Ứng dụng của hệ thống định vị vệ tinh trong xây dựng
Mạng toàn cầu của Hệ thống định vị vệ tinh GPS của Mỹ trong gần 20 năm hoạt động đã ảnh hưởng mạnh mẽ lên lĩnh vực xây dựng như một công cụ quan trọng của các nhà trắc địa và phục vụ việc điều khiển máy và thiết bị trên công trường xây dựng. Hiện nay Hệ thống định vị vệ tinh GALILEO của châu Âu cũng đang được xây dựng. Đến năm 2008 mạng lưới gồm 30 vệ tinh sẽ được hoàn thành và sẽ hoạt động phối hợp với hệ thống định vị vệ tinh của Mỹ.
Trước đây, Hệ thống GALILEO đã được xây dựng nhằm thực hiện việc cứu nạn trên mặt nước do các vụ đắm tàu hoặc các tai nạn khẩn cấp bất thường. Hệ thống kịp thời và nhanh chóng thông báo cho các cơ quan cứu nạn về các tình huống nêu trên để họ triển khai cứu trợ những người gặp nạn. Về sau chức năng cũng như khả năng của hệ thống này ngày càng được mở rộng.
Tháng 7/2004, Liên minh châu Âu và Mỹ đã ký hiệp định về việc sử dụng các hệ thống vệ tinh của GALILEO và GPS. Hiệp định cho phép mỗi hệ thống hoạt động sát cánh với hệ thống kia mà không gây nhiễu cho đối tác của nó.
Hiệp định giúp GALILEO trở thành hệ thống định vị vệ tinh tiêu chuẩn quốc tế phục vụ dân dụng và thương mại. Hệ thống cung cấp các dịch vụ chất lượng cao cho tất cả những người sử dụng, ngoài ra còn được sử dụng rất hiệu quả trong lĩnh vực xây dựng nói chung và việc điều khiển phương tiện vận tải, máy và thiết bị xây dựng nói riêng.
Sau khi hoàn thành giai đoạn một bao gồm việc phóng 2 vệ tinh vào cuối năm 2005 và 2 vệ tinh khác sau đó việc triển khai số 24 vệ tinh còn lại cùng với các trạm thu tín hiệu đặt trên mặt đất sẽ được hoàn thành vào năm 2008, lúc đó GALILEO sẽ bắt đầu hoạt động hết công suất.
GALILEO được trang bị nhiều loại thiết bị mới mà đã và đang được bán trên thị trường châu Âu. Công ty Trimple đã đưa ra loại hệ thống mới điều khiển máy Site Vision GPS. Hệ thống được sử dụng nhằm hoàn thiện sự làm việc của máy xúc. Hệ thống được trang bị anten ghép đôi GPS dùng cho việc xác định vị trí như vị trí của lưỡi gạt của máy ủi hoặc gầu máy xúc. Sau đó máy tính sẽ tính toán vị trí thực tế của cạnh lưỡi gạt hoặc gầu xúc và so sánh với vị trí thiết kế, xác định chiều sâu cắt đất hoặc chiều cao lớp đất đắp. Những số liệu này được hiển thị trên màn hình đặt trong buồng điều khiển, còn số liệu về đất đào hoặc đất đắp được sử dụng cho việc dẫn động các van trượt trong hệ thống điều khiển hoặc được chuyển vào bảng tín hiệu đèn màu của hệ thống Site Vision hỗ trợ cho người điều khiển máy trong điều khiển bộ phận công tác theo hướng nâng lên - hạ xuống, chuyển động sang trái – sang phải.
Hệ thống Millimeter – GPS của công ty Topcon Europe là một loại thiết bị mới khác. Công ty cho rằng đây là thiết bị đầu tiên trên thế giới có khả năng xác định cao trình chính xác đến milimet dành cho công tác trắc địa, xây dựng và điều khiển máy.
Việc sử dụng thiết bị thu tín hiệu Topcon PZS-1 đặt trên mia trắc địa GPS + Survey hoặc thiết bị thu tín hiệu PZS - MC đặt trên máy ủi hoặc máy san đất bảo đảm xác định chiều cao chính xác đến milimet.
Khác với lade quay tiêu chuẩn chỉ có thể hoạt động trong mặt phẳng ngang hoặc nghiêng, thiết bị PZL-1 Lazer Zone phát tia lade phổ rộng loại mới có thể tạo ra một vùng làm việc thẳng đứng khoảng 10 m trong bán kính 600m. Tất cả các thiết bị thu tín hiệu nằm trong vùng hoạt động này đều có khả năng tính được chiều cao của nó. Hơn nữa một thiết bị thu có thể đồng thời nhận tín hiệu từ 4 thiết bị truyền tín hiệu khác nhau và dễ dàng bao phủ các vùng tới 2,4 km.
Hệ thống trên cho phép sử dụng các thiết bị thu tín hiệu cầm tay Hiper để thu tín hiệu từ hệ thống GPS kể cả môđun đèn biển cầm tay giúp việc hiệu chỉnh vị trí dành cho thiết bị thu tín hiệu cầm tay của GPS trong việc thu thập dữ liệu.
Trước hết hệ thống GALILEO sẽ được cấp kinh phí từ các quỹ của nhà nước và tư nhân. Trước tình hình khả năng của hệ thống không ngừng được mở rộng cùng với việc phạm vi dịch vụ mà nó cung cấp cũng không ngừng được mở rộng đáng kể nên hệ thống sẽ được quản lý và khai thác dưới hình thức uỷ quyền như một phần của sự liên kết Nhà nước – Tư nhân hình thức PPP.
Giai đoạn uỷ quyền của hệ thống bao gồm giai đoạn triển khai và giai đoạn khai thác hệ thống. Khu vực tư nhân – bên được uỷ quyền sẽ chịu trách nhiệm quản lý các giai đoạn trên phù hợp với các điều kiện đã được thoả thuận với một bên tham gia được lựa chọn trong các cuộc đấu thầu tổ chức trong năm 2005, còn tổ chức xã hội GALILEO Supervisory Authority thì giám sát các cuộc đấu thầu đó.
Tổng giá trị của dự án GALILEO bằng 3,2 tỷ Euro, trong đó 1,1 tỷ Euro dành cho giai đoạn chuẩn bị hệ thống năm 2002 – 2005 hoàn toàn do khu vực nhà nước tài trợ một nửa kinh phí do ESA cấp và một nửa do Hội đồng châu Âu cấp, 2,1 tỷ Euro dành cho giai đoạn triển khai hệ thống năm 2006 – 2007 do cả khu vực tư nhân chủ sở hữu uỷ quyền và khu vực nhà nước Hội đồng châu Âu cùng tài trợ.
Tháng 10/2005, Trung tâm quốc gia hướng dẫn từ xa của Trung Quốc sẽ trở thành thành viên của doanh nghiệp liên doanh hợp nhất GALILEO GALILEO Joint Undertaking – GJU. Những cuộc thương thảo chính thức về việc ra nhập GJU đã được bắt đầu tiến hành với Ixraen. Ấn Độ, Braxin, Nhật Bản, Hàn Quốc, Ôxtrâylia và Ucraina cũng đã biểu lộ sự quan tâm đến vấn đề họ ra nhập hệ thống GALILEO.
Ưu điểm của hệ thống trên là gì ? Sự kết hợp của hệ thống GALILEO với các công nghệ khác sẽ giúp cải thiện lôgích, hợp lý hoá nguồn nhân lực, nâng cao hiệu quả và an toàn cho công tác xây dựng.
Ngoài ra cần lưu ý các tiềm năng khác của hệ thống như khả năng giám sát công trình. Các thiết bị thu tín hiệu được lắp đặt trên cầu, đê, đập, nhà cao tầng và các di tích lịch sử sẽ giúp thu nhận những thông tin về tình trạng của các công trình đó. Công nghệ vệ tinh còn được ứng dụng để dự báo những hiện tượng thiên nhiên như trượt đất, sự lồi lên hoặc lõm xuống của bề mặt trái đất, đo mực nước sông, hồ.
Thiết bị thu tín hiệu và công nghệ động hình học trong chế độ thời gian thực có thể giúp các máy xây dựng hoạt động với sự chính xác rất cao. Kỹ thuật tương tự có thể được ứng dụng để điều khiển tự động các máy làm việc trong khu vực nguy hiểm hoặc để tiết kiệm nhân lực trong trường hợp thực hiện các động tác được nhắc lại đơn điệu. Với việc sử dụng lưới toạ độ của bản đồ địa hình, máy tính so sánh trạng thái thực tế của đất được xác định với sự hỗ trợ của hệ thống GALILEO với trạng thái cần đạt được theo thiết kế.
Trong xây dựng các công trình lớn, hệ thống vệ tinh có thể trở thành công cụ tin cậy xác định vị trí của các phương tiện vận tải. Đường dẫn vào địa điểm thi công hay bị thay đổi do sự thay đổi địa điểm của công trường. Ngoài ra, cùng lúc có thể có rất nhiều xe ô tô đi vào công trường xây dựng. Hệ thống GALILEO cung cấp liên tục những thông tin có độ chính xác cao về sự di chuyển của các xe tải trên toàn bộ công trường xây dựng. Lúc này nó là một thiết bị điều độ giao thông độc đáo.
Hệ thống quản lý đội máy xây dựng có thể theo dõi vị trí của máy trong thời gian làm việc cũng như đang trên đường di chuyển vị trí.
Huỳnh Phước dịch
Theo Báo Xây dựng Nga Số 13/2005