Nghiên cứu xây dựng thuật toán ngẫu nhiên tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu trên cơ sở ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết

1. Thông tin Luận án

*   **Tên Luận án:** NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN NGẪU NHIÊN TÍNH TOÁN TUYẾN ĐƯỜNG VÀ KẾ HOẠCH CHẠY TÀU TỐI ƯU TRÊN CƠ SỞ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ THỜI TIẾT
*   **Tác giả:** ĐẶNG QUANG VIỆT
*   **Số trang file pdf:** 150
*   **Năm:** 2023
*   **Nơi xuất bản:** Hải Phòng, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
*   **Chuyên ngành học:** Khoa học Hàng hải
*   **Từ khoá:** Tuyến đường tối ưu, kế hoạch chạy tàu tối ưu; Bản tin sóng, gió của RISH; Bản tin dòng chảy OSCAR; Thuật toán BFO; Just in Time.

2. Nội dung chính

Luận án tập trung vào việc nghiên cứu và xây dựng một thuật toán ngẫu nhiên nhằm tính toán tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu, có xét đến ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết. Mục tiêu chính là nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ tàu biển, góp phần bảo vệ môi trường biển một cách hiệu quả. Luận án nhấn mạnh tính cấp thiết của vấn đề này trong bối cảnh Việt Nam ngày càng chú trọng phát triển kinh tế biển bền vững và thực hiện các cam kết quốc tế về bảo vệ môi trường. Bài toán tối ưu được xây dựng trên nguyên tắc "Just in Time" (tàu đến cảng kịp lúc), đảm bảo tàu đến đích đúng thời gian quy định đồng thời giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu.

Để đạt được mục tiêu trên, luận án đi sâu vào việc tổng hợp và xử lý thông tin thời tiết. Các nguồn dữ liệu chính bao gồm bản tin sóng và gió toàn cầu từ Viện Nghiên cứu Phát triển Bền vững Khí quyển Nhân loại (RISH) thuộc Đại học Kyoto, Nhật Bản, và dữ liệu dòng chảy từ Dự án Phân tích Dòng chảy Đại dương theo Thời gian Thực (OSCAR). Luận án xây dựng các công cụ phần mềm để trích xuất, giải mã và tích hợp các dữ liệu này, tạo thành một nguồn thông tin thời tiết toàn diện phục vụ cho quá trình tính toán tuyến đường. Quá trình thu thập và xử lý thông tin thời tiết đóng vai trò quan trọng trong việc đưa ra các quyết định tối ưu, vì điều kiện thời tiết thay đổi liên tục có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và an toàn của tàu.

Một yếu tố quan trọng khác được xem xét trong luận án là đặc tính của tàu. Luận án tập trung vào việc xác định đặc tính thay đổi tốc độ và tiêu thụ nhiên liệu của tàu biển trong các điều kiện hành hải cụ thể, bao gồm ảnh hưởng của sóng, gió, dòng chảy, số vòng quay chân vịt, mớn nước và hiệu số mớn nước. Phương pháp bình phương nhỏ nhất được sử dụng để phân tích dữ liệu thực tế từ nhật ký tàu, từ đó xây dựng các mô hình dự đoán chính xác về hiệu suất của tàu trong các điều kiện khác nhau. Các mô hình này là cơ sở để thuật toán tối ưu lựa chọn các tuyến đường và kế hoạch chạy tàu phù hợp, đảm bảo hiệu quả năng lượng cao nhất.

Thuật toán lõi của luận án là một thuật toán vi khuẩn cải tiến (BFOA). Thuật toán này được thiết kế để giải quyết bài toán tối ưu phức tạp, với mục tiêu giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu đồng thời đảm bảo tàu đến đích đúng thời gian. Luận án trình bày chi tiết về cơ chế hoạt động của thuật toán, các điều chỉnh được thực hiện để tăng hiệu quả tìm kiếm và các kết quả mô phỏng cho thấy tính khả thi và hiệu quả của thuật toán trong việc tìm ra các tuyến đường và kế hoạch chạy tàu tối ưu trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Luận án cũng xây dựng một phần mềm mô phỏng để người dùng có thể thử nghiệm và đánh giá các tuyến đường và kế hoạch chạy tàu khác nhau.