• Thứ Sáu, 30/07/2004 03:03 (GMT+7)

    Tàu ảo trong trường đại học

    Giới thiệu Ship's Bridge Simulator (SBS) - Hệ Thống Mô Phỏng Buồng Lái Tàu Thủy dùng cho dạy học tại ĐH Giao Thông Vận Tải TP.HCM do trường tự xây dựng.

    Đào tạo cần hệ thống mô phỏng

    Kể từ năm thứ 2 đến khi tốt nghiệp, sinh viên khoa Hàng Hải, ĐH Giao Thông Vận Tải (GTVT) TP.HCM  được thực tập trên những con tàu thật 6 tháng/năm. Trong khi đó, từ trước năm 2000, nước ngoài đã chuyển từ huấn luyện trên tàu thủy thật sang mô phỏng. Theo qui định của Tổ Chức Hàng Hải Quốc Tế IMO, một giờ thực tập trên mô hình mô phỏng tương đương với 4 giờ thực tập trong buồng lái tàu thủy thật. 

    Tàu lái và bàn điều khiển máy tàu của hệ thống mô phỏng
     

    Một buồng lái tàu thủy mô phỏng (SBS-Ship's Bridge Simulator) gồm: Các thiết bị tương tự buồng lái thật như trụ lái, bàn điều khiển máy, bàn điều khiển thông tin tín hiệu, ra đa, hải đồ, GPS (hệ thống định vị toàn cầu), GMDSS (hệ thống đảm bảo an toàn toàn cầu); Hệ thống động lực mô phỏng; Cảnh quan môi trường mô phỏng...

    Tuy nhiên, đối với Việt Nam, giá bán của các hệ mô phỏng nước ngoài quá cao: 3-10 triệu USD (hãng NorControl, Na-Uy) và 1-10 triệu USD (hãng Poiseidon, Canada). Năm 1998, Học Viện Hải Quân Nha Trang kết hợp với Học Viện Quân Sự, Học Viện Không Quân và một số công ty tin học thiết kế, chế tạo "Thiết bị mô phỏng hệ thống lái tàu thủy" với chi phí hơn 4 tỷ đồng. Tuy chức năng chủ yếu của hệ thống này là mô phỏng các quá trình vận hành nhưng các thiết bị mô phỏng chưa mô tả được đặc tính động lực học của đối tượng và môi trường mô phỏng. Đặc biệt hình ảnh chỉ là 2D, không tạo cảm giác thực về không gian. Sau đó, hệ thống được nâng cấp bởi công ty tin học CADPRO. Tuy nhiên, trong hệ thống mới, cơ sở dữ liệu chỉ mang tính tượng trưng; hình ảnh không giống thực tế và chưa đẹp, không tạo được cảm giác thật. Hiện bộ mô phỏng này có tại Học Viện Hải Quân Nha Trang, Trường Trung Học Hàng Hải I và Trường Trung Học Hàng Hải II.

    Trước thực tế đó, từ năm 2000, nhà giáo ưu tú Phạm Hồng Sơn, nguyên giám đốc Phân Hiệu ĐH Hàng Hải TP.HCM (tiền thân của ĐH GTVT TP.HCM) và tập thể giảng viên của trường quyết tâm tự xây dựng một hệ thống mô phỏng buồng lái tàu thủy. Thầy Sơn cũng là người ủng hộ công cuộc tin học hóa các ngành học.

    Con tàu ảo ra đời

    Năm 2001, nhóm 13 giảng viên ĐH GTVT TP.HCM đăng ký đề tài cấp Bộ "Nghiên cứu thiết kế chế tạo các thiết bị mô phỏng các quá trình vận hành phương tiện GTVT" dưới sự cố vấn của 2 nhà giáo ưu tú Phạm Hồng Sơn và Trần Cảnh Vinh với niềm tin "Nước ngoài làm được, ta cũng làm được". Chủ nhiệm đề tài là tiến sĩ Trần Hoài An, trưởng Khoa Điện-Điện Tử. Đề tài tập trung xây dựng hệ thống SBS trong điều kiện và kinh phí nội địa để thay thế sản phẩm nhập giá cao.

    Các thành viên đề tài chia nhau điều phối, viết chương trình, dựng tiếng, dựng hình, lập trình mạng... TS Lê Quang Đức và thầy Trần Hữu Kiến Quốc tự làm bo mạch bằng linh kiện, IC mua từ chợ Nhật Tảo. Trong khi đó, thầy Nguyễn Tri Triệu Phương phải mày mò học 3D Studio Max, Open GL để lập trình phần điều khiển 3D... Các thầy cô còn mất nhiều thời gian, tiền bạc, và công sức tìm tài liệu, tham khảo bạn bè trong và ngoài nước ròng rã hàng tháng trời. Và rồi SBS  cũng chào đời với phần hiển thị viết bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic và Visual C. Hệ thống viết bằng C. Phần điều khiển các card và phần cứng     viết bằng Assembler.

    Mô hình động lực học con tàu được xây dựng không khác gì tàu thật. Cảnh quan 3 chiều xung quanh tàu có hiệu ứng ánh sáng, màu sắc, âm thanh tạo cảm giác thật. Mô hình cho phép học viên tập sử dụng tất cả các thiết bị điều khiển tàu: trụ lái, bàn điều khiển máy, ra đa, GPS, hải đồ điện tử; tập sử dụng neo, tời, tín hiệu hàng hải trong điều động tàu; các bài thử tàu, chạy tàu trong luồng, chạy tàu ngoài biển, cập cầu, chạy tàu trong nhiều điều kiện thời tiết và tình huống. Kết quả cho thấy quán tính, tốc độ tới, tốc độ quay trở, tốc độ dạt... của mô hình toán học con tàu phù hợp với thông số của con tàu thật. Hình ảnh hiển thị 3 chiều đẹp, sát thực trong nhiều chế độ ánh sáng, sóng, mây, sương mù khác nhau. Cơ sở dữ liệu luồng TP.HCM - Vũng Tàu sát với thực tế về địa lý, độ sâu, dòng chảy, các cảng, phao, tiêu và các mục tiêu hàng hải khác. Thiết bị đáp ứng đầy đủ các yêu cầu STCW'95 về Huấn Luyện Cấp Chứng Chỉ Trực Ca của Tổ Chức Hàng Hải Quốc Tế IMO. Thầy giáo sẽ ra đề, chấm điểm học viên trên máy tính riêng trong SBS dựa trên thông số thao tác như thời gian khởi hành, thời gian chạy, tốc độ tối đa, số lần bẻ lái...

    Các giảng viên khoa Hàng Hải đánh giá cao hệ thống SBS. Họ thường xuyên góp ý cải tiến hệ thống như tối ưu về tốc độ, tránh va... Và thầy Đức, thầy Phương dành ra một tuần 3 buổi để chỉnh sửa và cập nhật PM của SBS.

     
     
     
    Không gian Cảng Sài Gòn được thể hiện trên mô phỏng
     
     

          Hải đồ điện tử
     

              Ra đa
     

     Hệ thống định vị toàn cầu
     

    Đánh giá thành công

    Từ 2001 đến 2004, 13 giảng viên của trường ĐH GTVT TP.HCM không chỉ hoàn thành hệ thống SBS, mà còn cho ra đời hệ thống mô phỏng buồng máy tàu thủy (bao gồm PM hệ thống và thiết bị); PM hệ thống mô phỏng tàu hỏa, ô tô. Ngày 08/05/2004 đề tài đã được nghiệm thu trước hội đồng nghiên cứu cấp Nhà Nước và được đánh giá xuất sắc, có tính khoa học, tính ứng dụng và kinh tế cao. Theo thầy Lê Vinh Phan, phó trưởng khoa Hàng Hải, sắp tới khoa sẽ nghiệm thu SBS để đưa vào giảng dạy, đào tạo chính thức. 

    Chi phí PM của buồng lái mô phỏng (gồm động lực học con tàu, hải đồ, radar, GMDSS, và các hệ thống hàng hải khác) là 176 triệu đồng do nhà trường tự trang bị; chi phí thiết bị là 450 triệu đồng, lấy từ kinh phí đề tài (1,7 tỉ đồng). So sánh  tổng chi phí của SBS (626 triệu đồng) với sản phẩm ngoại thấy chi phí thấp hơn ít nhất là 5 lần. Thầy Đức nhận xét: "So với các hệ thống mô phỏng trên thế giới vào năm 2000, SBS mạnh hơn hẳn. Nhưng so với các phiên bản 2003, 2004 của nước ngoài, thực sự, SBS vẫn chưa đủ sức cạnh tranh."


    So sánh giá chào bán hệ thống mô phỏng so với sản phẩm ngoại của ĐH GTVT TP.HCM dựa trên tổng nhu cầu nội địa.(Nguồn: ĐH GTVT TP.HCM)

    Vươn ra thị trường

    Tuy xuất phát điểm là "làm PM để tự phục vụ", nhưng tiềm năng thương mại hóa các PM mô phỏng của ĐH GTVT rất lớn. Hiện tại, về mô phỏng thiết bị dạy và cấp bằng lái ô tô, khoa Điện-Điện Tử đã kết hợp với Trung Tâm Dạy Nghề Bình Thạnh. Thầy Đức nói: "Trên thị trường có bán một số sản phẩm mô phỏng dạy lái ô tô của Hàn Quốc, giá khoảng 12.000 USD, bằng giá một ô tô thật, nhưng cấu hình thấp, không sát với tình hình giao thông Việt Nam và không có nhiều cảnh quan. Nhóm chúng tôi có thể làm được với chi phí chỉ 5000-6000 USD, cấu hình tương đương". Thầy An đánh giá: "Có hàng ngàn trung tâm dạy và cấp bằng lái xe trong cả nước, cần tối thiểu 2 hệ thống mô phỏng cho mỗi loại bằng A3, A4, B1, B2, D, E, F. Chúng tôi có thể giúp tiết kiệm hàng tỷ USD ngoại tệ".

    Phi Quân

    ID: B0407_40