Home / Giải pháp / Giám sát Khí tượng, Thủy – Hải văn đảm bảo an toàn cảng biển

Giám sát Khí tượng, Thủy – Hải văn đảm bảo an toàn cảng biển

I/ Nhận Định Xu Thế Phát Triển 
Qúa trình hành hải của thuyền Trưởng/ Chủ tàu và hoa tiêu dẫn tàu trên tuyến luồng sẽ chịu sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố sau:

    • Đặc tính của tàu
    • Phương thức hành hải và tuyến luồng thiết kế
    • Khả năng hoạt động của bánh lái và động cơ
    • Sự trợ giúp của đội tàu lai
    • Địa hình khu vực, sức hút của đường bờ
    • Các yếu tố về khí tượng, thuỷ hải văn: sóng, gió, dòng chảy, mực nước triều, nhiệt độ, độ mặn,… như mô tả tại Hình 1 dưới đây.

các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn cảng

     Hình 1: Các yếu tố về khí tượng, thuỷ văn ảnh hưởng đến quá trình hàng hải
Trong các yếu tố  trên thì các yếu tố về điều kiện khí tượng, thuỷ văn được xem là yếu tố quan trọng vì tính phức tạp, sự thay đổi liên tục của thiên nhiên mà con người không chủ động điều khiển được. Chúng ta chỉ có thể được dự báo trước một khoảng thời gian. Để thuyền Trưởng/ Chủ tàu và hoa tiêu có được các thông số gió, sóng, dòng chảy một cách nhanh chóng, chính xác cho việc tính toán, thống nhất thời điểm đưa tàu vào, rời cảng phù hợp.
Chúng tôi, Công ty TNHH Khoa Học Và Kỹ Thuật REECO, xin đề xuất “Hệ thống giám sát liên tục – thời gian thực các thông số khí tượng, thuỷ – hải văn” nhằm đẩy mạnh vị thế của cảng về chất lượng dịch vụ hiện đại, cũng như sự đảm bảo an toàn tuyệt đối cho quá trình hành hải của các đội tàu ra vào cảng. Các thông số đo từ hệ thống giám sát này sẽ hỗ trợ kịp thời và hiệu quả cho các bộ phận quản lý – điều hành hoạt động cảng. 
II/ CÁC HỆ THỐNG GIÁM SÁT LIÊN TỤC – THỜI GIAN THỰC CÁC THÔNG SỐ KHÍ TƯỢNG, THUỶ – HẢI VĂN TẠI CẢNG
Hệ thống giám sát liên tục thời gian thực các thông số khí tượng, thuỷ – hải văn là một tổ hợp gồm nhiều thiết bị chuyên dụng, hiện đại với độ chính xác cao, được sản xuất bởi các quốc gia hàng đầu trên thế giới trong lĩnh vực như: Aanderaa (Nauy), YSI, Tideland,… (Mỹ),…. Những thiết bị này được rất nhiều chuyên gia trên thế giới sử dụng phục vụ công tác dự báo khí tượng-thuỷ văn, dự báo thời tiết, nghiên cứu (động lực học bờ biển, vùng cửa sông, rừng ngập mặn,…), các công trình đê, kè, cảng, luồng tàu  hành hải,….
Hệ thống có hai dạng thiết kế lắp đặt, được sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp tùy theo ứng dụng và địa điểm cụ thể:

  1. Kiểu thiết kế thứ nhất: Hệ thống bao gồm các cấu thành thiết bị lắp đặt cố định dưới đáy biển/cảng, trụ cầu cảng và trên bờ cảng.
  2. Kiểu thiết kế thứ hai: Hệ thống là một trạm phao quan trắc biển.

Các hệ thống giám sát liên tục – thời gian thực nêu trên đã và đang vận hành hiệu quả ở nhiều nước trên thế giới

  •  Hệ thống bao gồm  các cấu thành thiết bị lắp đặt cố định dưới đáy biển/cảng, trụ cầu cảng và trên bờ cảng
  • Trạm phao giám sát liên tục các thông số khí tượng – hải văn

Với hệ thống bao gồm các cấu thành thiết bị lắp đặt cố định dưới đáy biển/cảng, trụ cầu cảng và trên bờ cảng: các thiết bị quan trắc, giám sát được bố trí theo mô tả đặc trưng tại hình 2. Chất liệu cấu tạo chính của các thiết bị này là Titanium, thép không gỉ ANSI 316, PET, PUR,… chuyên dùng nên các thiết bị có thể thả dưới biển trong thời gian dài mà vẫn hoạt động tốt, cho số liệu tin cậy, dung lượng pin lớn nên giảm nhiều chi phí bảo trì, thay pin.

Hình 2: Hệ thống giám sát liên tục thời gian thực khí tượng, thuỷ – hải văn với các cấu thành thiết bị lắp đặt cố định dưới đáy biển/cảng, trụ cầu cảng và trên bờ cảng
Danh sách các thiết bị, chức năng hoạt động chính, phương thức lắp đặt và kết nối thu – truyền – hiển thị số liệu đo của hệ thống được mô tả khái quát qua bảng 1 và hình 3.
Bảng 1: Danh sách, chức năng hoạt động và phương thức lắp đặt các thiết bị của hệ thống- (Kiểu thiết kế thứ nhất).

STT Tên thiết bị Chức năng hoạt động Phương thức lắp đặt
1 Bộ thiết bị neo đáy, bao gồm:- Sea Guard II DCP;- Wave and Tide Sensor;- Conductivity Sensor;-… Đo đạc và truyền số liệu về các thông số: profile vận tốc và hướng dòng chảy, độ cao sóng, chu kì sóng, độ dốc sóng, phổ sóng, áp suất, mực triều, áp suất triều, nhiệt độ và các thông số môi trường khác như: độ dẫn/độ mặn, độ đục,… – Lắp cố định trong khung thả dưới đáy biển.
– Cấp nguồn, thu thập số liệu qua bộ SeaGuard II Platform;
– Truyền số liệu real-time vào bờ (đến datalogger) qua cáp cảm ứng/ cáp quang.
4 Thiết bị đo dòng chảy tầng mặt (In-line  ZPulse DCS) Đo vận tốc và hướng dòng chảy tại tầng mặt – Lắp cố định tại trụ cầu cảng.

– Truyền số liệu real-time vào bờ (đến datalogger) qua cáp với tín hiệu đầu ra chuẩn AiCaP/ RS-232/ RS-422 và/ hoặc analog.

5 Vented Tide Sensor Đo mực nước, triều. – Lắp cố định tại trụ cầu cảng.

– Truyền số liệu real-time vào bờ (đến datalogger) qua cáp với tín hiệu đầu ra chuẩn AiCaP/ RS-232/ RS-422 và/ hoặc analog.

6 Trạm đo thời tiết – khí tượng tự động Giám sát liên tục các thông số: Tốc độ gió; Hướng gió; Gió biểu kiến; Nhiệt độ; Độ ẩm; Khí áp; Mật độ khí quyển; Bức xạ mặt trời; Tầm nhìn xa (m),… Lắp trên bộ cột (4 m – 10 m) cố định trên mặt bằng của cảng.
7 SmartGuard Data Logger Thu nhận, lưu trữ và truyền các gói số liệu đo từ các thiết bị giám sát thời gian thực, thông qua phần mềm Real-Time Collector, về trung tâm lưu trữ và phân phối số liệu (máy chủ – server) Lắp đặt trong tủ bảo vệ, cố định tại vị trí thích hợp tại mặt bằng cảng.
8 Phần mềm Real-Time Collector –   Nhận và chuyển đổi dữ liệu từ các thiết bị đo sang một định dạng dữ liệu tùy chọn.
–   Cung cấp giao diện cho các ứng dụng khách liên quan đến việc sử dụng dữ liệu, ví dụ như chương trình hiển thị.
Ứng dụng nền chạy trên datalogger/máy tính.
9 Phần mềm GeoView Phần mềm hiển thị, phân tích số liệu đo đạc. Toàn bộ số liệu từ các thiết bị đo và sensor được truyền về, lưu trữ tại máy chủ, đồng thời cho phép hiển thị, tải về máy khách (được cấp quyền) đặt tại bất cứ nơi đâu có kết nối internet hoặc 3G/4G (mạng di động) Phần mềm thu nhận và quản lý số liệu hoạt động trên cơ sở dữ liệu MicroSoft SQL Database chạy trên một Windows Server (máy chủ)


Hình 3: Sơ đồ mô tả kết nối – truyền và hiển thị số liệu từ các thiết bị của hệ thống

Trạm phao giám sát liên tục các thông số khí tượng – hải văn đề xuất được thiết kế, chế tạo để đo các thông số gồm: Tốc độ gió, Hướng gió, Nhiệt độ không khí, Độ ẩm, Khí áp, Nhiệt độ nước, Vận tốc dòng chảy, Hướng dòng chảy tầng bề mặt và theo các tầng sâu, và các thông số về Sóng (chiều cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng,…) và các thông số môi trường khác như: Độ dẫn/Độ mặn, Độ đục, Dầu…. Các thông số đo được truyền trực tuyến, thời gian thực (real-time) vào bờ/tàu.
Mỗi hệ thống phao bao gồm: thân phao đường kính lớn nhất 1.75m với vật liệu cấu tạo chính là polyethylene kháng tia UV, bộ cấp nguồn điện bằng năng lượng mặt trời gồm các tấm pin và ac-quy, các thiết bị đo và truyền dữ liệu. Phao đo khí tượng hải văn đề xuất là một hệ thống đo đạc hải dương đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng quốc tế.  Phao được cung cấp kèm theo đèn tín hiệu hàng hải, la bàn, GPS và bộ phản xạ rada (Radar reflector).
Datalogger sử dụng trên phao có khả năng lưu giữ và phân phối số liệu đo đến trạm thu trên bờ/tàu thông qua nhiều phưng thức truyền số liệu từ xa.
Bộ thiết bị đo thời tiết Gill GMX 500 MaxiMet được sử dụng để đo Tốc độ gió, Hướng gió, Độ ẩm và Khí áp.
Tất cả các số liệu đo đạc được thu thời gian thực bằng phần mềm Aanderaa Real-Time Collector, đây là một ứng dụng để kết nối các thiết bị đo. Phần mềm Real-Time Collector có thể cài đặt trên bất cứ máy chủ (server) nào mà khách hàng muốn sử dụng.
Aanderaa Real-time Collector thu nhận số liệu truyền về và cung cấp giao diện kết nối (powerful interface) để các ứng dụng ở mức độ cao hơn (như các chương trình phân tích hiển thị số liệu, databases,…) truy cập dễ dàng và hiệu quả.
Việc cài đặt và cấu hình các datalogger từ xa có thể thực hiện trên máy chủ có cài đặt Real-Time Collector.
Bảng 2: Danh sách các thành phần thiết bị chính trên trạm phao

1.   Phao biển Tideland SB 138P cấu hình đo các thông số khí tượng hải văn 2.   Bộ thiết bị đo thời tiết Gill GMX 500 và Gá để lắp đặt thiết bị đo thời tiết
3.   SmartGuard Datalogger 4.   Dây kết nối thiết bị đo thời tiết
5.   Các dây cấp nguồn 6.   Thiết bị đo dòng chảy tầng mặt (DCS z-pulse sensor)
7.   Các tấm pin mặt trời 8.   Thiết bị đo dòng chảy theo các tầng sâu (DCPS 5400 sensor)
9.   Bộ ac-quy (bộ lưu điện), được chọn lựa loại phù hợp với khí hậu nơi thả phao 10.   2 x dây kết nối DCPS và DCS đến Datalogger
11.   Bộ điều khiển sạc (Solar charger controller) 12.   Thiết bị đo các thông số Sóng (Motus wave sensor)
13.   Các cảm biến đo các thông số môi trường như: Độ dẫn/Độ mặn, Độ đục, Dầu… 14.   Phần mềm thu nhận – truyền – hiển thị số liệu real-time.

      Hình 4: Bố trí các thiết bị đo trên Phao quan trắc biển

Hình 5: Lắp đặt thiết bị – neo thả Phao quan trắc biển

III/ CÁC THIẾT BỊ ĐO SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG GIÁM SÁT LIÊN TỤC – THỜI GIAN THỰC CÁC THÔNG SỐ KHÍ TƯỢNG – HẢI VĂN TẠI CẢNG

  1. Bộ kết nối thiết bị dưới nước (data platform) và sensor đo dòng chảy theo các tầng sâu

Seaguard II là bộ data platform (còn gọi là Bộ kết nối làm nhiệm vụ: cung cấp năng lượng hoạt động – ghi, lưu trữ – xử lý – truyền số liệu) thông qua giao thức CANbus (AiCaP), sử dụng XML (ngôn ngữ đánh dấu mở rộng) cho khả năng kết nối – hoạt động ngay (plug and play). Các sensor đo (dòng chảy, sóng, triều, độ dẫn/độ mặn, độ đục,…) được kết nối trực tiếp vào tấm kết nối đầu trên của bộ ghi hoặc thông qua dây. Trong quá trình khởi động, các sensor kết nối với bus thông báo tính năng và đặc điểm với bộ ghi. Bộ ghi sau đó tổ hợp thông tin và cung cấp cho người sử dụng chức năng cấu hình hệ thống.
DCP là cảm biến đo vận tốc và hướng dòng chảy theo các tầng sâu bằng sóng âm Doppler 3 chiều (DCP), 04 chùm tia, tần số 600 kHz, kỹ thuật la bàn bù độ nghiêng qua mỗi ping, chuẩn đúng dịch chuyển động lực (dynamic movements) cho số liệu độ chính xác và độ phân giải cao.
Thiết bị Seaguard II DCP có thể lắp trên vật di chuyển lắc lư như tàu thuyền, phao biển, dưới đáy biển, trên chuỗi đo đạc treo trên dây neo,…
Bảng 3: Thông số kỹ thuật của sensor đo dòng chảy

Tần số âm 600 kHz Hình 6. Bộ kết nối thiết bị dưới nước (data platform) và sensor đo dòng chảy theo các tầng sâu SeaGuard II DCP
Dải khảo sát 30 – 70 m (Broadband)
35 – 80 m(Narrowband)
Kích thước khoang đo 0.5 m – 5 m
Dải đo vận tốc dòng chảy 0 – 500 cm/s (Narrowband)

0 – 400 cm/s (Broadband)

Độ chính xác vận tốc 0.3 cm/s hoặc ±1,5% giá trị đo
Tốc độ thu thập tối đa Đến 10Hz
Khoảng trống bắt đầu đo 1m
Số chùm tia 4
Góc & độ rộng chùm tia 250 &  2.50
Đo nghiêng và la bàn Dạng thể rắn nội
+ Dải lắc ngang/ lắc dọc ±900/±1800
+ Độ chính xác góc nghiêng/ hướng ±1.50/±3.50
Lưu trữ dữ liệu 2 GB SD card
Lựa chọn đường truyền Cáp Lan, Radio modem, GPRS, GOES, Iridium
Phần mềm truyền dữ liệu thời gian thực. Real-time collector
Giao diện AiCaP, RS-232, USB, RS422
Hệ thống ghi dữ liệu Tích hợp nhiều cảm biển với khoảng ghi riêng.
Thời gian ghi dữ liệu 30 giây đến 3 giờ
Nguồn 12-30vol ( Pin Ankalai)
Chịu độ sâu 300 m, 3000m, 4500m, 6000m
Chất liệu PET, PUR, Titan, thép không rỉ 316, polyurethane.

2. Sensor đo chảy tầng mặt –  Inline ZPulse DCS Sensor

Cảm biến đo dòng dựa trên nguyên lý Doppler âm tán xạ, có 2 trục transducer với 2 transducer trên mỗi trục. Điều này mang lại lợi thế lớn là khả năng đo được cả 2 hướng trên mỗi trục. Phương pháp sử dụng 2 transducer ngược hướng nhau giúp kết quả đo không bị ảnh hưởng bởi tác động xoay cảm biến xung quanh cáp tín hiệu và xung quanh bản thân cảm biến. Các transducer trên mỗi trục truyền đi xung siêu âm ngắn cùng lúc (ping), và nhận lại tín hiệu tán xạ, từ đó, đo được thành phần tốc độ dòng theo 2 hướng x và y vuông góc. Dữ liệu này sẽ được tính toán bù góc nghiêng để có được chính xác thành phần tốc độ dòng theo phương ngang.

    Hình 7. Sensor đo chảy tầng mặt
– Transducer:
Tần số: 1.9 – 2 MHz
Nguồn: 25Watt với xung 1ms
Góc tia: 2o
– Tốc độ dòng chảy:  
Dải đo: 0 – 300 cm/s
Độ phân dải: 0.1 mm/s; Độ chính xác trung bình: ± 0.15 cm/s
Tương đối: ± 1% giá trị đọc
Dung sai: 0.3 cm/s
– Hướng dòng chảy:  
Dải đo: 0 – 360o
Độ phân dải: 0.01o
– Góc nghiêng:
Dải đo: 0 – 35o
Độ phân dải: 0.01o; Độ chính xác: ± 1.5o
– La bàn:
Độ phân giải: 0.01o; Độ chính xác: ± 3o.
– Nhiệt độ:
Dải đo: -5 – 36°C
Độ phân giải: 0.001°C; Độ chính xác: ± 0.03°C
Thời gian đáp ứng (63%): < 2 giây.
– Giao thức: AiCap CAN bus.
3. Sensor đo thuỷ triều và mực nước – vented tide sensor
Sensor đo ghi thủy triều và mực nước hoạt động bền bỉ trong cả môi trường nước ngọt và nước mặn, thường dược thiết kế lắp đặt cố định tại trụ cầu cảng. Thiết bị đo áp suất thủy tĩnh của khối nước bên trên, có bù trừ nhiệt độ và áp suất khí quyển (vented sensor) cho độ chính xác cao. Nhiệt độ và áp suất khí quyển (barometric pressure) được tính toán hiệu chuẩn, bù trừ bởi 1 bộ xử lý kỹ thuật số hiện đại, và lưu giữ bên trong sensor. Công nghệ này giúp tránh được các sai số gây ra do các tính toán hiệu chuẩn bên ngoài đến kết quả đo.
Bảng 4: Thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị đo thuỷ triều , mực nước

Điện thế cung cấp 5 – 14 VDC
Hình 8. Thiết bị đo thuỷ triều và mực nước – Vented  Tide Sensor.
Kết nối chịu áp Swagelok 1/8”
Chất liệu POM, titanium, lớp phủ epoxy
Chuẩn kết nối RS-422
Đo mực nước (áp suất):
Dải đo 0 – 100kPa (14 psia) ~ 10m
Độ phân giải <0.0001% toàn dải
Độ chính xác ±0.04% toàn dải
Đo thủy triều:
Tốc độ thu mẫu 2Hz, 4Hz
Thời gian lấy giá trị đo 10 giây – 8 phút
Thông số tính toán:  mực thủy triều (m), áp suất thủy triều (kPa).
Đo nhiệt độ:
Dải đo 0 – 36°C (32 – 96.8˚F)
Độ phân giải <0.001°C
Độ chính xác ±0.4°C

Giá trị thủy triều đo được là giá trị trung bình của áp suất thủy tĩnh đo trong khoảng thời gian từ 10 giây đến 8 phút (được cài đặt bởi người dùng). Khoảng thời gian cập nhật từ 1 giây đến 255 phút. Các thông số đầu ra bao gồm: áp suất (mực nước), nhiệt độ nước, mực thủy triều, áp suất triều. Thiết bị còn cung cấp dữ liệu thô của áp suất và nhiệt độ.
4. Bộ sensor đo thời tiết – khí tượng
Bộ sensor đo thời tiết – khí tượng là một thiết bị cảm biến đo đa thông số khí tượng bao gồm gió, nhiệt độ, độ ẩm và áp suất. Thiết bị cũng bao gồm một cảm biến đo GPS và một la bàn điện. Gió được đo bằng cảm biến sóng siêu âm. Nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí được đo bằng cảm biến kết hợp. Số liệu về gió bao gồm giá trị trung bình theo WMO, gió giật, cũng như gió thực (true wind).
Bảng 5: Thông số kỹ thuật thiết bị đo khí tượng

Thông số Tính năng Giá trị Môi trường vận hành
Tốc độ gió Dải đo 0.1 m/s – 60 m/s Dải nhiệt độ môi trường vận hành: -40°C – +70°C
Tiêu chuẩn EMC: BS EN 61326 : 2013
FCC CFR47 parts 15.109
CE Marking
RoHS compliant
Kết nối: RS232, RS422, RS485, MODBUS, ASCII, SDI-12, NMEA

Hình 9:  Bộ sensor đo thời tiết – khí tượng
Độ chính xác ± 3% trong dải 0.1 – 40 m/s, ± 5% trong dải 40 –  60 m/s
Độ phân giải 0.01 m/s
Tốc độ bắt đầu 0.1 m/s
Tần số lấy mẫu 1 Hz
Đơn vị m/s, km/hr, mph, kts, ft/min
Hướng gió Dải đo 0 – 359°
Độ chính xác ± 3° trong dải 0.1 – 40 m/s, ± 5° trong dải 40 –  60 m/s.
Độ phân giải
Tần số lấy mẫu 1 Hz
Đơn vị Degrees
Nhiệt độ không khí Dải đo -40°C – +70°C
Độ chính xác ± 0.3°C @ 20°C
Độ phân giải 0.1°C
Tần số lấy mẫu 1 Hz
Đơn vị °C, °F, °K
Độ ẩm Dải đo 0 –100%
Độ phân giải 1%
Độ chính xác ± 2% @ 20°C (10%-90% RH)
Tần số lấy mẫu 1 Hz
Đơn vị % Rh, g/m3, g/Kg
Khí áp Dải đo 300 – 1100 hPa
Độ phân giải 0.1 hPa
Độ chính xác ± 0.5 hPa @ 25°C
Tần số lấy mẫu 1 Hz
Đơn vị hPa, bar, mmHg, inHg

5. Thiết bị đo sóng – motus wave sensor
Motus Wave Sensor được thiết kế để tích hợp trên phao biển, có độ bền và độ ổn định cao trong môi trường biển. Các bộ phận chính bên trong sensor bao gồm gia tốc kế, la bàn nội. Khi phao di chuyển, lắc lư do chịu tác động bởi lực của sóng, mưa-giông-bão, trục cảm biến của gia tốc kế sẽ bị lệch do cộng/trừ góc dịch chuyển của con lắc. Sự biến thiên của gia tốc cực đại đo được trong một chu kì dao động của con lắc chính là gia tốc theo phương thẳng đứng gây ra bởi sóng. Số liệu hướng sóng sẽ được tham chiếu với cực từ bắc.
Bảng 6: Thông số kỹ thuật của sensor đo sóng Motus Wave Sensor

Độ cao sóng:
Dải đo: 30m
Độ phân dải: <0.001m
Độ chính xác <±0.05m hoặc 1% giá trị đo
Chu kỳ sóng:
Dải đo: 1.42 – 33s
Độ phân dải: <0.05s
Độ chính xác < 1%
Hướng sóng:
Dải đo: 0 – 360o
Độ phân dải: <0.5o
Độ chính xác <2o
Tốc độ tính toán: 2phút Tần số thu mẫu: 100 Hz Giao diện: AiCaP, RS-232
Chất liệu: POM, Stainless steel 316, Brass
Thông số đầu ra:
Hướng sóng trung bình: qm Chiều cao sóng có nghĩa:Hmo Phổ sóng: WS
Hướng sóng đỉnh: q Chu kì trung bình sóng: Tm02 Phổ hướng sóng: DWS
Hướng sóng chính: j Chu kì đỉnh sóng: Tp Chiều dài sóng:  t


       Hình 10: Motus Wave Sensor
6. Sensor đo sóng và thủy triều
Sensor đo sóng và triều được lắp đặt tích hợp trên Seaguard II. Các thông số đầu ra của sensor gồm: áp suất, mực triều, áp suất triều, nhiệt độ, độ cao sóng có nghĩa, độ cao sóng cực đại, chu kì sóng trung bình, chu kì đỉnh sóng, chu kì năng lượng sóng, chu kì qua điểm không, độ dốc sóng, phổ sóng.

                   Hình 11: Sensor đo sóng và triều – Wave and Tide Sensor
Sensor được thiết kế có thể lắp đặt cố định, hoặc được triển khai dưới đáy biển trong vùng nước nông, hoặc được gắn trên một cấu trúc cố định trên mặt nước.
Sensor có khả năng kết nối linh hoạt với SmartGuard Datalogger hay SeaGuard platform qua giao thức kết nối AiCap, và với các hệ thống đo đạc khác thông qua giao thức kết nối RS-232, RS-422, có thể đo – tự ghi số liệu độc lập hoặc hoạt động với hệ thống có phần mềm Real-Time Collector để cho số liệu thời gian thực.
Bảng 7: Thông số kỹ thuật của sensor đo sóng và triều- Wave and Tide Sensor

Áp suất Triều Sóng
Độ phân giải: <0.0001% FSO
Độ chính xác: ±0.02% FSO
Thông số đo: Áp suất
Tốc độ lấy mẫu: 2Hz, 4Hz
Khoảng thời gian đo: 10sà8 phút
Thông số đo: Áp suất triều, mực nước triều
Số lần lấy mẫu: 256, 512, 1024,  2048
Thông số đo: Chiều cao sóng có nghĩa, chiều cao sóng cực đại, chu kì trung bình, chu kì đỉnh, độ dốc, phổ song,…
–  Thời gian đáp ứng: <10s
–  Giao thức kết nối:  AiCap, RS-232 hoặc RS-422
–  Kích thước: OD: 36 x 86mm
–  Khối lượng:160g
–  Độ sâu tối đa: 30m hoặc 90m
–  Chất liệu: Titanium, epoxy coating

7. Sensor đo độ dẫn/ độ mặn và nhiệt độ
Sensor đo độ dẫn/ độ mặn và nhiệt độ được lắp đặt tích hợp trên Seaguard II Cảm biến sử dụng công nghệ dòng cảm ứng cho kết quả ổn định. Áp suất nội không vượt quá 1 bar nên cảm biến không bị ảnh hưởng bởi độ sâu. Cảm biến được làm từ chất liệu chuyên dụng, chống chịu tốt trong môi trường nước biển, nhu cầu bảo trì thấp.
Bảng 8: Thông số kỹ thuật của Sensor đo độ dẫn/ độ mặn và nhiệt độ

Độ dẫn Nhiệt độ Độ mặn
Dải đo: 0–7.5S/m
(0–75mS/cm)
Độ phân giải: 0.0002S/m (0.002mS/cm)
Độ chính xác: ±0.005S/m (±0.05mS/cm)
Thời gian đáp ứng: <3s
Dải đo: -5–40°C (23-104˚F)
Độ phân giải: 0.01°C (0.018°F)
Độ chính xác: ±0.1°C (0.18°F)
Thời gian đáp ứng: <10s
Dữ liệu đầu ra:
+ AiCaP CANbus: Độ dẫn, nhiệt độ.
+ RS-232/ RS-422: Độ dẫn, nhiệt độ, độ mặn, mật độ, vận tốc âm thanh.
Hiển thị ở đơn vị kỹ thuật hoặc dưới dạng dữ liệu thô.
Thời gian 2 lần đo: 2s đến 255p
Giao thức kết nối:  AiCap, RS-232 hoặc RS-422
Kích thước:  36 x 39 x 86mm
Khối lượng: 240g
Độ sâu tối đa: 300m / 3000m / 6000m
Chất liệu:  Titan bọc Epoxy

Hình 12:  Sensor đo độ dẫn/ độ mặn và nhiệt độ

8. Sensor đo dầu trong nước biển: dầu thô và dầu thành phẩm

  • Là thiết bị đo chuyên dùn để tích hợp trong các hê thống đo môi trường biển.
  • Dải tuyến tính: 0 – 1500 ppb (dầu thô), 7000 ppb (xăng dầu thành phẩm).
  • Giới hạn phát hiện: 0.2 ppb (dầu thô), 10 ppb ((xăng dầu thành phẩm)).
  • Tín hiệu đầu ra: 0 – 5 VDC
  • Dải điện thế nguồn cấp: 3 – 15 VDC
  • Nguồn điện yêu cầu: <300mW.


    Hình 13. Sensor đo dầu trong nước biển
9. Datalogger
Tín hiệu đo đạc từ tất cả các thiết bị đo được lưu trữ, xử lý và truyền đi thông qua bộ thu thập số liệu thông minh (SmartGuard data logger). Bộ thu thập số liệu thông minh có khả năng kết nối trên 40 thiết bị/cảm biến đo với các chuẩn tín hiệu đầu ra khác nhau, bao gồm: 20 thiết bị/cảm biến chuẩn tín hiệu AiCaP; thiết bị/cảm biến chuẩn cảm biến chuẩn tín hiệu SR10/VR22; 6 thiết bị/cảm biến chuẩn tín hiệu analog; 5 thiết bị/cảm biến chuẩn tín hiệu nối tiếp; 4 thiết bị/cảm biến chuẩn tín hiệu kỹ thuật số.

    Hình 14: Sơ đồ khả năng kết nối, lưu trữ, xử lý và truyền số liệu từ các cảm biến đo
Chức năng điều khiển cấp nguồn cho từng cảm biến.

  • Giao tiếp kết nối: USB, Ethernet và nối tiếp.
  • Bộ nhớ nội có dung lượng lưu trữ lớn: SD card 2GB, khả năng lưu trữ nội tại qua nhiều năm vận hành liên tục.
  • Các tùy chọn phương thức truyền số liệu: Ethernet, vô tuyến (UHF và VHF), GPRS, vệ tinh.
  • Tiêu chuẩn bảo vệ: IP 65
  • Dải nhiệt độ vận hành: -40°C – + 60°C
  • Giao diện đầu ra: USB, Ethernet, serial ports
  • Màn hình hiển thị: OLED
  • Chức năng: Resetting, Programming và Download trên máy vi tính.
  • Chức năng kết nối bộ phát tín hiệu Hệ thống nhận dạng tự động AIS
  • Kích thước (L x W x H): 320 x 217 x 70 mm.
  • Điện thế sử dụng: 12 – 30V

10.  Modem truyền số liệu từ xa
Sẽ cung cấp thiết bi cụ thể sau khi làm rõ phương thức truyền số liệu với khách hàng, tùy chọn một trong các phương thức GSM/GPS, UHF, VHF, Vệ tinh, GOES (theo điều kiện cụ thể tại vị trí đặt trạm và yêu cầu của khách hàng).
11. Phần mềm real-time collector
Real-Time Collector là thành phần của giải pháp kỹ thuật truyền số liệu online thời gian thực, cung cấp các công cụ mạnh và hiệu quả để thu nhận số liệu và điều khiển thiết bị/cảm biến đo hải dương.
Phần mềm hệ thống Aanderaa Real-Time Collector cho phép các thiết bị như SmartGuard, và các thiết bị/cảm biến đo thông minh của Aanderaa hoạt động tạo cơ sở của hệ thống này. Tất cả các hệ thống real-time của Aanderaa sử dụng XML để truyền tải thông tin information. Thông tin XML được truyền đi trong một vỏ bao (envelope), vỏ bao này cũng cung cấp thông tin cho các cơ chế phát hiện lỗi và tiếp phát.
Aanderaa Real-time Collector thu nhận số liệu truyền về và cung cấp giao diện kết nối (powerful interface) để các ứng dụng ở mức độ cao hơn (như các chương trình phân tích hiển thị số liệu, databases,…) truy cập dễ dàng và hiệu quả.
Các chức năng cơ bản gồm:

  • Hỗ trợ kết nối đa thiết bị (các thiết bị đo và cảm biến);
  • Cung cấp cùng lúc cho nhiều chương trình với dữ liệu từ nhiều thiết bị kết nối;
  • Chuyển đổi định dạng nền on-line của thiết bị bên thứ 3 sang định dạng “Real-Time Output XML”;
  • Thu nhận số liệu từ nhiều thiết bị đo;
  • Thu nhận và chuyển đổi số liệu đo sang một định dạng dữ liệu tùy chọn;
  • Cung cấp dữ liệu cho các ứng dụng (phần mềm) khác như phầm mềm hiển thị, phần mềm lưu trữ database,…’;
  • Cung cấp dữ liệu cho các ứng dụng (phần mềm) khác hoạt động thông qua cung cấp giao diện chương trình .NET;
  • Lưu số liệu dưới dạng các tập tin.


   Hình 15: Sơ đồ khả năng kết nối, lưu trữ, xử lý và truyền số liệu từ các thiết bị/cảm biến đo
 12. Máy tính chủ (server) và thiết bi công nghệ thông tin
Máy tính chủ (server) có cấu hình thích hợp, các thiết bị hiển thị, đường truyền internet IP tĩnh, và thiết bi công nghệ thông tin phụ trợ,… cần phải được trang bị đồng bộ tại Trung tâm thu nhận và quản lý số liệu.
13. Phần mềm phân tích, hiển thị số liệu
Phần mềm hiển thị, phân tích số liệu khí tượng hải văn và môi trường là một cấu thành quan trọng trong toàn bộ giải pháp kỹ thuật truyền số liệu online thời gian thực. Phần mềm thu nhận và quản lý số liệu hoạt động trên cơ sở dữ liệu MicroSoft SQL Database chạy trên một Windows Server (máy chủ) đặt tại trạm. Toàn bộ số liệu từ phao biển được truyền về, lưu trữ tại máy chủ, đồng thời  cho phép hiển thị, tải về máy khách (được cấp quyền) đặt tại bất cứ nơi đâu có kết nối internet hoặc GPRS (mạng di động). Máy khách có thể là máy vi tính, ipad, điện thoại thông minh,… có cài đặt phần mềm GeoView.
Các chức năng cơ bản của phần mềm:

  1. Dạng Web-based cho phép truy cập và hiển thị dữ liệu thời gian thực bằng một trình duyệt web;
  2. Dữ liệu được tự động cập nhật liện tục;
  3. Sử dụng ngôn ngữ cấu trúc HTML5/JavaScript cho phép hiển thị số liệu dưới dạng: các đồ thị thống kê dạng đường (line), cột (bar), biểu đồ chỉ phương hướng, bảng số liệu,…;
  4. Hiển thị đồ thị, biểu đồ số liệu cả thời gian thực và lịch sử (quá trình);
  5. Chức năng cho phép hiệu chỉnh thước thời gian, tập trung nghiên cứu soát xét một tập dữ liệu con bất kỳ;
  6. Chức năng phân tích thống kê số liệu như: giá trị trung bình, lớn nhất, nhỏ nhất, tổng cộng, độ lệch chuẩn,…;
  7. Khả năng hiển thị số liệu của nhiều trạm phao cùng một lúc;
  8. Chức năng quản lý truy cập, bảo vệ số liệu bằng mật mã (password).


Hình 16: Phần mềm hiển thị GeoView trên Smartphone, Ipad, Laptop

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *