp dụng tuyến đường chạy tàu tối ưu nhiên liệu dựa trên nguyên tắc just intime“tàuđếncảngkịplúc”baogồmviệctínhtoántuyếnđườngchạytàutốiưuvà việc vận hành tàu một cách hợp lý trên từng đoạn tuyến đã được tính toán, kếthợp duy trì thông tin liên lạc thông suốt giữa các bên để đảm bảo "tàu đến cảngkịplúc".
Xác định khối lượng vận chuyển, mớn nước vận chuyển
Xác định hiệu số mớn nước tối ưu
Khảo sát thông tin thời tiết và các điều kiện giới hạn đảm bảo an toàn
Kiểm tra đặc tính thay đổi tốc độ tàu theo điều kiện hàng hải
Xác định thời hạn yêu cầu tàu đến mục tiêu
Tính toán xây dựng kế hoạch chạy tàu tối ưu nhiên liệu Đánh giá chuyên gia tuyến đường kế hoạch tàu chạy
Trích xuất các điểm chuyển hướng và chế độ máy
Vòng lặp xây dựng, cập nhật kế hoạch
NCS đã đề xuất một sơ đồ tổng quát nhằm hướng dẫn tính toán và áp dụng tuyến đường chạy tàu tối ưu về nhiên liệu, dựa trên nguyên tắc "just in time" hay còn gọi là "tàu đến cảng kịp lúc".
Dựa vào các yếu tố như điều kiện thực tế của hành trình, luồng lạch tại cảng khởi hành và cảng đến, tình hình thời tiết, đặc điểm hoạt động của tàu, cùng với các giới hạn an toàn, việc lập kế hoạch cho chuyến đi trở nên hiệu quả và an toàn hơn.
- Tính tới thời gian yêu cầu tàu đến, cũng như sự thay đổi bất ngờ của cácđiềukiệnthờitiết,đặcđiểm hànhtrìnhdựtính;
Trước khi khởi hành, việc tính toán tuyến đường và tốc độ tàu được thực hiện dựa trên mớn nước, trạng thái xếp hàng và dự báo thời tiết gần nhất Trong quá trình tàu chạy, nếu có sự thay đổi về thời tiết và các bản tin thời tiết được cập nhật, tuyến đường và kế hoạch chạy tàu sẽ được điều chỉnh để phù hợp.
Việc xác định các điều kiện giới hạn an toàn cho tàu, như thời tiết và vĩ độ giới hạn, là trách nhiệm của Thuyền trưởng hoặc các Sỹ quan được phân công Quyết định này dựa trên kinh nghiệm và hiểu biết về con tàu mà họ điều khiển.
Nghiêncứu,xâydựngthuậttoánvikhuẩncảitiếntínhtoántuyếnđườngvàkếh oạchchạytàutốiưunhiênliệudựatrênnguyêntắctàuđếncảngkịplúc.103 1 Kháiniệmvềkhônggiantìmkiếm,đườngnútvàtuyếnhànghải
Để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên tàu biển và giảm thiểu khí nhà kính phát thải, NCS nghiên cứu và xây dựng thuật toán vi khuẩn cải tiến Thuật toán này ứng dụng tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu nhiên liệu, dựa trên nguyên tắc "tàu đến cảng kịp lúc".
Trong không gian tìm kiếm mô phỏng, điểm nút hay điểm chuyển hướng (Waypoint - WPT) được ký hiệu bằng 3 chữ số, trong đó 2 chữ số đầu thể hiện nhóm điểm và chữ số thứ 3 chỉ số thứ tự của điểm trong nhóm Điểm chuyển hướng có thể được đặt tên bằng các biểu tượng và ký tự chữ cái đi kèm, ví dụ: 311, 312, 313, 314 thuộc nhóm điểm 31, với các điểm trong nhóm lần lượt là 1, 2, 3 và 4.
Các điểm chuyển hướng (WPTs) trong một tuyến hàng hải thường được nhóm lại để dễ dàng theo dõi và quản lý Một tuyến đường hàng hải tối thiểu cần có 2 điểm chuyển hướng trở lên Số lượng điểm chuyển hướng và khoảng cách giữa chúng được xác định dựa trên điều kiện thực tế của hàng hải, đảm bảo an toàn cho tàu, hàng hóa, và sức khỏe của thuyền viên, đồng thời tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa nhiên liệu Để xác định lộ trình tối ưu cho tàu, cần thiết lập một không gian tìm kiếm, chính là mạng lưới các điểm chuyển hướng (WPTs) hay điểm nút.
Theohình4.3,tuyếnđườngHànghảibắtđầutừđiểmxuấtphát(StartPoint)đếnđiểmkết thúc(EndPoint)đượcchiathànhNđoạnliêntiếp.Mỗiđoạncủa tuyến là đường nối từ một điểm nút (hay 1 Waypoint) trên 1 đường (linei) tới 1điểmnútkhác(hay1Waypoint)kháctrênđườngtiếptheo(linei+1).
Một tuyến đường hàng hải bắt đầu từ điểm xuất phát, đi qua các điểm nút trung gian và kết thúc tại điểm đích Đoạn đường này chỉ được thực hiện khi đảm bảo các giới hạn an toàn hàng hải, bao gồm việc không đi vào khu vực nông cạn, chật hẹp hoặc cắt đường bờ Ngoài ra, điều kiện thời tiết trên tuyến cũng cần phải nằm trong giới hạn an toàn hàng hải.
4.3.2 Sơ đồ khối nguyên lý tính toán tuyến đường chạy tàu tối ưu nhiên liệudựa trên nguyên tắc just in time “tàu đến cảng kịp lúc” ứng dụng thuật toánvikhuẩncải tiến
Sơ đồ khối dưới đây minh họa nguyên lý tính toán tuyến đường chạy tàu tối ưu nhiên liệu, áp dụng nguyên tắc "tàu đến cảng kịp lúc" thông qua việc sử dụng thuật toán vi khoảnh cải tiến.
Hình4.4Sơđồnguyênlýtínhtoántuyếnđườngchạytàutốiưunhiênliệudựatrênnguyê ntắcjustintime“tàuđếncảngkịplúc”ứngdụngBFOAcảitiến
Theo sơ đồ hình 4.4, khi xác định điểm đầu và điểm cuối, các hạn chế đối với tuyến đường sẽ được đưa vào chương trình Những hạn chế này bao gồm đường bờ biển và các đường đẳng sâu, nhằm giới hạn độ sâu phù hợp cho hành trình của tàu.
Mạng lưới các nút được xây dựng cho vùng biển từ điểm xuất phát đến điểm đích, nơi thuật toán vi khuẩn cải tiến sẽ hoạt động để tìm tuyến đường chạy tàu tối ưu nhiên liệu just in time.
- Điều kiện thời tiết tại vị trí cụ thể vào thời điểm cụ thể (điều kiện sóng,gió, dòngchảyđượccậpnhậttheothờigianthực);
- Đặc tính chuyển động tàu biển (đặc tính thay đổi tốc độ tàu biển) trongđiềukiệnhànhhảicụthể;
Từ các tuyến tốt nhất xác định được (tương ứng với vị trí của các vi khuẩnkhỏenhất),tuyếnđườnggầnvớituyếnđườngtốiưusẽđượctrảvề.
4.3.3 Hàm mục tiêu của tuyến đường chạy tàu tối ưu nhiên liệu dựa trênnguyêntắcjustintime"tàuđếncảngkịplúc"
Mỗi tuyến đường chạy tàu luôn được gắn với một chi phí nhất định gọi làhàmmụctiêucủatuyếnđường.
Trong bài toán hàng hải khí tượng thông thường, yếu tố quan trọng nhất là thời gian hành trình Hàm mục tiêu của tuyến đường hàng hải này là tối ưu hóa thời gian hành trình ngắn nhất, đồng thời đảm bảo an toàn cho tàu, hàng hóa và sức khỏe của thuyền viên.
Khi yếu tố quan tâm thay đổi, hàm mục tiêu của tuyến đường chạy tàu cũng sẽ thay đổi Ví dụ, nếu lượng nhiên liệu tiêu thụ được chú trọng, mục tiêu chính của tuyến đường sẽ là tối ưu hóa nhiên liệu Trong nghiên cứu này, NCS đã chọn hàm mục tiêu của tuyến đường chạy tàu là tối ưu hóa nhiên liệu dựa trên nguyên tắc "just in time", đảm bảo tàu đến cảng kịp lúc.
𝑄(𝑆)=𝑇1+𝑇2+⋯+ 𝑇i+⋯+𝑇n (4.6) Trong đó: Tilà lượng nhiên liệu tiêu thụ cần thiết để hoàn thành đoạn thứ i củatuyến.
Bài toán tối ưu cần giải quyết là xác định bộ các nút (hay các WPTs) trên mỗi đường để tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ trên tuyến của tàu là nhỏ nhất Điều này có thể được thể hiện dưới dạng xác định vector S* sao cho tối ưu hóa lượng nhiên liệu tiêu thụ trên tuyến đường của tàu.
Hàmmụctiêucủatuyếnđườngchạytàutốiưunhiênliệudựatrênnguyêntắc just intime đượcmôtả như sau:
"PublicSubCalculateQualityWithFuel(ByRef TimeMustReachAsDou ble,ByReftargetFuelConsumeTonsAsDouble)
1tmpTime+=travTime(I) tmpFuel+=travTime(I)*fuelTpH(I)Next
4.3.4 Thuật toán vi khuẩn tính toán tuyến đường chạy tàu tối ưu nhiên liệudựatênnguyêntắcjustintime“tàuđếncảngkịplúc”
Thuật toán vi khuẩn hoạt động dựa trên việc lặp lại các quy trình tìm kiếm, kết bầy, sinh sản và triệt tiêu Trong phần này, NCS giới thiệu một số công thức cơ bản trong thuật toán vi khuẩn nhằm tính toán tuyến đường chạy tàu tối ưu theo phương pháp just-in-time.
Mục đích của quá trình này là khởi tạo vị trí ban đầu cho các vi khuẩn trong tập hợp một cách ngẫu nhiên Mỗi vị trí của một cá thể vi khuẩn S tương ứng với một nghiệm khả thi trong bài toán tối ưu, được biểu diễn bằng bộ các điểm nút trên các đường của mạng lưới Do đó, việc khởi tạo vị trí ban đầu cho vi khuẩn bao gồm việc lựa chọn ngẫu nhiên các điểm nút, đảm bảo an toàn cho tàu, hàng hóa và sức khỏe của thuyền viên trong suốt tuyến hành trình.
Việc này được thực hiện như minh họa ở sơ đồ trong hình 4.5, trong đó sửdụng2 thôngsốthiếtkếlà:
Biến l được sử dụng để đếm số thứ tự của đường mà tàu đã chạy tới và vìvậy, ban đầu,giá trịbiếnđược đặtlà 0.
Từ 1 điểm p(l) trên đường thứ l, điểm p(l+1) trên đường thứ (l+1) được lựachọn một cách ngẫu nhiên và an toàn tàu, hàng hóa được kiểm tra cho hành trìnhtừ điểm p(l) đến điểm p(l+1). Nếu an toàn tàu, hàng hóa được đảm bảo, điểmp(l+1) sẽ được lựa chọn và chương trình sẽ tiếp tục tìm điểm nút tiếp theo từ nútnày Ngược lại, nếu từ p(l) tàu không thể tới p(l+1) một cách an toàn, một nútkhácsẽđượcchọnthaythếvàbiếnđếm rđượctănglên.
Nếu không thể tìm được điểm nút p(l+1) đảm bảo an toàn sau Rmax lầnthử,quytrìnhkhởitạosẽđượctiếnhànhlạitừnútphíatrướcnútp(l)mộtsốbước.
Nếucóthểtìmđượcmộttuyếnđườngchotàutớiđíchantoàn,tuyếnnàysẽ được gán cho một cá thể vi khuẩn Tiếp đó, chi phí của tuyến (hay chỉ số sứckhỏecủacáthểvikhuẩn)sẽđượctínhtoánvàsửdụngchocácbướctiếptheo.
Xuất phát từ một vị trí nhất định, vi khuẩn tìm kiếm các vị trí xung quanh hoặc thực hiện các sửa đổi đối với tuyến để giảm chi phí của tuyến, tức là hàm mục tiêu Quá trình này diễn ra thông qua các di chuyển của vi khuẩn, được gọi là di chuyển Chemotaxis, như được minh họa trong hình 4.6.
Di chuyển Chemotaxis của vi khuẩn là tổng hợp kết quả của 2 hành động:Chuyểnđộngxoay(tumble)vàbơi(swim).
Một chuyển động xoay (tumble) của vi khuẩn được thể hiện bằng 1 vectorV,thểhiệnhướngtìmkiếmcủacáthểvikhuẩn.Nóicáchkhác,đóchínhlàhướng thayđổicủamộtvàiphầntửhaymộtđoạncủatuyến.VectorVđượcđịnhnghĩanhưsau :
Xây dựng phần mềm tính toán và mô hình mô phỏng kết quả tính toán tuyếnđường chạy tàu tối ưu nhiên liệu dựa trên nguyên tắc tàu đến cảng kịp lúc bằngthuậttoánvikhuẩncảitiến
Sử dụng phần mềm tính toán tuyến đường chạy tàu tối ưu nhiên liệu dựatrênnguyêntắcjustintimebằngthuậttoánvikhuẩncảitiến,ngườiSỹquanHànghảicần:
- Kiểm tra để thay đổi các điều kiện giới hạn nếu thời gian tàu đến khôngđáp ứngyêucầu.
Hình4.13Giaodiệnphầnmềmtuyếnđườngchạytàutốiưunhiênliệujustintime“tàuđ ếncảngkịplúc”đượctínhtoán
Kếtluậnchương4
Đề tài luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xây dựng thuật toán ngẫu nhiên tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu trên cơ sở ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết” nhằm tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính từ tàu biển là một nghiên cứu có tính thời sự và thực tiễn cao Sản phẩm nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn thể hiện tính mới mẻ và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực này.
NCS trình bày đề tài luận án mạch lạc; bố cục đề tài chặt chẽ, logic; nộidungđềtàiđầyđủ,rõràng;tàiliệuthamkhảotríchdẫntrungthực.
Kết thúc đề tài luận án, NCS đạt được một số kết quả nghiên cứu chínhnhư sau:
(1) Xây dựng phần mềm thu thập và xử lý thông tin thời tiết phục vụtínhtoántuyếnđườngvàkếhoạchchạytàutốiưu,cụthể:
Bài viết đề cập đến việc trích xuất, tổng hợp và phân tích bản tin sóng toàn cầu cùng bản tin gió toàn cầu được định dạng Grib 2 từ cơ sở dữ liệu của Viện Nghiên cứu Phát triển Bền vững Khí quyển Nhân loại thuộc Đại học Kyoto, Nhật Bản (gọi tắt là RISH).
Trích xuất và phân tích dữ liệu dòng chảy đại dương theo thời gian thực từ cơ sở dữ liệu của Dự án nghiên cứu OSCAR (Ocean Surface Current Analysis Real-time) tại Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực, Viện Công nghệ California, Mỹ, cho phép tổng hợp thông tin quan trọng về dòng chảy đại dương Dữ liệu được định dạng netCDF cung cấp cái nhìn sâu sắc về các biến đổi trong dòng chảy, hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực hải dương học.
Ứng dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất kết hợp với ngôn ngữ lập trình Visual Basic giúp xây dựng phần mềm tổng hợp và phân tích đặc tính thay đổi tốc độ cũng như đặc tính nhiên liệu tàu biển Phần mềm này phục vụ cho tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu trong từng điều kiện hành hải cụ thể.
NCS xác định đặc tính thay đổi tốc độ và đặc tính tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong các điều kiện hành hải cụ thể bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất.
NCS phát triển phần mềm tổng hợp và phân tích đặc tính thay đổi tốc độ cũng như tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong các điều kiện hành hải cụ thể Phần mềm này hỗ trợ tính toán tuyến đường và lập kế hoạch chạy tàu một cách tối ưu.
Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển một thuật toán vi khuẩn cải tiến nhằm tối ưu hóa tuyến đường chạy tàu, với mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu Thuật toán hoạt động dựa trên nguyên tắc "just in time", đảm bảo rằng tàu đến cảng đúng thời điểm cần thiết.
- NCS xây dựng hàm mục tiêu cho bài toán tính toán tuyến đường chạytàutốiưunhiênliệudựatrênnguyêntắcjustintime“tàuđếncảngkịplúc”;
NCS phát triển sơ đồ tổng quát nhằm tối ưu hóa việc tính toán tuyến đường chạy tàu, tập trung vào việc tiết kiệm nhiên liệu Phương pháp này dựa trên nguyên tắc "just in time", đảm bảo tàu đến cảng đúng thời điểm, nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm thiểu chi phí vận chuyển.
NCS đã thực hiện một số điều chỉnh cho thuật toán vi khuẩn nhằm nâng cao hiệu quả trong việc lựa chọn tuyến đường tối ưu cho nhiên liệu Cải tiến này dựa trên nguyên tắc "just-in-time", đảm bảo rằng tàu đến cảng đúng thời điểm, từ đó tối ưu hóa quy trình vận chuyển.
NCS phát triển phần mềm tính toán và mô hình mô phỏng nhằm tối ưu hóa kết quả tính toán tuyến đường chạy tàu, tập trung vào việc tiết kiệm nhiên liệu theo nguyên tắc "just in time", đảm bảo tàu đến cảng đúng thời điểm.
Xây dựng cơ chế trao đổi thông tin về tuyến đường chạy tàu nhằm tối ưu hóa nhiên liệu dựa trên nguyên tắc "tàu đến cảng kịp lúc" Cơ chế này sẽ tập trung vào việc giữ liên lạc giữa tàu và bờ, đồng thời trích xuất các điểm chuyển hướng và chế độ máy trên từng đoạn tuyến.
- Nghiêncứu,xácđịnhđiềukiệnsóngtớihạn(độcaosóngtớihạn)đểđảm bảoantoànchotàu,hànghóavàconngười;
- Nghiên cứu, thử nghiệm, đánh giá thực tế các sản phẩm nghiên cứu củađềtàiluậnántiếntớiápdụnghiệuquảchođộitàubiểnViệtNam.
1 NCS Đặng Quang Việt, TS Nguyễn Thanh Sơn.Xây dựng hệ thống hỗtrợ hàng hải tối ưu cho đội tàu biển Việt Nam nhằm tăng hiệu quả sửdụngnănglượngvàgiảmphátthảikhínhàkínhtừtàubiển.TạpchíGiaothôngvận tải,ISSN2354-0818,Sốtháng9/2021,tr.132-135;
2 NCS Đặng Quang Việt, TS Nguyễn Thanh Sơn.Xây dựng chương trìnhkhaithácbảntingió,sóngcủaRishvàbảntindòngchảycủaOscarphụcvụ tính toán phương án chạy tàu tối ưu Tạp chí Giao thông vận tải, ISSN2354-
3 NCS Đặng Quang Việt, TS Nguyễn Thanh Sơn.Nghiên cứu, xây dựngphần mềm theo dõi, đánh giá đặc tính thay đổi tốc độ tàu biển phục vụxây dựng hệ thống hỗ trợ hàng hải tối ưu hoạt động cho đội tàu biển ViệtNam.Tạp chí Giao thông vận tải, ISSN 2354-0818, Số tháng 11/2021, tr.110-114;
4 Đang Quang Viet, Nguyen Minh Đuc & Phan Van Hung.Assessment ofpotentially cutting GHG emissions from shippingin relation to energy toenergyconsuptiontrendsusingFuzzyAnalyticHierarchyProcess.Australian Journal of Maritime & Ocean Affairs, Published online: 08Nov2021.
5 Phan Van Hung, Đang Quang Viet, Le Thanh Đat.Optimal weatherroutingbasedonadaptivebacterialforagingalgorithmforv e s s e l Journal of Technology & Innovation (JTIN), ISSN: 2773-6202(Online),Availableonline:20 May2022.
6 Phan Van Hung, Đang Quang Viet, Nguyen Minh Đuc, Le Thanh Đat.Shiproutingoptimizationusingbacterialforagingo p t i m i z a t i o n a lgorithm for safety and efficient navigation.International Journal ofElectricalandComputerEngineering,Vol13,No2:April2023.
[1] Nghị quyết số 09 – NQ/TƯ, ngày 09/02/2007 về chiến lược biển
[2] Nghị quyết số 36 – NQ/TƯ, ngày 22/10/2018 về chiến lược phát triểnbềnvữngkinhtếbiểnViệtNamđếnnăm2030,tầmnhìnđến2045nhằmđưaV iệtNamtrởthànhquốcgiamạnhvềbiển,giàutừbiển;
[4] Thông tư số 40/2018/TT – BGTVT, ngày 29/06/2018 “Quy định về thuthậpvàbáocáotiêuthụnhiênliệucủatàubiểnViệtNam”;
QCVN 26/2018/BGTVT quy định các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống ngăn ngừa ô nhiễm biển của tàu, nhằm bảo vệ môi trường biển Thông tư số 09/2019/TT-BGTVT, ban hành ngày 31/03/2019, cụ thể hóa các quy chuẩn này, đảm bảo rằng các tàu hoạt động trên biển tuân thủ các quy định về ngăn ngừa ô nhiễm Những quy định này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ sinh thái biển và nâng cao ý thức trách nhiệm của các chủ tàu.
[6] Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam "Giáo trình
[7] KhoaH à n g hả i , T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c H à n g h ả i V i ệ t N a m “Giáot r ì n h đ ị a văn Hàng hảiIII”;
[8] Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam “Tài liệu học tậpkhítượnghảidương”;
[9] TS Nguyễn Minh Đức, Đại học Hàng hải Việt Nam, giáo trình toánchuyênđề.“Phươngphápbìnhphươngnhỏnhất”,2013;
TS Nguyễn Minh Đức từ Đại học Hàng hải Việt Nam đã thực hiện nghiên cứu khoa học cấp trường vào năm 2013, với đề tài "Xây dựng chương trình tính toán đường đi tối ưu dựa trên các thông tin thời tiết" Nghiên cứu này nhằm phát triển một chương trình hỗ trợ việc xác định lộ trình tối ưu cho các phương tiện giao thông, dựa trên các yếu tố thời tiết hiện tại.