Giải pháp thiết kế thiết bị giám sát hành trình cho phương tiện khai thác thủy sản xa bờ

Nội dung text: Giải pháp thiết kế thiết bị giám sát hành trình cho phương tiện khai thác thủy sản xa bờ

1. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 31 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ THIẾT BỊ GIÁM SÁT HÀNH TRÌNH CHO PHƯƠNG TIỆN KHAI THÁC THỦY SẢN XA BỜ A SOLUTION OF TRACKING-DEVICE DESIGN FOR OFFSHORE VESSEL Nguyễn Tuấn Phước, Nguyễn Quốc Chung, Lê Viết Nhật Quang, Diệp Vĩ Cường, Nguyễn Minh Khánh Ngọc Tổng công ty Công nghiệp Công nghệ cao Viettel, Việt Nam Ngày toà soạn nhận bài 28/12/2020, ngày phản biện đánh giá 10/01/2021, ngày chấp nhận đăng 10/03/2021. TÓM TẮT Hiện nay, các thiết kế giám sát hành trình chủ yếu tập trung vào các sản phẩm hoạt động trong đất liền. Như vậy, một thiết bị giám sát hành trình hoạt động ngoài khơi xa cần chú ý đến các vấn đề gì trong thiết kế? Ngoài khơi xa hạn chế về nguồn năng lượng cung cấp cho thiết bị và không có mạng di động truyền dữ liệu về trung tâm. Giải pháp truyền dữ liệu bằng mạng vệ tinh và dùng pin nội kết hợp năng lượng mặt trời là tiêu điểm được trình bày trong tài liệu này. Để giải quyết bài toán thiết kế cần thực hiện tuần tự 3 bước. Bước đầu tiên là chọn lọc giải pháp phù hợp nhất (Điều này đã bao gồm phần đo kiểm hiệu năng trong phòng lab từng phần rời của thiết kế). Thiết kế và đo kiểm tích hợp trong thiết bị hoàn chỉnh là bước tiếp theo phải thực hiện. Cuối cùng là thực nghiệm với số lượng lớn thiết bị trong thời gian dài để đánh giá hiệu quả và các hạn chế phát sinh. Việc thực hiện phương pháp nghiên cứu như trên đã giúp giải pháp được áp dụng thành công trên 2000 sản phẩm thương mại đang hoạt động xa bờ. Các giải pháp được đề cập trong tài liệu này đã góp phần tạo nên một hệ sinh thái số hóa cho ngành khai thác thủy sản xa bờ và mở rộng sang các ngành khác hoạt động trên môi trường biển như thu thập dữ liệu trong nuôi trồng thủy sản và dầu khí, nghiên cứu môi trường biển. Từ khóa: Thiết bị giám sát hành trình; khai thác thủy sản; truyền dữ liệu bằng mạng vệ tinh; thu thập dữ liệu trong nuôi trồng thủy sản; Hệ thống nhúng tiêu thụ năng lượng thấp. ABSTRACT Currently, designs of tracking-device are primarily for inland operation. So, what are the problems when designing a tracking-devices for an offshore vessel? The offshore environment limits the power supply to the equipment and breaks the mobile-network to transmit data. The document presents the solutions of satellite-network-based data transmission, internal battery, and solar-cell-based charger for the offshore tracking-device. There are three necessary steps. The first step is choosing the most suitable solutions (included measuring the performance of separate parts in the lab). Design and measuring the completed device is the second step. And the last is using a large number of devices for long-term experiments to evaluate the effects and the limitations. Now, there are over 2000 commercial products based on successful solutions. The solutions contribute to building a new digital ecosystem for the offshore fishing industry, aquaculture data acquisition, oil and gas exploitation, and marine environment. Keywords: Tracking-device; offshore fishing industry; satellite-network-based data transmission; aquaculture data acquisition; low-power embedded system. 1. CÁC VẤN ĐỀ TRONG THIẾT KẾ Trong bối cảnh loại bỏ hoạt động đánh THIẾT BỊ GIÁM SÁT HÀNH TRÌNH bắt cá bất hợp pháp, không có báo cáo và CHO PHƯƠNG TIỆN KHAI THÁC không được kiểm soát (IUU Fishing), Việt THỦY SẢN XA BỜ Nam triển khai quản lý khai thác thủy sản
2. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) 32 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh dựa trên hệ thống giám sát hành trình phương 2. CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ CÁC VẤN tiện khai thác xa bờ [1, 2] bao gồm phần thiết ĐỀ TRONG THIẾT KẾ bị giám sát hành trình và hệ thống quản lý. 2.1 Tổng quan hệ thống giám sát hành Trong đó, thiết bị giám sát hành trình được trình phương tiện khai thác thủy sản thiết kế dựa trên nguyên tắc thu thập tọa độ xa bờ vị trí chính nó bằng bộ nhận tín hiệu GPS/GNSS và truyền dữ liệu tọa độ này về Hệ thống giám sát hành trình có thể chia hệ thống qua mạng internet. Điều này không làm 4 phần: phần giám sát hành trình trực chỉ góp phần chứng minh nguồn gốc thủy sản tiếp, mạng truyền dẫn dữ liệu, trung tâm lưu khai thác mà còn cảnh báo kịp thời các trữ và phần ứng dụng khai thác. Phần giám sát trường hợp khẩn cấp như cấp cứu trên biển, hành trình trực tiếp hay thiết bị giám sát hành báo bão. trình phải đảm bảo một số tính năng cơ bản: thu thập tọa độ vị trí hiện tại thông qua hệ Nếu trên đất liền, truyền dữ liệu thông thống định vị GNSS, đóng gói và gửi dữ liệu qua mạng di động [3] hoặc các đường kết nối trong định dạng gói tin tương thích với giải khác như wifi, ethernet, là những lựa chọn pháp truyền dẫn và tính bảo mật giữa thiết bị tốt nhất. Do cơ sở hạ tầng mạng được đảm và trung tâm dữ liệu; kiểm soát mức năng bảo tốt. Tuy nhiên, đối với vùng khơi phương lượng sử dụng bằng cách phân thành các chế thức truyền thông phổ biến nhất vẫn là truyền độ hoạt động khác nhau; giao tiếp người dùng trên băng tần MF/HF cho cự ly dài (vài trăm thông qua các loại kết nối có dây hoặc không km) và VHF cho cự ly ngắn (vài chục km). dây nhằm kiểm soát trạng thái hoạt động và Bên cạnh phụ thuộc các trạm thông tin duyên dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị. hải, các kênh truyền này còn phụ thuộc nhiều vào môi trường hoạt động: ngày đêm, thời Tracking Device Smart tiết, kênh truyền loại này không đảm bảo Phone độ ổn định của dữ liệu 24/7. Một giải pháp Mobile phù hợp hơn được lựa chọn là truyền các dữ Application liệu số ngắn thông qua mạng vệ tinh (SBD)[4, 5, 6, 7, 8]. Trong khai thác thủy sản xa bờ ở Việt Nam, cấu tạo tàu gỗ truyền thống luôn là lựa chọn của ngư dân. Tuy nhiên, không có bất cứ quy chuẩn nào về cách thức bố trí các 2/3/4G Cellular nguồn điện trên tàu: điện DC từ acquy 12V- System Internet Iridium 24V, điện 220V từ máy phát AC và các bộ Server tạo nguồn DC 12-24V từ điện 220V. Các quy API chuẩn an toàn cho tàu ra khơi chỉ kiểm tra các trang thiết bị thông tin liên lạc, cứu hộ, đủ số lượng và còn hoạt động. Bên cạnh Smart PC Other Phone Viettel đó, yêu cầu về giám sát khai thác thủy sản và Server Server ứng cứu trên biển cũng bắt buộc các thiết bị Mobile Web Browser giám sát hành trình phải có khả năng hoạt Application động ngay cả khi tàu mất đi nguồn cấp điện do các sự cố vô tình hoặc cố ý xảy ra. Điều Hình 1. Tổng quan hệ thống giám sát hành này dẫn đến phải cần một bộ nguồn dự phòng trình phương tiện khai thác thủy sản xa bờ bên trong thiết bị và một nguồn sạc độc lập Phần mạng truyền dẫn được sử dụng với nguồn điện của tàu. Pin sạc Lithium-ion trong hệ thống giám sát hành trình thông và năng lượng mặt trời là một lựa chọn thích thường là mạng di động do cơ sở hạ tầng, tốc hợp cho mục tiêu đó. độ truyền dữ liệu và giá thành rẻ. Tuy nhiên,
3. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 33 đối với hệ thống giám sát hành trình cho Iridium được lựa chọn do độ bao phủ toàn phương tiện khai thác thủy sản xa bờ cần sử trái đất. Điều này cho phép mở rộng thử dụng mạng vệ tinh song song với mạng di nghiệm và thương mại ở các môi trường ở động. Mặc dù mạng vệ tinh có thể gửi dữ liệu các lục địa khác nhau mà không cần thay đổi trên phạm vi rất lớn nhưng cũng kèm theo quá nhiều trong thiết kế phần cứng. hạn chế: độ trễ lớn (thông thường giao động Bảng 1.Vùng phủ của các nhà cung cấp giải hàng chục giây đến vài phút), giá thành cao pháp vệ tinh [9] (giá thành tính trên từng byte cao, ràng buộc mức phí phạt cho ngưỡng dưới thấp nhất của Nhà cung dung lượng được gửi và định ra mức phí cấp dịch Độ phủ của mạng vệ tinh khác nhau cho từng loại lệnh tương tác khác vụ vệ tinh nhau), giá thành module cao và sử dụng năng lượng lớn khi hoạt động. Phần trung tâm dữ liệu bao hàm các hệ thống server tương tác thiết bị giám sát thông Inmarsat qua mạng truyền dẫn; quản lý và lưu trữ dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu chứa tọa độ thiết bị, thông tin phương tiện khai thác thủy sản và người sử dụng dữ liệu; phân phối dữ liệu cho các hệ thống khác (ví dụ: hệ thống quản lý phương tiện khai thác xa bờ của chính Iridium phủ) và tương tác người dùng bằng ứng dụng trên di động hay web browser trên máy tính (phần ứng dụng khai thác). 2.2 Truyền dữ liệu bằng mạng vệ tinh Dữ liệu tọa độ thiết bị sau khi được thu thập, đóng gói sẽ được gửi đến mạng vệ tinh. Thuraya Các trạm vệ tinh sẽ phối hợp truyền dữ liệu về cho server của nhà cung cấp. Sau đó, dữ liệu sẽ được gửi về cho trung tâm dữ liệu thông qua địa chỉ IP. Sử dụng mạng vệ tinh để truyền dữ liệu đồng nghĩa với việc thuê một kênh truyền. Điều này bắt buộc phải lập một bảng so sánh hiệu năng các sản phẩm mà các Globalstar nhà mạng cung cấp bên cạnh giá của chúng. Trên thế giới, có nhiều nhà cung cấp mạng vệ tinh: Inmarsat, Iridium, Thuraya, Globalstar, Tuy nhiên, cung cấp module Trong thiết kế phần cứng của thiết bị phát triển cho các công ty làm thiết bị thu giám sát hành trình loại này, chi phí module thập dữ liệu thì hiện tại chỉ có Iridium và thu phát vệ tinh và các phần cứng bổ trợ GlobalStar. Các hãng còn lại tập trung vào thông thường sẽ chiếm 50-60% tổng chi phí các sản phẩm của mình chủ đạo là điện thoại BOM phần cứng. Chi phí này có thể giảm vệ tinh. Dựa trên bảng so sánh độ phủ của khi mua module với số lượng lớn nhưng mạng vệ tinh, Iridium vượt trội do có độ phủ giảm không nhiều do đây là mặt hàng đặc bao hết trái đất. Tuy nhiên, đánh đổi giá thù. Do đó, rất khó để hạ giá thành của thiết thành module truyền dẫn và giá cước thuê bị khi bán ra thị trường. Tuy nhiên, việc giảm bao sẽ cao nhất. Trong giải pháp thiết kế chi phí tổng thể thì có thể thực hiện bằng được trình bày, module 9603 [10] của cách sử dụng thêm 1 kênh gửi dữ liệu bằng
4. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) 34 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh mạng di động 2G/3G/4G. Thiết bị sẽ tận lượng gói tin với số thứ tự zero được tạo và dụng mạng di động gần bờ và ở các đảo để gửi nhiều: Thiết bị rơi vào trạng thái khởi ưu tiên gửi dữ liệu. động lại bất thường do sự cố phần cứng hoặc Bên cạnh đó, tối ưu kích thước gói tin gửi phần mềm. đi là cách kiểm soát cước vệ tinh sử dụng cho Trạng thái của phương tiện là trường thể thuê bao mà vẫn đảm bảo các thông tin quan hiện tình trạng hoạt động của phương tiện: trọng được cập nhật cho hệ thống giám sát. đang chạy, đang neo đậu, mất định vị, vượt Bảng 2. Định dạng gói tin cần truyền qua vùng quy định hoặc đang gặp sự cố (trạng thái cấp cứu). Trạng thái của phương Kích tiện sẽ quyết định độ phân giải của trường STT Nội dung gói tin Kiểu mô tả thước tốc độ và hướng di chuyển. Khi phương tiện (bit) rơi vào trạng thái cấp cứu, các sự cố nguy ID đại diện cho Số nguyên 1 8 hiểm có thể xảy ra: phương tiện bị trôi theo gói tin không dấu dòng hải lưu hoặc chìm dần xuống biển. Thời điểm dữ liệu Thông thường, các thiết bị giám sát hành Số nguyên 2 được thu thập 32 trình trên biển sẽ tăng tần suất gửi dữ liệu lên không dấu (Unix TimeStamp) nhiều lần để đảm bảo thông tin cho cứu hộ. Khi đó hường di chuyển sẽ được ưu tiên hơn Số thứ tự gói tin Số nguyên 3 3 do đơn vị cứu hộ cần dự đoán các vị trí tiếp được tạo không dấu theo để ứng cứu kịp thời và đúng vị trí. Trạng thái của Số nguyên 4 5 Ngược lại, ở trạng thái bình thường thì độ thiết bị không dấu phân giải tốc độ sẽ được ưu tiên. Nguyên Số nguyên nhân là do cách thức vận hành của từng loại 5 Mức pin nội 5 không dấu tàu khai thác thủy sản: các tàu hậu cần thường di chuyển liên tục giữa nhiều nơi để Tốc độ và hướng Số nguyên 6 11 cung cấp nhu yếu phẩm và thu mua thủy sản, di chuyển không dấu các tàu đôi đi song song với tốc độ chậm để Số nguyên 7 Kinh độ 32 bắt cá, các tàu đang bám theo luồng cá với có dấu tốc độ chậm, tàu đang neo lại, . Số nguyên 8 Vĩ độ 32 Mức pin nội hoặc năng lượng còn lại có dấu trong thiết bị. Thông số quan trọng này cần ID của gói tin đại diện cho định dạng gói thiết để đánh giá cách thức sử dụng thiết bị tin. Thông tin này cho phép hệ thống nhận trong thực tế theo từng khoản thời gian trong dạng và giải mã đúng dữ liệu của gói tin. ngày, tháng, năm. Trong trường hợp cấp cứu, “Unix Timestamp” là thông số đánh dấu thời mức pin nội cho phép dự đoán thời gian thiết điểm dữ liệu được thu thập. “Unix bị có thể phát tiếp các bản tin giám sát phục Timestamp” được sử dụng rộng rãi do nhỏ vụ cứu nạn. Trong giải pháp hiện tại, pin sử gọn và dễ dàng chuyển đổi thành thời gian dụng là Lithium-Ion 3.7V và mức pin được UTC trên các hệ thống máy tính. mã hóa như sau: 02.0V, 12.1V, 22.2V, 305.0V và 31lớn hơn 5.0V. Việc mã hóa Số thứ tự gói tin được tạo sẽ được đánh này cho phép biết được độ hợp lý khi sử theo quy luật tăng dần. Khi thiết bị rơi vào dụng pin: Mức pin thấp hơn 3.3V cảnh báo trạng thái “Khởi động lại”, giá trị này cũng thiết bị đã hết pin nội và các gói tin đang được khởi tạo thành Zero. Tác dụng của thứ được gửi đi bằng nguồn năng lượng khác; tự gói tin sẽ cho hệ thống biết trạng thái thu mức pin lớn hơn 4.2V cảnh báo đã xảy ra sự thập và gửi dữ liệu của thiết bị: số gói tin cố phần cứng làm mức pin sạc tăng cao hoặc tăng đều và đúng chu kỳ: thiết bị gửi bình sự cố phần mềm là nhận dạng sai mức pin thường; số gói tin tăng dần nhưng độ thay sạc đang hoạt động; và các trường hợp khác đổi khác nhau: thiết bị bị mất gói; Và số
5. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 35 xem như mức năng lượng đảm bảo cho việc động cao và độc lập với nguồn điện cố định. thu thập dữ liệu. Khi so sánh nhằm lựa chọn các chủng Tọa độ vị trí là giá trị làm tròn của kinh loại pin Lithium-ion khác, các thông số cơ độ và vĩ độ sau khi nhân với bội số 105. Quy bản thường được đề cập đến: Dung lượng, đổi sai số 10-5 độ tương đương 1.11 m. Điều công suất, độ an toàn, hiệu suất, chu kỳ sống này đảm bảo chất lượng vị trí tàu được giám và chi phí. Các chủng loại pin hiện tại bao sát trên biển. gồm: Lithium-nickel Cobalt-Aluminum (NCA), Lithium-Nickel manganese-cobalt 2.3 Pin nội dự phòng và nguồn sạc bằng (NMC), Lithium-manganese spinel (LMO), năng lượng mặt trời Lithium titanate (LTO) và Lithium-iron Ngày nay, pin Lithium-ion được sử dụng Phosphate (LFP). Loại phổ biến thường dùng rộng rãi trong công nghiệp. Các đặc tính như: là NCA, NMC và LFP. Trong giải pháp hiện dung lượng cao, dòng xả lớn, kích thước nhỏ, tại, NCA được lựa chọn do: dung lượng cao khối lượng nhỏ hơn acquy truyền thống, dễ cho phép việc gia tăng năng lượng lưu trữ kiểm soát và tùy biến hình dạng hơn (đối với nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu kích thước loại pin Lithium Polymer) đã tạo một lợi thế và khối lượng thiết bị trong mức cho phép, để sử dụng pin Lithium-ion như một nguồn công suất cao hay cho phép xả dòng điện cao điện dự phòng cho các thiết bị cần khả năng di tức thời và không gây sụt áp khi tải đang cần Hình 2. So sánh các loại pin Lithium-ion [11]
6. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) 36 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh dòng cao (chủ yếu là dòng tức thời của các Bảng 3. Năng lượng tiêu hao và dự đoán số module RF đang trong trạng thái phát tín ngày hoạt động không cần sạc pin trong hiệu giao tiếp mạng), bền với môi trường modem cấp cứu (SoS) nhiệt độ ngoài trời và chi phí thấp. Riêng độ SoS – Period = 15 minutes an toàn thấp có thể cải thiện bằng các mạch hạn dòng xả của pin (giá trị này giao động từ Load t(s) Num Action Current mAh 2-3A phụ thuộc vào dòng đỉnh của module @15m phát RF), mạch chống quá áp khi sạc và (mA) chống dưới áp khi xả. Bên cạnh đó, do độ 1 Sleep 0.77 790 0.168972222 phổ biến của loại pin này nên các giải pháp IC sạc pin rất dễ tìm và lựa chọn. Trong một 2 GPS 21.5 30 0.179166667 số thiết kế, LFP cũng được sử dụng do độ an toàn cao và giá thành hợp lý. 3 GPRS 1 150 20 0.833333333 Trong giải pháp này, dung lượng pin dự 4 GPRS 2 350 10 0.972222222 phòng được lựa chọn là 10Ah @3.7V. Giá trị 6 IRI 1 20 20 0.111111111 này đảm bảo thiết bị có thể phát được dữ liệu trong 2 tuần ở chế độ cấp cứu với chu kỳ 7 IRI 2 150 10 0.416666667 phát dữ liệu là 15 phút / lần và hơn 40 ngày ở chế độ giám sát 90 phút / lần. Điều kiện tính 8 IRI 3 80 20 0.444444444 số ngày hoạt động được ước lượng dựa trên 3.125916667 điều kiện pin sạc đầy giảm đến 3.6V (điều kiện tối thiểu module mạng di động còn hoạt 96 lần 1 Day 321.75 mAh động tốt). Khi ước lượng cũng phải chú ý @24h đến tuổi thọ của pin sẽ giảm theo từng năm. Year Condition mAh Days Thông số tuổi thọ này tùy vào điều kiện hoạt Number động của pin. Ở đây, ước lượng thiết bị sẽ bị giảm 30% dung lượng theo từng năm. Number of Day No Song song đó, giải pháp dùng năng Year 1 Charging Normal 5000 15.54 lượng mặt trời như nguồn điện độc lập với (50%) - nguồn điện trên tàu để sạc cho pin nội là một 3.6V lựa chọn phù hợp. Mặc dù điều kiện ánh sáng mặt trời trên biển ủng hộ giải pháp này. Tuy Min 4500 13.99 nhiên việc lựa chọn loại cell mặt trời và IC Number sạc pin lithium-ion bằng năng lượng mặt trời of Day No là các vấn đề phải giải quyết. Year 2 Charging Normal 3500 10.88 (50%) x Dựa trên các điều kiện cần sạc pin 70% Lithium-ion 3.7V đơn, cell năng lượng mặt trời sẽ có giới hạn là 5V. Do kích thước tấm Min 3150 9.79 pin năng lượng mặt trời bị hạn chế, loại cell Number monocrystalline được lựa chọn để tăng hiệu of Day No suất của quá trình chuyển hóa năng lượng Year 3 Charging Normal 2000 6.22 ánh sáng thành điện năng. Để đảm bảo được (50%) x mức năng lượng cần thiết của hệ pin năng 40% lượng mặt trời và IC sạc, cần phải tiến hành Min 1800 5.59 đo kiểm thực tế với điều kiện ánh sáng mạnh đến yếu và ứng với tình trạng điện áp pin sạc khác nhau.
7. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 37 Bảng 4. Năng lượng tiêu hao và dự đoán số Nguồn sáng ngày hoạt động không cần sạc pin trong Có thể điều chỉnh mode hoạt động bình thường Normal – Period = 90 minutes Load t(s) Num Current mAh Tấm nhựa PC trong suốt bảo vệ bề mặt thiết bị @90m (mA) Cảm biến ánh sáng 1 Sleep 0.77 5140 1.099388889 2 GPS 21.5 180 1.075 Máy đo cường độ sáng 3 GPRS 1 150 20 0.833333333 Tấm pin năng lượng mặt trời 4 GPRS 2 350 10 0.972222222 6 IRI 1 20 20 0.111111111 Mạch sạc pin Lithium-ion 3.7V 7 IRI 2 150 10 0.416666667 8 IRI 3 80 20 0.444444444 Pin Lithium-ion 3.7V 4.952166667 Hình 3. Mô hình đo dòng sạc pin Lithium- 16 lần 1 Day 100.90 mAh @24h ion Bài đo được tiến hành gồm các bước: Year Condition mAh Days Number hiệu chỉnh nguồn sáng (bằng đèn cao áp) để đạt được cường độ sáng mong muốn trên Number of máy đo, quan sát và ghi kết quả dòng sạc pin Day No ứng với mực điện áp của pin. Trong quá trình Year 1 Charging Normal 5000 49.55 đo kiểm dòng sạc pin Lithium-ion, cần lưu ý (50%) - 3.6V một số vấn đề sau: cảm biến ánh sáng kém bền với nhiệt nên không được để cảm biến Min 4500 44.60 gần nguồn nhiệt (sinh ra bởi nguồn ánh sáng điều chỉnh được) trong thời gian dài; để rút Number of ngắn thời gian đo kiểm, nên chuẩn bị bộ sạc Day No Year 2 Charging Normal 3500 34.69 pin và tải xả cho pin lithium-ion để có thể tạo (50%) x ra mức điện áp pin mong muốn. 70% Bảng 5. Kết quả đo dòng sạc pin Lithium-ion Min 3150 31.22 Cường Dòng sạc theo điện áp Pin sạc (mA) độ Number of sáng Day No trung Year 3 Charging Normal 2000 19.82 bình (50%) x 40% (kLux) 4.09 3.76 3.57 3.04 2.48 99.04 56 122 164 180 307 Min 1800 17.84 62.80 31 122 153 158 269 29.02 23 120 120 119 217 6.65 23 74 67 76 76
8. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) 38 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 3. KẾT QUẢ ÁP DỤNG GIẢI PHÁP 3.2 Các hạn chế của giải pháp 3.1 Phạm vi áp dụng giải pháp Bên cạnh những lợi ích đã mang lại Giải pháp đang được áp dụng trên hơn trong quá trình triển khai thực tế, giải pháp 2000 thiết bị giám sát hành trình cho phương chưa phải là tối ưu tốt nhất. Vấn đề tận dụng tiện đánh bắt xa bờ phân bố trên cả nước(chu chưa triệt để phần dư thừa của pin Lithium- kỳ cập nhật bình thường 90 phút / lần và hoạt ion. Giải pháp hiện tại đang dùng pin đơn động 24/7). Trong Hình 4, màn hình web 3.7V. Khi điện áp pin giảm dưới 3.6V thì browser hiển thị phương tiện đơn đối với việc vận hành trực tiếp module di động sẽ bị vùng thưa phương tiện khai thác và nhóm hạn chế. Từ đó, thiết bị phải sử dụng trực tiếp phương tiện kèm theo số lượng đối với vùng module vệ tinh gây tiêu tốn chi phí vận hành có tập trung nhiều phương tiện khai thác. bằng mạng vệ tinh ở các trường hợp có thể kết nối với mạng di động. Các thiết bị vận hành trong thời gian dài (hơn 1 năm) có hiện tượng bề mặt lớp nhựa trong bảo vệ thiết bị sẽ bị mờ dần ảnh hưởng đến hiệu suất sạc pin của tấm năng lượng mặt trời. Bên cạnh đó còn phát sinh thêm quy trình đánh bóng lại lớp nhựa này trong quá trình bảo trì thiết bị. 4. KẾT LUẬN Giải pháp đã được thực hiện thành công trên sản phẩm thương mại. Góp phần tạo nên một hệ sinh thái số hóa cho ngành khai thác thủy sản xa bờ. Giải pháp có thể được mở rộng cho các thiết bị thu thập dữ liệu xa bờ áp dụng cho các ngành nuôi trồng thủy sản, nghiên cứu môi trường biển (thu thập nhiệt độ, sức gió, sóng, ) hay dầu khí. Hình 4. Phân bố phương tiện khai thác xa bờ sử dụng thiết bị giám sát hành trình vệ tinh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quốc hội Việt Nam, Luật 18/2017/QH14, 2017 [2] Chính Phủ Việt Nam, Nghị định 26/2019/NĐ-CP, 2019 [3] Alexander Przybysz; Carlos M. Duarte; Nathan R. Geraldi; Jurgen Kosel; Michael L. Berumen, "Cellular network Marine Sensor Buoy", 2020 IEEE Sensors Applications Symposium (SAS), 2020 [4] I. I. Lysogor; L. S. Voskov; A. Y. Rolich; S. G. Efremov, “Energy efficient method of data transmission in a heterogeneous network of the Internet of things for remote areas”, 2019 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), 2019
9. Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 64 (06/2021) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 39 [5] Paul Gardner-Stephen; Angus Wallace; Lucas Moss; Loic Lagadec; Matthew Lloyd, “Designing a combined personal communicator and data entry terminal for disaster relief & remote operations”, 2019 IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC), 2019 [6] Barbara Anderson; Ethan Chaffee; Bill Perry; Dave Lopez, “Low Cost Lighter-Than-Air Data Acquisition and Flight Control System”, 2016 IEEE Aerospace Conference, 2016 [7] Amit Singh Gaur; Jyoti Budakoti; Chung-Horng Lung;Alan Redmond, "IoT-Equipped UAV Communications with Seamless Vertical Handover",2017 IEEE Conference on Dependable and Secure Computing, 2017 [8] Alexander Laun; Elizabeth Pittman, "Development of a Small, Low-Cost, Networked Buoy for Persistent Ocean Monitoring and Data Acquisition", OCEANS 2018 MTS/IEEE Charleston, 2018 [9] [10] Iridium, Iridium 9603 SBD Transceiver Developer’s Guide, 2017 [11] Boston Consulting Group, Batteries for Electric Cars Challenges, Opportunities, and the Outlook to 2020, pp.3, 2010 Tác giả chịu trách nhiệm bài viết: Nguyễn Tuấn Phước Trung tâm Kết nối thông minh, Tổng công ty Công nghiệp công nghệ cao Viettel Email: phuocnt6@viettel.com.vn