Giới thiệu hệ thống ICCS trên tàu thủy

CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2017<br /> <br /> 5. Kết luận<br /> Bài báo đã trình bày quá trình khai phá tín hiệu và bám tín hiệu định vị GPS L1 C/A, triển khai<br /> trên nền tảng Matlab cho bộ thu mềm GPS. Mục đích của bộ thu mềm nhằm xây dựng một cấu trúc<br /> thu dễ cấu hình, đa tần số, đa hệ thống. Đồng thời, giải pháp bộ thu mềm hướng đến mục tiêu triển<br /> khai các giải pháp xử lý tín hiệu tiên tiến nhằm nâng cao chất lượng của bộ thu GPS. Với giải pháp<br /> thu mềm này, tính thương mại có thể bị hạn chế nhưng cung cấp cho các nhà nghiên cứu một nền<br /> tảng tự do, dễ dàng và miễn phí để tiếp tục hoàn thiện và bổ sung các kết quả nghiên cứu mới về<br /> cấu trúc bộ thu mềm GPS nói riêng và GNSS nói chung.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. J.-H. Won, T. Pany, and G. W. HeiN, "GNSS software defined radio," Inside GNSS, vol. 1, pp. 48-56,<br /> 2006.<br /> [2]. F. Principe, G. Bacci, F. Giannetti, and M. Luise, "Software-Defined Radio Technologies for<br /> GNSS Receivers: A Tutorial Approach to a Simple Design and Implementation," International<br /> Journal of Navigation and Observation, vol. 2011, p. 27, 2011.<br /> [3]. T. H. Ta, "Acquisition Architecture for Modern GNSS Signals," Ph.D dissertation, Politecnico Di Torino,<br /> 2010.<br /> [4]. K. Borre, D. M. Akos, N. Bertelsen, P. Rinder, and S. H. Jensen, A Software-Defined GPS and<br /> Galileo Receiver - A Single-Frequency Approach. Berlin: Birkhäuser, 2007.<br /> [5]. R. Falone, C. Stallo, E. Gambi, and S. Spinsante, "SDR GNSS receivers: A comparative overview<br /> of different approaches," in Metrology for Aerospace (MetroAeroSpace), 2014 IEEE, 2014, pp.<br /> 326-331.<br /> <br /> Ngày nhận bài: 21/12/2016<br /> Ngày phản biện: 11/01/2017<br /> Ngày duyệt đăng: 16/01/2017<br /> <br /> <br /> GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ICCS TRÊN TÀU THỦY<br /> AN INTRODUCTION TO ICCS ON SHIPS<br /> VƯƠNG ĐỨC PHÚC<br /> Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam<br /> Tóm tắt<br /> Bài báo nghiên cứu về hệ thống điều khiển truyền thông tích hợp ICCS (Integrated<br /> Communications Control System) được lắp đặt trên các tàu có trọng tải 34.000 tấn, 53.000<br /> tấn,… được đóng tại Việt Nam cũng như trên thế giới. Đây là hệ thống hiện đại, thực hiện<br /> nhiều nhiệm vụ cùng một lúc như: điều khiển và giám sát trạng thái của bơm, van đồng thời<br /> giám sát các thông số về mức và nhiệt độ của các két dầu cũng như mức nước.<br /> Từ khóa: Hệ thống điều khiển cân bằng tàu, hệ thống hút khô, giám sát nhiệt độ, truyền thông<br /> tích hợp, hãng Pleiger Maschinenbau.<br /> Abstract<br /> The paper will study on the Integrated Communications Control System (ICCS) installed on<br /> ships having 34.000DWT, 53.000DWT and being built in Vietnam as well as in the world. It<br /> is a morden system that permit operators control and monitor pumps, valve, monitor level<br /> and temperature of storage oil, water volume.<br /> Keywords: Ballast control system, bilge system, temperature Monitor, Integrated Communications,<br /> Pleiger Maschinenbau.<br /> 1. Giới thiệu về hệ thống ICCS<br /> Các hệ thống tích hợp phát triển mạnh và đang dần thay thế các hệ thống cũ nhằm tăng độ<br /> tin cậy, giảm dần số người định biên trên tàu. Hệ thống ICCS trên tàu có nhiệm vụ điều khiển và<br /> giám sát bơm ballast, bơm cứu hoả dùng chung, các van điện - thủy lực [1] thông qua giao diện máy<br /> tính. Hệ thống còn giám sát báo mức, thể tích và nhiệt độ các két dầu, mức và thể tích nước ngọt<br /> sinh hoạt, két ballast, nước ở các hố tụ hàm hàng,... Hiện nay có nhiều hãng cung cấp giải pháp cho<br /> hệ thống này như Kongsberg, Lyngso Marine, Pleiger Maschinenbau, EID, Praxis. Trong đó hãng<br /> Pleiger Maschinenbau [2] được sử dụng rộng rãi nhất và được thể hiện qua đồ tổng thể sau:<br /> <br /> <br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 49 - 01/2017 27<br />  CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2017<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Tổng thể hệ thống ICCS<br /> Hệ thống có các máy tính được đặt tại các nơi cần điều khiển và giám sát, thường được bố<br /> trí tại buồng điều khiển trung tâm (ECR), buồng làm hàng (Deck Office), một panel để điều khiển<br /> (Relay Cabinnet), hai trạm báo động khi mức dầu trong các két bị tràn được bố trí tại hai cánh gà<br /> boong chính (Bunker Station), Ngoại vi là các van điện thủy lực [1] (các loại EHS-D3, EHS - D/Q và<br /> EHS - D3/P2) có phản hồi trạng thái đóng mở, tín hiệu từ cảm biến mức và nhiệt độ các két, các<br /> bơm cứu hoả dùng chung, bơm ballast được và tín hiệu từ các hố tụ hầm hàng. Trên hình 1 chỉ rõ<br /> hệ thống được tích hợp mạng và truyền thông thông qua chuẩn RS485 [3, 4, 5]. Chính điều này giúp<br /> cho thuyền viên điều khiển và giám sát toàn bộ các thông số liên quan đến hệ thống một cách đơn<br /> giản, chính xác và giảm sức người. Trạm điều khiển tại chỗ hệ thống có: Môđun truyền thông BI,<br /> Môđun vào ra I/O, Môđun điều khiển CM3, Môđun chuyển tín hiệu U, Môđun cách ly.<br /> Trong hệ thống có các Môđun chuyển tín hiệu từ điện trở dạng PT100 sang tín hiệu dòng điện<br /> theo chuẩn 4-20mA để đo nhiệt độ các két dầu. Các Môđun này được đánh dấu là 28U1, 28U2,<br /> 28U3, 28U4, 29U1, 29U2, 29U3, 29U4 [6]. Hai bên cánh gà boong chính còn có hai hộp báo động<br /> mức dầu tràn. Thông qua hệ thống các cảm biến đo mức dầu, hệ thống sẽ tính toán và hiển thị về<br /> mức, thể tích dầu hiện tại. Khi mức dầu trong két vượt quá ngưỡng đặt hệ thống sẽ phát tín hiệu<br /> báo động bằng còi, đèn để trực ca biết nhằm phục vụ cho việc tiếp nhận dầu.<br /> Hệ thống còn có các Môđun trung gian (Barrier) để cách ly với các Môđun I/O của hệ thống<br /> nhằm tăng độ tin cậy và bảo vệ được Môđun I/O. Môđun này đóng vai trò trung gian cho các tín hiệu<br /> mức nước ở hố tụ hầm hàng. Điều này là vì các cảm biến lắp tại các hố tụ có nguy cơ ngập nước<br /> cao, có thể bị chập hay dò điện.<br /> Ngoài điều khiển các thông số trên, thông qua bảng tra (Sounding Table) hệ thống sẽ tính<br /> toán và hiển thị các thông tin về mức và thể tích toàn bộ các két như kết chứa nước sinh hoạt, nước<br /> dằn tàu,… Thông qua các cảm biến mức đo ở mạn tàu, đuôi tàu và mũi tàu hệ thống sẽ tính toán<br /> được chiều chìm, độ chúi, độ nghiêng của tàu. Từ đó cần ít người vận hành và công việc trở nên vô<br /> cùng đơn giản, tuy nhiên người vận hành cần có kiến thức sâu về hệ thống hơn.<br /> 2. Môdun truyền thông BI (Bus Interface) [3, 4]<br /> 2.1. Chức năng hiển thị của các đèn hiệu<br /> Khi Môđun được cấp điện áp 24VDC thì các đèn trên đó sẽ sáng thể hiện chức năng đang<br /> hoạt động:<br /> + Đèn báo đã có nguồn: Khi Môđun được cấp nguồn thì đèn 24V sẽ sáng, đèn này có ánh<br /> sáng màu vàng (hình 2 b).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 49 - 01/2017 28<br />  CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2017<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Môđun CM3<br /> <br /> <br /> Môđun truyền thông BI<br /> <br /> <br /> <br /> Môđun I/O<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a. Định vị các Môđun b. Đèn báo của BI c. Hiển thị của BI<br /> <br /> <br /> Hình 2. Các Môđun I/O, BI và CM3 trong hệ thống<br /> + Đèn báo tín hiệu truyền thông: Txd và Rxd đây là hai đèn báo trạng thái phát và thu tín hiệu<br /> từ Môđun tới hệ thống mạng, khi hai đèn này nháy thể hiện giao diện đã sẵn sàng (hình 2 b).<br /> + Thông số tiếp theo thể hiện trạng thái hệ thống cũng như các thông số thông qua LED 7<br /> đoạn. Nều hệ thống hiển thị PE như hình 2 c thể hiện rằng hệ thống đang bình thường.<br /> 2.2. Kết nối Môđun với hệ thống máy tính<br /> Để cài đặt các tham số ta ấn đồng thời hai nút Set và Prgm (hình 2 c) rồi bật nguồn. Khi khởi<br /> động, thông số đầu tiên là chọn địa chỉ cho Môđun, cần đồng bộ hóa địa chỉ giữa Môđun ở vị trí nào<br /> trong hệ thống với địa chỉ của mạng. Địa chỉ có thể cài đặt từ 01 đến 6F (tương ứng với 96 Môđun.<br /> Ấn tiếp Prgm để chọn tốc độ truyền thông cho hệ thống. Tốc độ ở đây có thể là 4k8, 9k6,19k2, 38k4,<br /> 56k, 57k6, 76k8. Hệ thống cho phép chọn bít kiểm tra, có 3 chế độ có thể chọn đó là Old, Even và<br /> None. Trên thực tế khi tích hợp với hệ thống của hãng Lyngso Marine cấu hình hệ thống sẽ là: Kênh<br /> số 01 đặt cho Môđun BI1 ta chọn địa chỉ 01, kênh số 02 đặt cho Môđun BI2 ta chọn địa chỉ 02, tốc<br /> độ truyền thông là 9k6 và không dùng Bit kiểm tra (None). Tín hiệu truyền thông được nối tới chân<br /> 1, 2, 3, 4 (hình 2 a) lần lượt là các chân: Nối mát, chân nối 0V, tín hiệu Bus RS485 là A+ và tín hiệu<br /> Bus RS485 là B-.<br /> 3. Môđun tín hiệu vào ra I/O (Input/Output) (hình 2 a)<br /> 3.1. Tổng quan<br /> Môđun tín hiệu vào ra I/O 8/8/4 là Môđun tích hợp bao gồm 8 tín hiệu vào tương tự, 8 tín hiệu<br /> vào số, 4 đầu ra số. Các tín hiệu này được cách ly nhau, nguồn cấp cho Môđun là 24VDC. Môđun<br /> được dùng để điều khiển bơm ballast, bơm cứu hỏa dùng chung và giám sát các thông số mức.<br /> 3.2. Hiển thị<br /> Môđun có tất cả 20 đèn báo trạng thái đầu vào và đầu ra (hình 3 a) 8 đèn màu xanh chỉ báo<br /> tín hiệu đầu vào tương tự, 8 đèn màu vàng chỉ báo tín hiệu đầu vào số, nó sáng khi tiếp điểm đầu<br /> vào là đóng và ngược lại. 4 đèn màu đỏ chỉ báo tín hiệu đầu ra số, nó sáng khi tiếp điểm đầu ra là<br /> đóng và ngược lại. Ngoài ra các đèn LED này còn chỉ báo trạng thái lỗi. Khi tín hiệu không bình<br /> thường thì các đèn sẽ sáng nhấp nháy báo lỗi tương ứng. Khi cả 8 đèn xanh nháy đồng thời có đèn<br /> màu vàng sáng thì lỗi sẽ là: Nếu đèn số 1 sáng thì địa chỉ của Môđun đã bị thay đổi, Đèn số 8 sáng<br /> báo không có tín hiệu tới Môđun BI.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 49 - 01/2017 29<br />  CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2017<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a. Các đèn của I/O b. Đặt địa chỉ cho Môđun I/O<br /> Hình 3. Môđun tín hiệu vào/ra<br /> <br /> <br /> Bảng 1. Ý nghĩa các đèn xanh khi hoạt động<br /> STT Tín hiệu vào từ cảm biến LED xanh Ý nghĩa<br /> <br /> 1 >= 3.8mA hoặc = 20.2mA Nháy nhanh Cảm biến hỏng hoặc bị ngắn mạch<br /> <br /> 3 > 0.2mA hoặc < 3.8mA Nháy chậm Dưới dải đo<br /> <br /> 4