Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ sỹ quan trực ca buồng lái ra quyết định điều động tàu tránh va trong các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va trên biển

Bài viết xây dựng cơ sở tri thức (CSTT) về các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va tàu với các dữ liệu thu thập được từ nhiều nguồn khác nhau. Trên cơ sở bộ CSTT thu được, nhóm xây dựng một Hệ chuyên hỗ trợ các sỹ quan trực ca buồng lái thông qua chế độ hội thoại và đồ họa nhằm trợ giúp sỹ quan trực ca buồng lái đưa ra các quyết định về điều động tàu tránh va tàu trong các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va trên biển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ sỹ quan trực ca buồng lái ra quyết định điều động tàu tránh va trong các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va trên biển CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2019 XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ SỸ QUAN TRỰC CA BUỒNG LÁI RA QUYẾT ĐỊNH ĐIỀU ĐỘNG TÀU TRÁNH VA TRONG CÁC TÌNH HUỐNG TỒN TẠI NGUY CƠ ĐÂM VA TRÊN BIỂN BUILDING THE EXPERT SYSTEM SUPPORTING OFFICERS OF WATCH FOR MAKING DECISION IN SHIP COLLISIONS AVOIDANCE DURING RISK OF SITUATIONS AT SEA MAI XUÂN HƯƠNG1, NGUYỄN KIM PHƯƠNG2, TRẦN VĂN TUYỀN3, NGUYỄN TRỌNG ĐỨC3 1Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 2Viện Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 3Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: maixuanhuong@vimaru.edu.vn Tóm tắt Trong bài báo này, nhóm tác giả xây dựng cơ sở tri thức (CSTT) về các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va tàu với các dữ liệu thu thập được từ nhiều nguồn khác nhau. Trên cơ sở bộ CSTT thu được, nhóm xây dựng một Hệ chuyên hỗ trợ các sỹ quan trực ca buồng lái thông qua chế độ hội thoại và đồ họa nhằm trợ giúp sỹ quan trực ca buồng lái đưa ra các quyết định về điều động tàu tránh va tàu trong các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va trên biển. Từ khóa: Tình huống cắt hướng, hệ chuyên gia, dự báo đâm va tàu. Abstract In this paper, the authors develop a knowledge base of cross situations that are at risk of collision with data collected from various sources. Based on the knowledge base collected, the authors built an Expert System to support Deck officer of watch use dialog and graphics to help deck officer of watch giving decision maneuvering of vessel in risk of collisions at sea. Keywords: Cross situations, expert system, forecast of collisions. 1. Đặt vấn đề Theo Tổ chức Hàng hải thế giới, tai nạn đâm va hàng hải xảy ra bởi nhiều nguyên nhân, liên quan trực tiếp tới năng lực của người điều khiển tàu và môi trường hàng hải. Những nguyên nhân này thường xuất phát từ trình độ và kỹ năng của người điều khiển tàu, Trong đó, nguyên nhân xuất phát từ trình độ và kỹ năng của người điều khiển thường là việc chưa nắm vững tính điều động của tàu, bất cẩn trong cảnh giới, không tuân thủ nghiêm ngặt quy tắc phòng ngừa đâm va tàu thuyền trên biển (COLREG 72), thiếu sự phối hợp hiệu quả của thuyền viên [1, 2]. Hành động tránh va tàu thuyền trên biển được thực hiện trong các tình huống như [3]: tình huống đi đối hướng (hoặc gần như đối hướng), tình huống vượt nhau và tình huống đi cắt hướng. Trong các tình huống này, tình huống đi cắt hướng thường được xem là tình huống nguy hiểm, hay xảy ra các vụ va chạm, đâm va tàu. Nhằm trợ giúp sỹ quan trực ca buồng lái trong việc xử lý tình huống tồn tại nguy cơ đâm va tàu, hỗ trợ công tác đào tạo và huấn luyện hàng hải, Hệ chuyên gia hỗ trợ ra quyết định điều động tàu tránh va trên biển đã được xây dựng. 2. Xây dựng cơ sở tri thức tình huống cắt hướng tồn tại nguy cơ đâm va 2.1. Thu thập dữ liệu Từ thực tế phân tích các vụ đâm va đã xảy ra, nguyên nhân được xác định phụ thuộc chủ yếu vào mật độ giao thông hàng hải và năng lực của sỹ quan, thuyền viên vận hành. Trên cơ sở đó, nhằm xây dựng một CSTT về tình huống tồn tại nguy cơ đâm va, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thu thập dữ liệu từ ba nguồn chính: Quy tắc quốc tế phòng ngừa đâm va tàu thuyền trên biển COLREG 72 [2, 3], từ kinh nghiệm của các chuyên gia trong lĩnh vực điều khiển tàu biển, từ thực nghiệm tại Trung tâm Mô phỏng hàng hải Trường Đại học Hàng hải Việt Nam (TTMP). Với Quy tắc quốc tế phòng ngừa đâm va tàu thuyền trên biển 1972: nhóm thu được bộ các luật điều động tránh va cho các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va dựa trên các Điều 5 đến 8 và 13 đến 15. Với các chuyên gia trong lĩnh vực điều khiển tàu biển: việc thu thập dữ liệu được thực hiện với các sỹ quan điều khiển tàu biển có chức danh từ Phó hai trở lên, đã đảm nhiệm chức danh sỹ quan trên 24 tháng để đảm bảo họ đã từng xử lý các tình huống thực tế khi làm việc trên các tàu biển. Các thông tin cơ bản cần được thu thập bao gồm: Khoảng cách bắt đầu quan sát các tàu mục tiêu, dự đoán về tình huống tương quan giữa các tàu mục tiêu, dự kiến kế hoạch tránh va, khoảng cách bắt đầu hành động tránh va và phương pháp điều động tránh va hiệu quả. 36 Tạp chí khoa học Công nghệ Hàng hải Số 57 - 01/2019 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2019 Với phương pháp thực nghiệm: nhóm tiến hành các trải nghiệm tình huống đối với các Sỹ quan điều khiển tàu biển tại TTMP. Các nhóm năng lực được đánh giá bao gồm: năng lực cảnh giới, xác định vị trí tàu, sử dụng thông tin liên lạc trong các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va và năng lực điều động tàu khi đưa ra hành động tránh va chạm tàu với các tàu mục tiêu theo Điều 8 trong COLREG 1972. 2.2. Xây dựng cơ sở tri thức Trên cơ sở dữ liệu đã thu thập, CSTT về điều động tránh va trong các tình huống tồn tại nguy cơ đâm va đã được xây dựng với 200 luật ở dạng NẾU THÌ [4]. Trường hợp sử dụng: Giản đồ tình huống cắt hướng như trong Hình 1, các luật thu được: NẾU VÀ THÌ . NẾU VÀ VÀ < tàu mục tiêu có tốc độ lớn> THÌ < tàu chủ đổi hướng sang trái sao cho tàu mục tiêu ở sau lái hoặc gần như sau lái tàu chủ >. NẾU VÀ VÀ < tàu mục tiêu có tốc độ nhỏ> THÌ < tàu chủ đổi hưởng sang phải >. NẾU VÀ THÌ < chủ đối hướng sang trái 30 độ hoặc cho đến khi tàu mục tiêu ở sau lái tàu chủ>. NẾU VÀ THÌ < tàu chủ đối hướng Hình 1. Giản đồ tình huống cắt hướng giữa tàu chủ và tàu mục tiêu sang phải cho đến khi tàu mục tiêu ở sau lái hoặc ở chính ngang mạn trái tàu chủ>. NẾU VÀ THÌ ... Ngoài ra, để điều động tránh va hiệu quả cần phải có sự đánh giá tình huống dựa trên các thông tin về vị trí, hướng, tốc độ của tàu chủ và các tàu mục tiêu. Khi đó, các kinh nghiệm thực tế của các chuyên gia điều khiển tàu biển lành nghề sẽ được xem xét, bổ sung để có được kết luận đúng đắn. Với mục tiêu xây dựng một hệ chuyên gia hỗ trợ sỹ quan trực ca buồng lái ra quyết định điều động tránh va chuẩn xác trong quá trình hàng hải, cơ sở tri thức được lưu trữ cài ...