Chế tạo tàu mini không người lái khảo sát biển: Thành công của ngành Đo đạc và Bản đồ

Đây là kết quả của nhiệm vụ khoa học “Nghiên cứu thuật toán và xây dựng phần mềm tích hợp thiết bị đo sâu hồi âm với hệ thống GNSS-RTK trên xuồng tự hành (USV) phục vụ thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn đáy sông, biển các khu vực có địa hình bị chia cắt, nguy hiểm, con người khó tiếp cận”. Đề tài được thực hiện trong vòng 30 tháng từ tháng 1/2018 đến tháng 6/2020.

Mục tiêu của đề tài là thiết lập hệ thống đo sâu hồi âm bằng xuồng không người lái: Phần mềm và hệ thống tích hợp thiết bị đo sâu hồi âm với thiết bị định vị quán tính IMU - GNSS - RTK trên xuồng không người lái (USV). Trên cơ sở đó, các chuyên gia đã đề xuất quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn đáy sông, biển sử dụng hệ thống tích hợp thiết bị đo sâu hồi âm với IMU - GNSS - RTK trên xuồng không người lái (USV).

Ths. Lưu Hải Âu - Giám đốc Trung tâm Tin học và Trắc địa bản đồ (Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ) - Chủ nhiệm đề tài cho biết: Trước đây, công việc điều tra cơ bản của Bộ TN&MT và các Bộ ngành khác để khảo sát thành lập bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn thường rất khó khăn khi đo vẽ các khu vực đá ngầm, ảnh hưởng thủy triều và ô nhiễm môi trường dọc dải ven biển và các đảo, quần đảo… tàu khảo sát có người lái kích cỡ lớn không thực hiện được và rất nguy hiểm. Với thiết bị tàu tự hành, sẽ an toàn và đạt độ chính xác cao, hiệu quả kinh tế.

Công tác thành lập bản đồ địa hình đáy sông, biển sử dụng thiết bị đo sâu hồi âm gắn trên thiết bị USV đã được ứng dụng nhiều ở các nước trên thế giới. Ở Việt Nam hiện chưa có đơn vị nào triển khai sản xuất. Vì vậy, để nghiên cứu đề tài, nhóm tác giả dự định đưa ra các nội dung nghiên cứu sau: Cơ sở khoa học của việc sử dụng hệ thống tích hợp đo sâu hồi âm, GNSS-RTK trên xuồng tự hành (USV) để thành lập bản đồ địa hình; nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động sử dụng phần mềm tích hợp IMU và GPS; các phương pháp khảo sát bản đồ địa hình dưới nước sử dụng công nghệ đo sâu hồi âm, sonar...; tích hợp GNSS-RTK, đo sâu hồi âm trên các thiết bị USV hiện có ở Việt Nam; phương pháp xử lý dữ liệu đo sâu hồi âm, GNSS-RTK, triều ký tự động; kết quả thử nghiệm và đánh giá độ chính xác của bản đồ địa hình thành lập từ phương pháp đo sâu hồi âm sử dụng xuồng tự hành và các phương pháp truyền thống.

Ths. Lưu Hải Âu chia sẻ: Với yêu cầu thực tế trên và từ các mô hình nghiên cứu của đơn vị bạn, chúng tôi đẩy mạnh nghiên cứu, thiết kế chế tạo các hệ thống ở Việt Nam chưa có, phải nhập khẩu từ nước ngoài. Chẳng hạn như hệ thống thiết bị và phần mềm xử lý dữ liệu GNSS đo theo công nghệ trạm ảo (VRS) gắn trên thiết bị bay chụp không người lái (UAV) để tự động hóa hoàn toàn công tác đo đạc và thành lập bản đồ các loại tỷ lệ.

Hướng nghiên cứu thứ hai ở Việt Nam chưa có là “Thiết kế chế tạo hệ thống phần mềm tích hợp các thiết bị đo sâu hồi âm và GPS-RTK với IMU phục vụ công tác khảo sát điều tra đo đạc bản đồ đáy sông biển”. Với thiết bị này, ngoài số liệu đo sâu hồi âm, chúng tôi thiết kế hệ thống sensor tự động thu hồi mẫu môi trường nước và không khí.

“Cả hai đề tài đều là sản phẩm nghiên cứu đề tài cấp Bộ TN&MT. Sản phẩm của hai đề tài này này đã được cán bộ Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ đưa vào thực tế sản xuất và đã đem lại hiệu quả cao” - Ths. Lưu Hải Âu cho hay.
 

Sau khi nghiên cứu và chế tạo thành công, tàu tự hành có thể đo số liệu ở vùng nước từ 1 - 1.000 mét và tự động gửi dữ liệu về qua tín hiệu radio và sóng GPRS.

Tàu được thiết kế chạy tự động, không cần người lái. Vỏ tàu làm bằng nhựa Composite. Trong thân tàu được gắn phần mềm ghi dữ liệu, camera trực tuyến, máy định vị vệ tinh, ăngten và một thiết bị đo sâu hồi âm. Một máy tính nhỏ như điện thoại cũng được gắn ở trong để lưu số liệu và gửi về hệ thống qua tín hiệu radio, GPRS.

Vẫn theo Ths. Lưu Hải Âu, Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồcho biết, thiết bị này được nhóm nghiên cứu chế tạo trong một năm từ đề tài nghiên cứu do Viện thực hiện. Toàn bộ phần cứng đến phần mềm đều do nhóm nghiên cứu chủ động làm trong nước.

Nhóm nghiên cứu cho biết, với thiết kế hiện tại tàu có tải trọng 60kg, được gắn hai bình ắc quy nên có thể đo trong thời gian 8 - 10 tiếng.

"Đây là thiết bị chế tạo để phục vụ công tác nghiên cứu nên hình thức không được đẹp nhưng có thêm nhiều tính năng chuyên biệt phục vụ cho hoạt động điều tra, khảo sát", Ths. Lưu Hải Âu nói và cho biết, với thiết bị này ở những vùng biển khó khăn về an ninh, hay ô nhiễm, con người sẽ không cần xuất hiện mà chỉ cần tàu thả xuống sẽ tự động chạy và gửi số liệu về trung tâm xử lý. Tàu cũng có thể tự động chạy ngầm rà soát,đo số liệu để phát hiện các nhà máy thải nước thải trộm xuống biển.

Hiện, tàu đã chạy thử nghiệm đo trên vùng nước chảy xiết ở sông Lô, sông Đà và khảo sát đảo khu vực Vân Đồn - Quảng Ninh cho kết quả tốt. Nhóm nghiên cứu cho biết, khi có điều kiện sẽ tiếp tục hoàn thiện để tàu có hình thức đẹp hơn.

Một mùa Xuân mới đang về, hy vọng với những thành công bước đầu trong việc thiết kế, chế tạo và lập trình hệ thống phần mềm điều khiển và xử lý số liệu định vị, đo sâu hồi âm trên tàu tự hành của nhóm các nhà khoa học Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ sẽ là bước khởi đầu tốt đẹp để ngành đo đạc và bản đồ tiến tới tự động hóa hoàn toàn công tác khảo sát thành lập bản đồ đáy biển và thu thập dữ liệu tài nguyên và môi trường.

BBT (Nguồn: Cổng TTĐT Bộ TN&MT)