Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:175

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang" trình bày các nội dung chính sau: Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh như gió, dòng chảy của vùng biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang đến vật thể qua đó xác định mức độ trôi dạt của vật thể bị nạn, xây dựng thuật toán dự đoán quỹ đạo của vật thể bị nạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM PHẠM NGỌC HÀ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT DỰ ĐOÁN QUỸ ĐẠO TRÔI DẠT VÀ TÍNH TOÁN TUYẾN ĐƯỜNG TÌM KIẾM TỐI ƯU CHO PHƯƠNG TIỆN GẶP NẠN TRONG VÙNG BIỂN NINH THUẬN - KIÊN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP. Hồ Chí Minh – 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM PHẠM NGỌC HÀ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT DỰ ĐOÁN QUỸ ĐẠO TRÔI DẠT VÀ TÍNH TOÁN TUYẾN ĐƯỜNG TÌM KIẾM TỐI ƯU CHO PHƯƠNG TIỆN GẶP NẠN TRONG VÙNG BIỂN NINH THUẬN - KIÊN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Khoa học hàng hải Mã số: 9840106 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. Nguyễn Minh Đức 2. TS. Lê Văn Ty Thành phố Hồ Chí Minh – 2021
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Minh Đức và TS. Lê Văn Ty, không có phần nội dung nào được sao chép một cách bất hợp pháp từ công trình nghiên cứu của tác giả khác. Kết quả nghiên cứu, nguồn số liệu trích dẫn, tài liệu tham khảo là hoàn toàn chính xác và trung thực. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2021 Tác giả Phạm Ngọc Hà
ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ Chí Minh, Viện Đào tạo sau đại học Trường Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ Chí Minh đã cho phép và tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn hai Thầy hướng dẫn khoa học, PGS.TS. Nguyễn Minh Đức và TS. Lê Văn Ty đã tận tình hướng dẫn, định hướng nghiên cứu giúp tôi hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cám ơn Viện Hàng hải, Bộ môn Điều khiển tàu biển, Trường Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ Chí Minh, các Thầy cô giáo, nhà khoa học đã góp ý, phản biện và đánh giá giúp tôi từng bước hoàn thiện luận án. Tôi xin trân trọng cám ơn sự động viên và tạo điều kiện của Trung tâm khí tượng thuỷ văn Quốc gia; Đài khí tượng thủy văn khu vực Nam bộ; Trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn Hàng hải Việt Nam (VMRCC); Cán bộ, Ban Chỉ huy và tập thể Thuyền viên các tàu tìm kiếm cứu nạn của Trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn Hàng hải Khu vực III (Vung Tau MRCC); Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, khuyến khích, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian tôi ghiên cứu hoàn thành công trình. Mặc dù đã cố gắng và nỗ lực trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án, nhưng do những hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm và thời gian nên luận án có thể vẫn còn nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý quý
iii giá của các nhà khoa học và bạn đọc để hoàn thiện luận án một cách tốt nhất cũng như tiếp tục cho các nghiên cứu sau này. Xin trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2021 Tác giả Phạm Ngọc Hà
iii TÓM TẮT Vùng biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang (vùng trách nhiệm của Vung Tau MRCC) chiếm tới 44% tổng số vụ tai nạn trên vùng biển Việt Nam. Hiện nay việc ứng dụng khoa học công nghệ vào hoạt động TKCN còn có nhiều hạn chế. Qua tìm hiểu với vùng biển Việt Nam chưa có các nghiên cứu về tuyến đường chạy tàu tìm kiếm cứu nạn tối ưu để quét hết khu vực xác suất trôi dạt của vật thể bị nạn với thời gian ngắn nhất. Các phần mềm hiện đang sử dụng trong công tác TKCN (ví dụ SAROPS) là phần mềm thương mại không biết được thuật toán cũng như các dữ liệu thời tiết mà nhà cung cấp sử dụng. Đề tài nhằm xây dựng thuật toán để ứng dụng công nghệ nâng cao năng lực TKCN trên biển. Trong luận án để thực hiện việc dự đoán trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho tàu tìm kiếm, NCS nghiên cứu tiến hành: Tổng hợp, tính toán, đánh giá độ chính xác của các nguồn thông tin gió và dòng chảy trên khu vực biển Ninh Thuận đến Kiên Giang sử dụng cho mục đích dự đoán sự trôi dạt của vật thể bị nạn trên biển; NCS đã phân tích so sánh độ tin cậy và việc dễ dàng tiếp cận nguồn dữ liệu, đã lựa chon sử dụng các bản tin gió dạng Grib file của Trường Đại học Kyoto - Nhật Bản và dữ liệu dòng chảy OSCAR của Trung tâm nghiên cứu Trái đất và Vũ trụ cho mục đích dự báo sự trôi dạt và tìm kiếm vật thể bị nạn trên biển theo thời gian thực sau khi tính toán độ lệch chuẩn. Sử dụng mô phỏng Monte Carlo kết hợp bộ lọc Median-Filter để loại bỏ nhiễu xác định khu vực tìm kiếm xác suất 95% của vật thể bị nạn trôi dạt với các dữ liệu thời tiết theo thời gian thực; NCS sử dụng phần mềm hỗ trợ Công tác TKCN (“SEARCH AND RESCUE SUPPORT SOFT), chương trình hỗ trợ theo dõi, giám sát công tác
iv TKCN trên tàu tìm cứu mô phỏng khu vực trôi dạt cho 4 trường hợp và đã xác định được khu vực tìm kiếm vật thể bị nạn dưới tác động của gió, dòng chảy theo thời gian thực. Các kết quả mô phỏng khu vực trôi dạt xác suất 95% cho kết quả khá phù hợp với điều kiện sóng gió theo thời gian thực tế trên vùng biển phía Nam Việt Nam. Trên cơ sở khu vực tìm kiếm vật thể bị nạn xác định NCS đã nghiên cứu, tính toán tuyến đường chạy tàu tìm kiếm tối ưu xuất phát từ vị trí trực đến biên của khu vực tìm kiếm xác định rồi quét hết khu vực đó với thời gian ngắn nhất. Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hoá phương án TKCN đa hướng cho một tàu tìm cứu và phương án hai tàu tìm cứu phối hợp tìm kiếm. Áp dụng thuật toán BFO thích nghi, xây dựng phương án TKCN đa hướng cho một tàu tìm cứu và phương án hai tàu tìm cứu phối hợp tìm kiếm nhờ thuật toán BFO có độ tin cậy cao, có khả năng tính toán và đưa ra gợi ý về tuyến đường tối ưu kể cả trong các trường hợp điều kiện thời tiết thay đổi phức tạp; Sử dụng phần mềm mô phỏng phương án tìm kiếm cứu nạn đa hướng cho một tàu SAR và phương án phối hợp tìm kiếm cho hai tàu SAR có xét đến tính năng điều động của tàu SAR cho 4 trường hợp: - Life raft (no canopy, no drogue): Multifier: 0.057/Modifier: 0.21 kts/Dev: 240 - Life raft (canopy, w/ drogue): Multifier: 0.03/Modifier: 0.00 kts/Dev: 280 - Fishing vessel (Side-stern Trawler): Multifier: 0.42/Modifier: 0.0 kts/Dev: 480 - Fishing vessel (Vietnam): Multifier: 0.38/Modifier: 0.0 kts/Dev: 450 Kết quả khu vực tìm kiếm đối với của tàu SAR bao phủ hết khu vực tìm kiếm xác định phù hợp với việc tính toán theo hướng dẫn của IAMSAR. Từ khóa: Tìm kiếm cứu nạn theo thời gian thực, mô phỏng Monte Carlo, thuật toán tìm kiếm tối ưu, thuật toán vi khuẩn.
v THESIS SUMMARY The southern seas of Vietnam, from Ninh Thuan to Kien Giang (Vung Tau MRCC’s responsibility), is up to 44% of the total number of accidents in the Vietnam’s sea. However, the application of science and technology to SAR operation is limited and limited in use of supporting by smart solution, technology also. Therefore, the study of the thesis research is applicated of science and technology in order to improve the SAR’s competence at sea. There have not any studies on the optimal SAR route for SAR vessels to sweep the drifting area of the distress object with the shortest possible time. The current software using in the SAR operation (eg SAROPS..) is commercial software that does not know the algorithms and reliability of weather data. In this thesis, in order to carry out the drift forecasting and compute the optimal search route for the SAR vessels, the author does: Aggregate, calculate and evaluate the accuracy of wind and current information sources in the sea area from Ninh Thuan to Kien Giang for purpose of forecasting the drift of distress objects at sea; Comparative analysis of reliability, easy access to data sources, it is possible to use Grib file wind reports of Kyoto University - Japan and OSCAR current data of the Earth and Space Research for the purpose of drift forecasting and searching for objects in distress at sea in real time after calculating standard deviations; Using a Monte Carlo simulation with a Median-Filter filter to remove noise define a 95% probability search area of a drift object with real-time weather data; The author used the Search and Rescue Support Soft software, the program to support and monitor the rescue operation to simulate the drift area for 4 scenarios and identify the search area for distress objects under the impact of real-time wind and current. The simulation results of the 95% probability
vi drift area show quite consistent results with the windy conditions in real time in the southern sea of Vietnam. On the basis of the identified search area for distress object, the author research and calculate the optimal search route from the standby position to the edge of the specified search area and then sweep the entire area with the shortest time. Develop an objective function to optimize the multi-directional design for a SAR vessel and the option for two SAR vessels to coordinate the search. Applying the adaptive BFO algorithm, developing a multi-directional SAR plan for a SAR vessel and two SAR vessels coordinated base on the BFO algorithm is highly reliable, capable of calculating and suggesting the optimal route even in the case of complicated weather conditions; Developing a software using BFO algorithm, easy to use, ensures fast calculation, can be applied in actual conditions. Using software to simulate the multi-directional search and rescue plan for one SAR vessels and the search coordination plan for two SAR ships taking into account the maneuverability of the SAR ship for 4 scenarios: - Life raft (no canopy, no drogue): Multifier: 0.057/Modifier: 0.21 kts/Dev: 240 - Life raft (canopy, w/ drogue): Multifier: 0.03/Modifier: 0.00 kts/Dev: 280 - Fishing vessel (Side-stern Trawler): Multifier: 0.42/Modifier: 0.0 kts/Dev: 480 - Fishing vessel (Vietnam): Multifier: 0.38/Modifier: 0.0 kts/Dev: 450 Result: The drift area is suitable for wind, surface currents during the month. The fast calculation time ensures the search planning, the convergence speed of the algorithm is guaranteed. The search area of the two SAR vessels covers the specified search area appropriate to the IAMSAR manual. Keywords: Real-time search and rescue. Monte Carlo simulation, optimal search algorithm, Bacterial Foraging Optimization Algorithm – BFOA.
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... i LỜI CÁM ƠN............................................................................................... ii MỤC LỤC .................................................................................................... v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................ vii DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................ x MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................... 1 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến Đề tài Luận án ............ 2 3. Mục đích nghiên cứu của đề tài ............................................................... 8 4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 8 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài........................................... 8 6. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ........................................................ 9 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................ 9 8. Đóng góp mới của Luận án .................................................................... 10 9. Kết cấu của Luận án .............................................................................. 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TÌM KIẾM CỨU NẠN .. 11 1.1 Cơ sở pháp lý liên quan đến hoạt động TKCN trên biển ................... 11 1.1.1 Luật pháp quốc tế liên quan đến hoạt động TKCN .............................. 11 1.1.2 Các Thoả thuận quốc tế về TKCN giữa Việt Nam và các Quốc gia trong khu vực ........................................................................................................ 13 1.1.3 Văn bản quy phạm pháp luật Việt Nam điều chỉnh hoạt động TKCN .. 14 1.2 Hoạt động TKCN quốc tế .................................................................... 15 1.2.1 Khu vực TKCN theo IMO ................................................................... 15 1.2.2 Tính chất toàn cầu trong hoạt động TKCN trên biển ........................... 18
iv 1.2.3 Tổ chức hệ thống TKCN trên biển....................................................... 18 1.3 Tổng quan về công tác TKCN trong vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang và vùng biển Việt Nam .................................................................... 21 1.3.1 Đặc điểm tự nhiên, hoạt động của phương tiện ở vùng biển Việt Nam 21 1.3.2 Hệ thống tổ chức TKCN trên biển của Việt Nam ................................ 32 1.3.3 Trung tâm Phối hợp TKCN hàng hải Việt Nam ................................... 34 1.4 Kết luận chương 1 ................................................................................ 37 CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP THÔNG TIN THỜI TIẾT PHỤC VỤ TÌM KIẾM CỨU NẠN ....................................................................................... 39 2.1 Nguyên lý về dự đoán mức độ trôi dạt của phương tiện bị nạn ......... 39 2.1.1 Độ dạt gió (Leeway) ............................................................................ 39 2.1.2 Dòng chảy tổng hợp (TWC) ................................................................ 41 2.1.3 Độ dạt tổng hợp (Drift) ........................................................................ 42 2.2 Dữ liệu gió ............................................................................................. 42 2.2.1 Dữ liệu gió của Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia ...................... 43 2.2.2 Dữ liệu gió của một số công ty cung cấp dịch vụ thời tiết.................... 45 2.2.3 Dữ liệu thời tiết của các cơ quan Khí tượng nước ngoài ...................... 49 2.2.4 Đánh giá độ tin cậy thông tin gió dạng Grib file của Viện nghiên cứu phát triển bền vững khí quyển nhân loại (Research institute for sustainable humanoshere – RISH) .................................................................................. 53 2.3 Dữ liệu dòng chảy ................................................................................. 59 2.3.1 Dữ liệu dòng chảy của Trung tâm khí tượng thuỷ văn Quốc gia .......... 59 2.3.2 Dữ liệu dòng chảy của Viện nghiên cứu Đại dương Đài Loan và công ty StratumFive .................................................................................................. 60 2.3.3 Dữ liệu dòng chảy của Dự án nghiên cứu phân tích dòng chảy bề mặt đại dương theo thời gian thực (OSCAR) ............................................................ 62 2.3.4 Đánh giá độ tin cậy dữ liệu dòng chảy của Dự án nghiên cứu phân tích dòng chảy bề mặt đại dương theo thời gian thực (OSCAR) .......................... 63
v 2.4 Kết luận chương 2 ................................................................................ 65 CHƯƠNG 3: DỰ ĐOÁN QUỸ ĐẠO TRÔI DẠT CỦA VẬT THỂ BỊ NẠN ..................................................................................................................... 67 3.1 Phương pháp mô phỏng Monte Carlo ................................................. 67 3.1.1 Cơ sở của phương pháp Monte Carlo .................................................. 67 3.1.2 Các thành phần chính của phương pháp mô phỏng Monte Carlo ......... 68 3.2 Sử dụng mô phỏng Monte Carlo dự đoán vùng trôi dạt của vật thể bị nạn theo xác suất ........................................................................................ 69 3.2.1 Nguyên lý chung áp dụng Monte Carlo dự đoán quỹ đạo trôi dạt của vật thể bị nạn ..................................................................................................... 71 3.2.2 Dự đoán quỹ đạo trôi dạt vật thể bị nạn bằng mô phỏng Monte Carlo . 72 3.2.3 Sử dụng bộ lọc trung bình (Median Filter) khử nhiễu vùng dự đoán xác suất vật thể bị nạn......................................................................................... 73 3.2.4 Kết quả mô phỏng vùng dự đoán xác suất vật thể bị nạn ..................... 76 3.3 Kết luận chương 3 ................................................................................ 82 CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG THUẬT TOÁN VI KHUẨN (BFO) XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TÌM KIẾM CỨU NẠN HIỆU QUẢ DỰA TRÊN THÔNG TIN THỜI TIẾT THEO THỜI GIAN THỰC.......................................... 83 4.1 Giới thiệu chung về tính toán phương án TKCN ............................... 83 4.1.1 Nguyên tắc chung của hoạt động TKCN ............................................. 83 4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới công tác TKCN ........................................... 83 4.1.3 Nguyên lý chung về xây dựng tuyến đường trên mạng lưới ................. 86 4.2 Phương pháp số tìm kiếm tuyến đường tối ưu trên lưới .................... 87 4.2.1 Phương pháp quy hoạch động.............................................................. 87 4.2.2 Thuật toán đàn kiến ............................................................................. 87 4.2.3 Thuật toán di truyền ............................................................................ 88 4.2.4 Thuật toán vi khuẩn (BFO) .................................................................. 89
vi 4.3 Tính toán phương án TKCN tối ưu cho 01 tàu tìm cứu bằng thuật toán BFO ............................................................................................................. 99 4.3.1 Mô hình trao đổi thông tin TKCN ....................................................... 99 4.3.2 Hàm mục tiêu trong tính toán phương án TKCN cho một tàu tìm cứu 102 4.3.3 Các yếu tố và lưu đồ thuật toán ......................................................... 102 4.3.4 Nâng cao hiệu quả thuật toán bằng phương pháp kết bầy .................. 109 4.3.5 Một số kết quả mô phỏng phương án 01 tàu tìm cứu ......................... 112 4.4 Áp dụng Thuật toán BFO xây dựng phương án cho hai tàu tìm cứu phối hợp tìm kiếm .................................................................................... 120 4.4.1 Hàm mục tiêu trong tính toán phương án TKCN cho hai tàu tìm cứu phối hợp tìm kiếm .............................................................................................. 120 4.4.2 Các yếu tố và lưu đồ thuật toán ......................................................... 122 4.4.3 Một số kết quả mô phỏng phương án cho hai tàu tìm cứu phối hợp tìm kiếm ........................................................................................................... 130 4.5 Kết luận chương 4 .............................................................................. 137 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ....................... 138 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ............................................................. 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 142
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải thích CWL CrossWind component of Leeway DR Deadreconing Position DWL DownWind component of Leeway IMO Tổ chức hàng hải Quốc tế ICAO Hàng không quốc tế JMA Japan Meteorological Agency LKP Last Known Position MCC Mission Control Centre MRCC Maritime search and Rescue Coordination Center National Centre for Hydrometeorological Forecasting NCHMF Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia OSC On – Scene Commander OSCAR Ocean Surface Current Analyses Real-time PCLB Phòng chống lụt bão PIW Person In Water RCC Rescue Coordination Center RISH Research Institute for Sustainable Humanoshere RSC Rescue Sub-Centre SAR Search and Rescue International Convention on Maritime Search and Rescue SAR 79 1979
viii SAROPS Search and Rescue Optimal Planning System SC SAR Coordinator SMC Search and rescue mission co-ordinator SRR Search and Rescue Region SRR Search and Rescue Region SRU Rescue Unit TKCN Tìm kiếm cứu nạn TORI Taiwan Ocean Research Institute TWC Total Water Current UTC Coordinated Universal Time UBQG ứng phó Ủy ban Quốc gia Ứng phó sự cố, thiên tai và Tìm kiếm SCTT & TKCN) cứu nạn UNCLOS 1982 United Nations Convention of the Law of Sea 1982 Vietnam Maritime search and Rescue Coordination VMRCC Center Trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn Hàng hải Khu vực Vũng Tàu MRCC III WMO World Meteorology Organization
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thống kê phương tiện bị tai nạn, sự cố trên biển .......................... 30 Bảng 1.2. Thống kê phương tiện bị tai nạn, sự cố trên biển Vũng Tàu MRCC30 Bảng 1.3. Thống kê khu vực xảy ra sự cố, tai nạn trên vùng biển Việt Nam. 31 Bảng 1.4. Loại hình hoạt động TKCN trên biển ........................................... 31 Bảng 1.5. Phương tiện chuyên dụng TKCN ................................................. 37 Bảng 2.1. Độ dạt gió của Tàu máy, Thuyền buồm và Thuyền chèo tay ........ 40 Bảng 2.2. Độ dạt gió của Phao bè cứu sinh, Người trong nước..................... 41 Bảng 2.3. Gió quan trắc theo giờ tại trạm hải văn DK I-7 tháng 1/2016 ....... 44 Bảng 2.4. Dữ liệu phân tích gió từ Grib file lúc 12:00 UTC ngày 01/01/201655 Bảng 2.5. Kết quả tính toán độ lệch chuẩn Thông tin gió cho năm 2016 ...... 58 Bảng 2.6. Dữ liệu dòng chảy OSCAR .......................................................... 63 Bảng 2.7. Kết quả tính toán độ lệch chuẩn Dòng chảy cho năm 2016 .......... 65 Bảng 4.1. Độ rộng vệt tìm kiếm ................................................................... 84 Bảng 4.2. Số hiệu chỉnh thời tiết Độ rộng vệt tìm kiếm ................................ 85
x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phân vùng khu vực TKCN của IMO (Nguồn NP285) ................... 16 Hình 1.2 Khu vực TKCN Đông Nam Á (Nguồn NP285) ............................. 17 Hình 1.3. Sơ đồ quản lý nhà nước về TKCN (khuyến cáo của IMO) ............ 20 Hình 1.4. Sơ đồ tổ chức nghiệp vụ phối hợp TKCN (khuyến cáo của IMO). 20 Hình 1.5. Phân bố gió tháng 1 (Nguồn NP30) .............................................. 22 Hình 1.6. Phân bố gió tháng 4 (Nguồn NP30) .............................................. 22 Hình 1.7. Phân bố gió tháng 7 (Nguồn NP30) .............................................. 23 Hình 1.8. Phân bố gió tháng 10 (Nguồn NP30) ............................................ 23 Hình 1.9. Dòng chảy bề mặt ưu thế tháng 1 (Nguồn NP30).......................... 24 Hình 1.10. Dòng chảy bề mặt ưu thế tháng 4 (Nguồn NP30) ........................ 25 Hình 1.11. Dòng chảy bề mặt ưu thế tháng 7 (Nguồn NP30) ........................ 25 Hình 1.12. Dòng chảy bề mặt ưu thế tháng 10 (Nguồn NP30) ...................... 26 Hình 1.13. Bản đồ dòng chảy tầng mặt mùa đông (KC 09-24) ..................... 27 Hình 1.14. Bản đồ dòng chảy tầng mặt mùa hè (KC 09-24) ......................... 28 Hình 1.15. Số liệu tổng hợp sự cố tai nạn của Vũng Tàu MRCC và VMRCC [29] .............................................................................................................. 30 Hình 1.16. Sơ đồ tổ chức Hệ thống ứng phó sự cố, thiên tai và TKCN Việt Nam ..................................................................................................................... 32 Hình 1.17. Mô hình tổ chức TKCN trên biển và trong vùng nước cảng biển Việt Nam ............................................................................................................. 33 Hình 1.18. Sơ đồ tổ chức Trung tâm Phối hợp TKCN hàng hải Việt Nam ... 35 Hình 1.19. Phân vùng trách nhiệm khu vực TKCN trên biển Việt Nam ....... 36 Hình 2.1. Hai thành phần của độ dạt gió (Leeway) là DownWind và CrossWind ..................................................................................................................... 39 Hình 2.2. Dòng chảy tổng hợp do Hải lưu và dòng chảy gió [49] ................. 42 Hình 2.3. Độ dạt tổng hợp từ dòng chảy tổng hợp và độ dạt do gió [49] ...... 42
xi Hình 2.4. Độ dạt tổng hợp khi xét đến thành phần Crosswind [49]............... 42 Hình 2.5. Trạm quan trắc thời tiết ................................................................ 43 Hình 2.6. Thông tin thời tiết do công ty Offshore Weather Service cung cấp dạng đồ thị lúc 1200LT ngày 21/6/2015 cho toạ độ 10.3 N, 108.3E ............. 45 Hình 2.7. Thông tin thời tiết do công ty Fugro GEOS cung cấp dạng đồ thị lúc 0700LT ngày 06/3/2016 cho toạ độ 7-35 N, 102-57 E .................................. 46 Hình 2.8. Thông tin thời tiết do công ty StratumFive cung cấp ở dạng đồ thị ngày 01/8/2019............................................................................................. 47 Hình 2.9. Thông tin thời tiết do công ty StratumFive cung cấp ở dạng bản đồ ngày 01/8/2019............................................................................................. 47 Hình 2.10. Thông tin thời tiết chi tiết do công ty StratumFive cung cấp ngày 01/8/2019 ..................................................................................................... 48 Hình 2.11. Thông tin thời tiết lúc 18h00 UTC ngày 20/8/2019 (https://www.passageweather.com) .............................................................. 48 Hình 2.12. Thông tin thời tiết Dự báo 12h lúc 06h00 UTC ngày 20/8/2019 (https://www.passageweather.com) .............................................................. 49 Hình 2.13. Thông tin thời tiết ngày 22/05/2019 (https://www.windy.com)... 49 Hình 2.14. Thông tin gió lúc 0300 UTC ngày 10/05/2017 ............................ 52 Hình 2.15. Thông tin phân tích gió, lúc 15:00 UTC ngày 03/05/2017 .......... 56 Hình 2.16. So sánh Hướng gió Grib file và gió quan trắc năm 2016 ............. 56 Hình 2.17. So sánh Vận tốc gió Grib file và gió quan trắc năm 2016 ........... 57 Hình 2.18. Bản đồ dự báo dòng chảy bề mặt biển của NCHMF ................... 59 Hình 2.19. Bản tin dự báo dòng chảy bề mặt biển của NCHMF ................... 60 Hình 2.20. Bản đồ dự báo dòng chảy bề mặt biển của TORI ........................ 61 Hình 2.21. Bản đồ dòng chảy do công ty StratumFive cung cấp ................... 61 Hình 2.22. Thông tin thời tiết chi tiết cho do công ty StratumFive cung cấp 62 Hình 2.23. So sánh Hướng dòng chảy OSCAR và dòng chảy trung bình tháng ..................................................................................................................... 64
xii Hình 2.24. So sánh Tốc độ dòng chảy OSCAR và dòng chảy trung bình tháng ..................................................................................................................... 64 Hình 3.1. Mô phỏng Monte Carlo vị trí phao bè sau 1 giờ [39] .................... 70 Hình 3.2. Xác suất vùng trôi dạt phao bè sau 1 giờ [39] ............................... 70 Hình 3.3. Mô phỏng Monte Carlo khu vực tìm kiếm tàu cá Sample [49] ...... 71 Hình 3.4. Khu vực tìm kiếm tàu cá ngày 15/1/2017 ..................................... 74 Hình 3.5. Khu vực tìm kiếm tàu cá ngày 15/4/2017 ..................................... 75 Hình 3.6. Khu vực tìm kiếm tàu cá ngày 15/7/2017 ..................................... 75 Hình 3.7. Khu vực tìm kiếm tàu cá ngày 15/10/2017.................................... 76 Hình 3.8. Mô phỏng khu vực trôi dạt phao bè ngày 01/07/2019 (a) .............. 77 Hình 3.8. Mô phỏng khu vực trôi dạt phao bè ngày 01/07/2019 (b).............. 77 Hình 3.8. Mô phỏng khu vực trôi dạt phao bè ngày 01/07/2019 (c) .............. 78 Hình 3.9. Mô phỏng khu vực trôi dạt tàu cá ngày 01/07/2019 (a) ................. 78 Hình 3.9. Mô phỏng khu vực trôi dạt tàu cá ngày 01/07/2019 (b)................. 79 Hình 3.9. Mô phỏng khu vực trôi dạt tàu cá ngày 01/07/2019 (c) ................. 79 Hình 3.10. Mô phỏng khu vực trôi dạt tàu cá Việt Nam ngày 01/07/2019 (a) ..................................................................................................................... 80 Hình 3.10. Mô phỏng khu vực trôi dạt tàu cá Việt Nam ngày 01/07/2019 (b) ..................................................................................................................... 80 Hình 3.11. Xác định khu vực tìm kiếm lần 1 ................................................ 81 Hình 3.12. Xác định khu vực tìm kiếm lần 2 ................................................ 81 Hình 4.1. Tuyến đường chạy tàu trên mạng lưới .......................................... 86 Hình 4.2. Tuyến đường di chuyển theo phương pháp quy hoạch động ......... 87 Hình 4.3. Tuyến đường tìm kiếm ngắn nhất của đàn kiến............................. 88 Hình 4.4. Hoạt động cơ bản của vi khuẩn ..................................................... 92 Hình 4.5 Phản xạ tìm kiếm vùng tối ưu (môi trường sống thuận lợi) của vi khuẩn ........................................................................................................... 92 Hình 4.6. Mô hình trao đổi thông tin TKCN............................................... 100
xiii Hình 4.7. Lưu đồ tính toán tuyến đường theo BFO cho một tàu tìm cứu .... 103 Hình 4.8. Lưu đồ khởi tạo quần thể vi khuẩn phương án tìm kiếm cho một tàu SAR ........................................................................................................... 104 Hình 4.9. Lưu đồ vòng lặp phát triển vi khuẩn qua các thế hệ (a) ............... 106 Hình 4.9. Lưu đồ vòng lặp phát triển vi khuẩn qua các thế hệ (b)............... 107 Hình 4.10. Một số tuyến được khởi tạo ngẫu nhiên .................................... 110 Hình 4.11. Các tuyến ngẫu nhiên sau khi được chỉnh sửa ........................... 112 Hình 4.12. Giao diện phần mềm ................................................................. 113 Hình 4.13. Kết quả tính toán mô phỏng khu vực trôi dạt Life raft (no canopy, no drogue) .................................................................................................. 114 Hình 4.14. Xác định vùng tìm kiếm Life raft (no canopy, no drogue) ........ 114 Hình 4.15.(a) Phương án TKCN đa hướng cho một tàu tìm cứu Life raft (no canopy, no drogue) ..................................................................................... 114 Hình 4.15.(b) Phương án TKCN đa hướng cho một tàu tìm cứu Life raft (no canopy, no drogue) ..................................................................................... 115 Hình 4.16. Kết quả tính toán mô phỏng khu vực trôi dạt Life raft (canopy, w/ drogue) ....................................................................................................... 115 Hình 4.17. Xác định vùng tìm kiếm Life raft (canopy, w/ drogue) ............. 116 Hình 4.18.(a) Phương án TKCN đa hướng cho một tàu tìm cứu Life raft (canopy, w/ drogue) ................................................................................... 116 Hình 4.18.(b) Phương án TKCN đa hướng cho một tàu tìm cứu Life raft (canopy, w/ drogue) ................................................................................... 116 Hình 4.19. Kết quả tính toán mô phỏng khu vực trôi dạt Tàu cá - Fishing vessel Side-stern Trawler ...................................................................................... 117 Hình 4.20. Xác định vùng tìm kiếm Tàu cá - Fishing vessel Side-stern Trawler ................................................................................................................... 117 Hình 4.21.(a) Phương án TKCN đa hướng cho một tàu tìm cứu Tàu cá - Fishing vessel Side-stern Trawler ........................................................................... 118