Sistem de Monitorizare a Navigatiei Fluviale

Capitolul 1. GENERALITĂȚI

Asigurarea navigației cu mijloace costiere datează încă din antichitate, când navele cu rame care se deplasau mai ales de-a lungul coastelor aveau nevoie de o serie de repere care să le dea indicații asupra poziției lor și să le ofere posibilități de orientare.

Mijloacele costiere pentru asigurarea navigației din acel timp erau construcții simple din lemn, nu prea înalte însă suficient de remarcabile în cadrul mediului înconjurător. În timpul nopții, pe unele din aceste construcții se aprindeau și se întrețineau focuri care foloseau drept combustibil lemnul, mărăcinii și, mai târziu, cărbunii. Pe măsura avântării navigatorilor antici în largul mării s-a simțit nevoia ca astfel de construcții să fie vizibile ziua și noaptea de la distanțe mari. Ca urmare, ele devin mai înalte și mai robuste, căpătând denumirea de faruri, după insula PHAROS din Golful Alexandria, pe care s-a înălțat, în anul 283 înainte de Hristos, cea mai veche și impunătoare construcție de acest gen pusă în slujba navigatorilor, considerată una din cele șapte minuni ale lumii antice. Acest far avea 120 metri înălțime, iar noaptea era vizibil de la distanța de 100 de mile.

După un mileniu și jumătate de existență, farul din Alexandria a fost dărâmat de un cutremur de pământ extrem de puternic. În anul 1317, năvălitorii turci au distrus complet ceea ce mai rămăsese din acest far.

Un alt far impunător din punct de vedere al construcției este farul Eddistone din Anglia, reconstruit în anul 1755 pentru a treia oară.

Pe coastele Americii de Nord, primul far a fost construit în anul 1715 la intrarea în bazinul Boston. În Rusia, primele faruri au fost construite de Petru I, dintre care primul a fost farul de la gura fluviului Don, construit în anul 1702. În cursul secolului al XVIII-lea, farurile au început să fie dotate cu mijloace pentru emiterea semnalelor de ceață – clopote și gonguri.

Navigația la români

Rădăcinile Marinei Române sunt și rădăcinile neamului și ale civilizației românești. Plutele, primele mijloace de navigație, și monoxilele – primele bărci cunoscute pe meleagurile noastre – au fost și cele dintâi mijloace de luptă utilizate la noi. O prezență masivă a ambarcațiunilor pe malurile bătrânului fluviu ne este semnalată de evocarea lui Arrianus care descrie expediția din anul 335 î.Hr. a lui Alexandru cel Mare, în nordul Dunării, în care acesta a reușit să treacă fluviul într-o singură noapte, cu o armată de 5.500 de combatanți, folosind bărcile strânse de pe maluri.

După anexarea Daciei de către romani (107 d.Hr.) navigația pe Dunăre și pe râurile interioare, ca și pe litoralul vest-pontic se dezvoltă vertiginos. Pentru apărarea securității navigației și, mai târziu, a granițelor dacice ale Imperiului Roman, romanii au creat baze navale puternice pe Dunăre și flote militare. Retragerea aureliană (271 d.Hr.) a lăsat libertate dacilor romanizați și carpilor (dacii liberi) – cei care au constituit mai târziu poporul român – de a-și organiza structuri economice, administrative, judecătorești și militare proprii. Scythia Minor (Dobrogea) a fost transformată de bizantini într-o importantă bază de păstrare și multiplicare a legăturilor cu teritoriile de la nord de Dunăre. Pe malul drept al Dunării, în pământ dobrogean, au fost refăcute mai vechile baze navale de la Dinogetia (Garvan), Arrubium (Macin), Vuicina (Pacuiul lui Soare), Noviodunum (Isaccea), Aegissus (Tulcea) etc. Alături de navele bizantine, navigau pe Dunăre și nave autohtone, românești.

Pe râurile interioare există, de asemenea, o navigație a plutelor, bărcilor și corăbiilor (semnalate în izvoare bizantine). Pe Crișul Alb, de exemplu, în sec. XIII-XIV, se naviga și cu monoxile de până la zece metri lungime (un exemplar se află azi la Muzeul Marinei din Constanța).

Formarea statelor feudale românești – moment de mare importanță în istoria poporului nostru – a dat un mare impuls capacității de apărare a românilor. Primii domnitori au reluat cu o vigoare sporită consolidarea poziției la Dunăre și Marea Neagră. Mircea cel Bătrân, care stăpânea o imensă frontieră fluvială și maritimă, a dezvoltat cetăți-porturi de pe fluviu și de pe litoral: Severin, Giurgiu, Turcoaia, Dristor, Hârsova, Brăila, Constanța, Pangalia (Mangalia). Au fost consolidate construcțiile navale de la Calafat și Brăila. Vlad Dracul, fiul lui Mircea, a dispus, de asemenea, de o flotă de 40-50 monoxile, cu mulți luptători. Iancu de Hunedoara, voievodul Transilvaniei, a organizat și el o puternică flotă pe Dunăre, de câteva sute de nave, înzestrate cu armament corespunzător, cu care a obținut o strălucită victorie (1456) în bătălia navală de lânga Belgrad (anticul Singidunum), împotriva flotei otomane. Ștefan cel Mare a avut o contribuție importantă la organizarea și dezvoltarea flotei pe care a folosit-o ziua și noaptea (ceea ce presupune măiestrie în arta navigației și o cunoaștere temeinică a zonelor), în acțiunile întreprinse la gurile Dunării și pe țărmul Mării Negre.

Sub domnia lui Mihai Viteazul, oastea română era alcătuită din: infanterie, cavalerie, artilerie, servicii, corpuri speciale și o flotilă, cu: seici (nave înarmate), nave de transport și servicii (multe capturate de la turci), pe care le-a folosit pentru trecerea oamenilor și materialelor în campania sa din sudul Dunării. În același timp, în orașele-porturi au fost înființate ateliere în care se reparau și se construiau navele fluviale ale timpului.

Cu ocazia războiului din 1736-1739, în Țara Românească se organizează o flotilă cu nave mici, seici, nave parțial puntate, cu 20 de lopătari, 20 de ostași, câțiva tunari și un echipaj format din căpitan și un cârmaci. Este de remarcat faptul ca bazele primei flotile militare pe Dunăre au fost puse de Principele Constantin Mavrocordat.

Actul de naștere al Marinei Militare Române a fost semnat de Cuza. Actul istoric de la 24 ianuarie 1859 a fost deosebit de favorabil pentru dezvoltarea ulterioară a armatei, în general, și a marinei, în special. Continuând inițiativele predecesorilor săi, domnitorul Alexandru Ioan Cuza s-a preocupat îndeaproape de asigurarea libertății de navigație pe Dunăre și de dezvoltare a floțilei civile și militare. Prin Înaltul Ordin de zi nr. 173/22.10.1860, el aproba înființarea Flotilei Militare într-un singur corp, sub o comanda unică.
Corpul Flotilei de Dunăre era dispus în șase baze, în porturile: Chilia, Ismail, Galați, Brăila, Giurgiu și Calafat.

La 15 august 1902 se serbează pentru prima dată patronul Marinei. Serbarea oficială a avut loc pe crucișătorul "Elisabeta", primul crucișător al marinei noastre, unde au fost prezenți toți ofițerii Diviziei de Mare și la care a luat parte și domnul Ministru de Război Sturza.

Dezvoltarea marinei române va influența și populația, cu atât mai mult cu cât Liga Navală Română, înființată în 1927, prin revista sa, "Marea Noastră", a desfășurat o intensă propagandă marinarească, prin filialele existente în toată țara. Pe 24 aprilie 1933, la propunerea Ligii Navale Române, Ministerul Instrucțiunii, Cultelor și Artelor a instituit "Ziua Apelor". În decizia ministerială de constituire se spunea: "Se instituie o zi a apelor, în una din duminicile din a doua jumătate a lunii iunie, pentru toate școlile din vecinătatea apelor…" Sărbătorirea Zilei Apelor se făcea "împreuna cu Liga Navală Română, garnizoana locală și căpităniile de port, ca să aibă cât mai mult răsunet". Precedând Ziua Marinei, festivitățile dedicate Zilei Apelor au dăinuit până după cel de-al doilea război mondial, în 1945.

Transportul naval :

Dezvoltarea navelor pe plan mondial a cunoscut realizări remarcabile, apărând unele nave de mare capacitate, cum sunt cele de peste 300.000 tdw, în perspectiva apropiată preconizându-se apariția unor nave gigant cu un tonaj până la l.000.000 tdw. Dezvoltarea vertiginoasă a construcțiilor de nave, creșterea de deplasare, reducerea costului transporturilor au intensificat transporturile maritime internaționale și au impus efectuarea acestora pe baze ruguros științifice.
Dezvoltarea relațiilor comerciale internaționale determină creșterea rolului transporturilor maritime în realizarea schimburilor de mărfuri, acestora revenindu-le primul loc în ceea ce privește volumul transporturilor, exprimat în tone – kilometri.

În România, mutațiile social-economice din ultimii ani au condus la o politică ce tinde sporirea capacității de transport a flotei maritime și fluvial modernizarea porturilor românești pentru derularea mărfurilor, construirea de nave moderne de mare capacitate, perfecționarea tehnicilor și tehnologiilor din dotarea navelor și porturilor, creșterea capacității de trafic a portului etc.

Diviziunea muncii în ansamblul sistemului de transport se bazează pe caracteristicele tehnico – economice ale mijloacelor de transport, pe capacitatea de transport, pe mobilitatea și promptitudinea în diferite puncte de pe glob, pe ipoteza de deplasare a mărfurilor și pasagerilor, pe siguranța în funcționare, pe costul transporturilor. În funcție de aceste caracteristici, transporturile navale (interioare și maritime) au următoarele sfere de activitate:

• transporturi interioare (pe fluvii, râuri, lacuri și canale), care sunt adecvate transportului mărfurilor de masă, cu valoare redusă, unde cheltuielile de transport prevalează asupra timpului de transport; aceste mijloace de transport sunt destinate să deservească unitățile economice amplasate în vecinătatea apelor interioare, precum și pentru a realiza lanțul de transport în traficul combinat (auto-cale ferată-apă);

• transporturi maritime (pe mări și oceane), care realizează legătura dintre baza de materii prime și producție și consum. Trei sferturi din comerțul internațional se realizează prin intermediul transportului maritim, în permanență, pe oceanul planetar aflându-se în circulație între 15.000 și 20.000 de nave de diferite capacități, încărcate cu mărfuri din cele mai diverse.
Întrucât în transportul naval se folosește o terminologie specifică, în cele ce urmează ne propunem să facem unele referiri privitoare la caracteristicele tehnico-comerciale ale navelor.

În funcție de natura mărfii care urmează a fi transportată, navele se împart în nave pentru transportul mărfurilor uscate și nave pentru transportul mărfurilor lichide (nave-tanc).

Din grupa navelor pentru transportul mărfurilor uscate fac parte mai multe tipuri de nave: pentru transportul minereurilor (mineraliere) și nave pentru transportul mărfurilor generale (mărfuri ambalate sau bucăți, care se mai numesc și cargouri, nave de pescuit – traulere); nave RO-RO, pentru transporturi de mașini și tractoare; nave refrigerente; nave port-container și nave port-barje.

Mai există o categorie de nave mixte (O.B.O.) care pot transporta în același timp minereuri, mărfuri de masă în vrac și produse petroliere.

Capacitatea de transport a navelor se determină în funcție de greutatea și volumul mărfurilor pe care le pot transporta, exprimată în unitatea de măsură denumită tonă-registru, care este egală cu 100 picioare cubice, adică 2.83 m.c.
Capacitatea unei nave de a transporta în condiții optime de navigabilitate o anumită cantitate de mărfuri, măsurată în unități de greutate (tone lungi sau metrice) poartă denumirea de deadweight. În tonajul deadweight (t.d.w.) se include deci, pe langă greutatea mărfurilor de transport și greutatea combustibilului, a rezervelor de alimente și de apă potabilă necesare echipajului, greutatea pieselor de schimb și a altor materiale de întreținere, a echipajului și a eventualilor pasageri aflați la bordul navei, greutatea apei de balast etc.

Prin scăderea din tonajul deadweight al unei nave a greutății combustibilului, proviziilor de alimente și apă dulce, pieselor de schimb și altor materiale de întreținere se obține deadweight-cargo-capacity care arată câtă marfă, calculată în tone, poate transporta nava respectivă, în condiții optime de mașini și tractoare; nave refrigerente; nave port-container și nave port-barje.

Mai există o categorie de nave mixte (O.B.O.) care pot transporta în același timp minereuri, mărfuri de masă în vrac și produse petroliere.

Capacitatea de transport a navelor se determină în funcție de greutatea și volumul mărfurilor pe care le pot transporta, exprimată în unitatea de măsură denumită tonă-registru, care este egală cu 100 picioare cubice, adică 2.83 m.c.
Capacitatea unei nave de a transporta în condiții optime de navigabilitate o anumită cantitate de mărfuri, măsurată în unități de greutate (tone lungi sau metrice) poartă denumirea de deadweight. În tonajul deadweight (t.d.w.) se include deci, pe langă greutatea mărfurilor de transport și greutatea combustibilului, a rezervelor de alimente și de apă potabilă necesare echipajului, greutatea pieselor de schimb și a altor materiale de întreținere, a echipajului și a eventualilor pasageri aflați la bordul navei, greutatea apei de balast etc.

Prin scăderea din tonajul deadweight al unei nave a greutății combustibilului, proviziilor de alimente și apă dulce, pieselor de schimb și altor materiale de întreținere se obține deadweight-cargo-capacity care arată câtă marfă, calculată în tone, poate transporta nava respectivă, în condiții optime de navigabilitate.

Deadweight-ul unei nave se poate obține și prin diferența dintre deplasamentul brut și deplasamentul net al acestuia. Prin deplasamentul brut al unei nave (măsurat de obicei în tone lungi) se înțelege greutatea apei dislocuite de partea imersă a navei, încărcată cu marfuri și afundată până la linia de încărcare. Cu alte cuvinte, deplasamentul brut al navei include greutatea mărfurilor încărcate la bordul acesteia, greutatea combustibilului, a proviziilor și echipajului, greutatea pieselor de schimb și a altor materiale de întreținere, a apei pentru spălatul mașinilor și a balastului etc.

Deplasamentul net al unei nave este egal cu greutatea apei dislocuite de partea imersă a acestuia, în condițiile în care nava este complet echipată, așa cum a ieșit ea din șantier dar fără încărcătură, combustibil, provizii, materiale și piese de întreținere, fără echipaj și apă de spălat etc. Este vorba, deci, de greutatea proprie a navei ieșite din șantierul de construcție și echipată conform normelor tehnice statornicite în practica internațională.

O buna folosire a navelor maritime comerciale face necesară utilizarea deplină a capacității de încărcare a acestora, atât sub aspectul tonajului registru, cât și sub aspectul tonajului deadweight.

Greutatea mărfurilor încărcate pe o nava maritimă comercială, sau descărcate de pe aceasta, se poate controla cu ajutorul scării de pescaj. Aceasta măsoară pe verticală, atât la prova navei (partea dinaintea navei), cât și la pupa (partea dinapoi a navei) distanța dintre linia de plutire și planul inferior al chilei navei. Scara de pescaj poate arăta câtă marfă trebuie încărcată pe nava respectivă pentru ca aceasta să se afunde cu un picior, ținând seama de natura apei (dulce sau sărată) și de anotimpul respectiv.

La fel de importantă în activitatea de contractare a tonajului maritim este și clasificarea navelor. Aceasta se poate face de către instituții specializate, cum sunt: „Hoyd’s Register of Shipping” în Anglia; „Registrul Naval Român”; „American Bureau of Shipping”; „Bureau Veritas” în Franța ; „Germanischer Lloyd”, în Germania; Registrul maritim japonez, italian, polonez etc.

În general, se clasifică navele mai mari de 100 t.d.w., în diferite clase, în funcție de starea tehnică-comercială a acestora, vechimea de serviciu etc. Starea tehnică comercială a navelor clasificate se trece în certificatul de clasificare. Acest document simbolizează garanția pe care societatea de clasificare o dă în privința rezistenței navei respective, a aptitudinilor ei tehnice de a transporta, în condiții optime de navigabilitate, mărfuri care fac obiectul comerțului intern și internațional.

Clasificarea navelor maritime comerciale este valabilă pe o perioadă limitată de timp ( de regula 4 ani), după care este necesară reclasificarea acestora, conform condițiilor tehnice la data reverificării și eventual după efectuarea reparațiilor necesare.

În funcție de clasificarea navelor, societățile de asigurare stabilesc primele de asigurare pentru acestea. De regulă, aceste prime sunt mai mici pentru navele încadrate în clasele superioare și mai mari când nava respectivă este încadrată într-o clasă inferioară. În unele cazuri, societățile de asigurare refuză să asigure mărfurile care urmează a fi transportate cu nave neclasificate sau percep prime de asigurare foarte mari.

În întreaga lume, marile companii de transport naval își organizează exploatarea navelor comerciale de care dispun, în două mari categorii de transport și anume:

– transportul cu navele de linie ;

– transportul cu nave de tramp .

Transportul mărfurilor cu navele de linie are un caracter regulat și de permanență, între anumite porturi de expediere și de destinație, după un itinerar și orar cunoscut de clientelă prin aducerea lui la cunoștință celor interesați de către companiile de navigație.

Mărfurile care se transportă cu navele de linie sunt mărfuri generale, în partiții relativ mici, care nu necesită nave întregi, dar este posibil și transportul de partiții mai mari, mărfuri uscate și lichide.

Navele de linie sunt de tip universal, perfecționate din punct de vedere tehnic și cu viteze mari de deplasare, capabile să transporte și mărfuri în containere, mărfuri paletizate și pachetizate.

În cadrul acestor categorii de transport a început să se folosească nave de linie specializate, nave port container și pentru transporturi combinate, dotate cu tehnică avansată de încarcare, păstrare, descărcare, și prin aceasta contribuindu-se la reducerea timpului de staționare. Navele de linie nu așteaptă rândul la dană, având prioritate și beneficiază de taxe portuare mai mici.

Companiile de transporturi de linie realizează unele forme de organizare de tip cartel. Aceste carteluri poartă diferite denumiri : „conferința” (a armatorilor) , „ asociația liniilor de navigație” , „acordul cu privire la tarife” și altele. În majoritatea cazurilor la aceste denumiri se adaugă și zona geografică deservită de navele cartelului respectiv. În ultimii ani, în transportul maritim au apărut organizații de forma consorțiurilor în care înțelegerea armătorilor cuprinde cel mai adesea transporturile containerizate.

Navigația tramp este neregulată, ea nu se referă la o anumită zonă geografică sau la porturi de expediție și destinație cunoscute dinainte, nu au un itinerar și un orar precis. Companiile de transport cu nave tramp primesc oferte de transport în toate porturile și le acceptă pe cele considerate avantajoase.

Obișnuit, navele tramp încarcă mărfuri generale, în vrac, materii prime etc., cu utilizarea întregii capacități de transport și pe baza unui contract de folosire. Spre deosebire de navigația de linie, navigația tramp necesită investiții mai mici și poate fi practicată de orice companie care dispune de cel puțin o navă pe care să o folosească în efectuarea de transporturi neregulate .

O componentă importantă în dinamica economiei Românești este dezvoltarea rețelelor de transport dintre care transportul fluvial pe Dunăre are o importanță majoră, ce nu mai este nevoie de a fi justificată. Transportul pe Dunăre face parte din coridorul VII de transport Pan-European care unește Marea Nordului cu Marea Neagră prin Rin și Dunăre. Față de volumul de transport pe Rin, volumul pe Dunăre pe sectorul românesc este mult inferior motiv pentru care la nivel european și național sunt în curs numeroase proiecte de îmbunatățire a navigației.

Unul dintre proiecte urmărește să dezvolte un sistem inteligent de monitorizare și control a navigației pe Dunăre cu funcții de avertizare în timp real și actualizare continuă a bazei de cunoștințe ca prim pas în realizarea unui sistem expert de navigație.

Cercetarea pornește de la necesitatea dezvoltării unei baze de hărți în trei dimensiuni în care să se unifice determinările topografice cu cele hidrografice într-un sistem de referință comun și un sistem de proiect adecvat navigației prin tehnologia GNSS (Global Navigation Satelite System). Acest obiectiv este nucleul cercetării din proiect dat fiind faptul că până acum aceste două domenii erau tratate complet separat, navigația pe Dunăre fiind singura utilizare din România a sistemului de referință (Sulina). Apariția tehnicilor de navigație prin satelit impune însă o cunoaștere mai bună a problemelor de interconectare între sisteme pentru ca determinările prin tehnicile GNSS să poată fi transpuse corect pe planuri și hărți, fie ele digitale sau nu. Din păcate, variația sistemelor de referință nu este o constantă decât pe zone mici, influența geoidului asupra variației lor fiind încă necunoscută cu o precizie convenabilă. În vederea unificării acestor sisteme este necesară mai întâi activitate de cercetare fundamentală cu determinări experimentale pe întreg traseul Dunării și generarea în final a unei funcții matematice care să permită cu precizie interconectarea. Această soluție va permite crearea unei baze de hărți topo-hidrografice unitare care să integreze terenul și fundul albiei Dunării în același model 3D. Odată creată o astfel de informație 3D ea poate fi combinată cu ortofotograme sau hărți topografice într-o așa numita “hartă electronică” și mai ales va putea fi omogenă cu sistemul de localizare din satelit. Acest tip de hărți de pe traseul Dunării le vom numi în acest proiect “hărți electronice de navigație”. Odată această problemă de interconectare rezolvată, se va dezvolta o metodologie de actualizare în timp real a hărților electronice prin determinări topo-hidrografice a fundului Dunării si transmiterea acestora prin GPRS într-o bază de date de pe internet. Baza de date va fi dezvoltată pe structura obiectuală cu metode și proceduri automate la apariția de evenimente și ținând cont de facilitățile unui GIS care va da atributul de “inteligență” hărții transmise utilizatorului. În etapele următoare această hartă electronică inteligentă va fi integrată într-un sistem SITRAD (Sistem Inteligent pentru TRAnsportul pe Dunăre) care va fi obiectivul părții de cercetare aplicativă din proiect. Acesta va fi astfel proiectat încât să permită transferul bidirecțional de informații către echipamente GPS de navigație cu capacitatea de a recepționa corecții diferențiale și de a transmite pe GPRS informații diverse în afară de poziție și viteză. Sistemul se va proiecta și realiza astfel încât să permită fiecărei nave să vadă toate navele din proximitate și să poată fi de asemeni urmărite de la un DISPECERAT. Pilotul navei va avea posibilitatea să navigheze în modelul 3D a albiei Dunării fiind automat avertizat sonor, odată cu Dispeceratul, de orice apropiere periculoasă de fundul albiei sau de ieșire din senalul navigabil. Sistemul va fi compus totodată din balizele de semnalizare pe care se vor propune instalarea de GPS pentru monitorizarea lor și pentru a fi vizibile și pe ecranul pilotului, din sonare multibeam instalate pe diferite nave cu traseu regulat (nave de pasageri, etc) care să transmită în timp real date de actualizare a fundului Dunării și din alte tehnici de transmitere a determinărilor topografice pentru actualizarea malurilor. Spre finalul proiectului se vor realiza pe lângă comunicările științifice și numeroase cursuri de instruire și informare a personalului navigant interesat sau pentru controlorii de trafic. Finalizarea proiectului va consta din pregătirea unei echipe de cercetători care să dezvolte SITRAD spre un sistem expert de navigație care să poată da soluții imediate în situații de criză.

La ora actuală GPS își găsește locul în autovehicule, vapoare, avioane, echipamente de construcții, mașini agricole, dar și în calculatoare portabile și chiar atașate de încheietura mâinii unui turist oarecare. În curând GPS va deveni aproape la fel de obișnuit ca un telefon mobil.

Principiul de funcționare este extrem de simplu și se poate rezuma în felul următor: GPS are la bază un satelit special proiectat pentru îmbunătățirea sistemelor de navigare radio. Există în prezent un număr de 24 de astfel de sateliți care orbitează în jurul Pământului și care transmit semnale radio în permanență. Sistemul funcționează pe un algoritm de calcul al timpului parcurs de un semnal radio emis de satelit care parcurge distanța până la un obiect predeterminat, aflat într-o locație pe Pământ și înapoi. Receptoarele GPS primesc un semnal pe care mai apoi îl transformă printr-o serie de calcule în cifre ce reprezintă latitudinea, longitudinea și altitudinea pentru a face o localizare cu o foarte mare precizie. GPS a fost creat de către departamentul american al Apărării în scopuri militare, dar se află și la dispoziția utilizatorilor civili din toată lumea în mod gratuit. Sistemul GPS determină o locație prin calcularea diferenței între timpul la care un semnal este transmis de către satelit și timpul la care este recepționat de către receptorul de pe Pământ. Sateliții GPS sunt echipați cu ceasuri atomice care asigură o măsurare a timpului extrem de precisă. Informația despre timp este plasată într-un cod care este transmis de către satelit în așa fel încât receptorul să poată determina în mod continuu timpul în care semnalul s-a propagat. Semnalul respectiv conține date pe care un receptor le folosește pentru a calcula locația satelitului și a face ajustările necesare pentru poziționarea precisă. Receptorul folosește diferența de timp dintre recepția semnalului și timpul de emisie pentru a calcula distanța dintre receptor și satelit. Receptorul trebuie să ia în considerare întârzierile de propagare sau scăderile de viteză ale semnalului, cauzate de ionosferă și troposferă. Cu informațiile în legătură cu distanțele față de trei sateliți și cu localizarea satelitului în momentul trimiterii semnalului, receptorul își poate calcula propria poziție tridimensională. Un ceas atomic sincronizat este necesar pentru a putea calcula distanțele față de sateliți din aceste trei semnale, oricum, luând în considerare măsurătorile de la un al patrulea satelit, receptorul evită folosirea unui ceas atomic la receptor (care ar face acest sistem prohibitiv de scump, un asemenea echipament costând în jur de cincizeci de milioane de dolari). În concluzie, receptorul are nevoie de patru sateliți pentru a-și calcula longitudinea, latitudinea, altitudinea și timpul.

Sistemul GPS constă în trei segmente: segmentul spațial, segmentul de control și segmentul de utilizatori.

a. Segmentul spațial include cei 24 de sateliți și rachetele Delta pentru lansarea acestora de la baza Cape Canaveral din Florida. Acești sateliți, aflați pe orbite circulare la o altitudine de 20100 km, sunt plasați pe șase planuri orbitale înclinate la 55 de grade față de ecuatorul Pământului pentru a se asigura și acoperirea zonelor polare. Sateliții GPS sunt alimentați de energia solară. Au baterii de back-up pentru a asigura o bună funcționare în cazuri extreme (eclipse solare). Pe fiecare satelit există mici propulsoare ce asigură direcția corectă. Ei au o perioadă de revoluție de aproximativ 12 ore parcurgând două orbite complete în 24 ore și o viteză de circa 3,9 km/s (7000 mile/oră). Amplasarea lor orbitală va permite ca de pe orice poziție de pe glob să existe în vizibilitate directă între 6 și 10 sateliți. Un satelit GPS cântărește aproximativ 1 tonă și are o lungime de circa 5,6 metri cu panourile solare deschise. Puterea transmițătorului este de numai 50 W. Sateliții au o durată de viață de aproximativ 7,5 ani și sunt echipați cu câte patru ceasuri atomice și două emițătoare în banda D. Cele două frecvențe purtătoare sunt f 1=1575,42 MHz și f 2 = 1227,6 MHz. Semnalele sunt emise în tehnica spectrului împrăștiat și utilizează două coduri pseudoaleatoare: un cod CA (Clear Acquisition) pe frecvența f1 și un cod P (Precise) pe frecvențele f1 și f2.

b. Segmentul de control include stația principală de control de la Baza Aeriană Falcon din Colorado Springs și stații de monitorizare în Hawai, insula Ascension din Oceanul Atlantic, Atolul Diego Garcia din Oceanul Indian și insula Kwajalain din Pacificul de Sud. Aceste stații monitorizează sateliții GPS. Segmentul de control folosește măsurătorile colectate de către stațiile de monitorizare pentru a anticipa comportarea orbitei și a ceasului fiecărui satelit. Datele anticipate astfel sunt transmise către sateliți pentru a fi retransmise către utilizatori. Segmentul de control se asigură de asemenea dacă orbitele sateliților GPS, precum și precizia ceasurilor acestora se situează între limitele acceptabile. În linii mari, segmentul de control transmite parametrii de amplasare, controlează traiectoriile și datele emise și modifică orbitele sateliților. Cele mai numeroase stații de control sunt amplasate în Japonia și SUA, țări în care sistemul GPS are cea mai largă răspândire și dezvoltare.

c. Segmentul de utilizatori, cu mai mult de cinci sute de mii de receptoare GPS doar pentru sectorul civil, este foarte diversificat. Sistemul GPS este folosit de avioane și vapoare pentru navigarea pe anumite rute stabilite și pentru aterizări și intrări în porturi. Sistemele GPS sunt folosite pentru a îndruma și superviza vehiculele pentru intervenții de urgență.

Figura 1.1 Utilizarea sateliților

GPS-ul care captează simultan semnale provenite de la sateliți, decodifică datele și calculează soluția ecuației de navigație, denumit PVT (Poziție, Viteză, Timp). Pentru a obține această soluție, este necesară utilizarea numai a patru sateliți care trimit parametrii de navigație astfel încât se permite calculul distanțelor Ri dintre satelitul i și receptorul GPS (Figura 1.1). Ca urmare Ri = C*Δti, unde C este viteza luminii, iar Δti sunt timpii de propagare dintre satelitul i și receptor. Soluția ecuației de navigație este obținută prin rezolvarea sistemului de ecuații cu X, Y, Z: (Xi–x)2+(Yi–y)2=(Ri–C*b)2, unde (Xi, Yi, Zi) este poziția satelitului i, iar b este eroarea sistematică a ceasului utilizatorului. Accesul la sistemul GPS actual este caracterizat de norme și reguli foarte precise. Din punct de vedere al calității utilizatorului, în sistemul GPS sunt definite două categorii: utilizatorii autorizați(legături militare sau oficiale) și utilizatorii comuni (legături comerciale sau individuale). Această deosebire este evidențiată de clasa de precizie în care sunt încadrate cele două categorii de utilizatori.

GPS este disponibil în două forme: sistemul de poziționare standard (SPS) și sistemul de poziționare precis (PPS). SPS asigură o poziționare orizontală care este corectă cu eroare de 100 m pe când PPS are o precizie orizontală de până la 20 m. Pentru utilizatorii autorizați (în mod normal armata SUA și a aliaților ei) PPS asigură de asemenea și o mai bună rezistență la bruiere și imunitate la semnalele false. De asemenea, pentru diferențierea și protejarea utilizatorilor, se folosește modalitatea de accesare cu acces selectiv, SA (Selective Availability) și cu acces restrictiv, AS (Anti Spoofing). Accesul selectiv este o modalitate de diferențiere a tipului de serviciu oferit de sistemul GPS (PPS sau SPS). Aceasta este exprimată printr-o programare preferențială a preciziei datelor oferite prin satelit, în funcție de tipul utilizatorului și prin performanțele receptorului GPS oferit. Un receptor GPS ce lucrează în serviciul PPS este echipat cu un procesor de gestiune a cheilor și cu module specializate care corelează datele obținute de la sateliți, eliminând eroarea obținută printr-un serviciu de tip SPS. Pentru protejarea serviciului oferit prin sistemul GPS, datele provenite de la sateliți prin codul P sunt codificate devenind un alt cod Y. Receptorii GPS, capabili să decodifice codul Y, sunt echipați cu un procesor de gestiune a cheilor și cu moduri de funcționare. Receptoarele folosesc un sistem numit „Pseudo-Random Code“. Pseudo-Random Code-ul (PRC) este o parte fundamentală a GPS-ului. Din punct de vedere fizic este un cod digital foarte complicat, cu alte cuvinte este o secvență complicată de pulsuri 1 și 0. Sunt câteva motive care explică această complexitate. Mai întâi construcția complexă asigură ca receptorul să nu se sincronizeze accidental cu alte semnale. Tiparul este atât de complex, încât este aproape imposibil ca un semnal rătăcit să aibă aceeași formă pentru că fiecare satelit are propriul și unicul „Pseudo-Random Code“ ceea ce garantează că receptorul nu va capta accidental semnalul altui satelit. Deci toți sateliții pot folosi aceeași frecvență fără a se bruia unul pe celălalt, ceea ce face și mai dificil pentru o forță ostilă să bruieze sistemul. De fapt „Pseudo-Random Code“ oferă Departamentului de Apărare al SUA o cale de a controla accesul în sistem.

Există tehnici îmbunătățite cum ar fi GPS-ul diferențial (DGPS), care folosește stațiile fixe de pe Pământ împreună cu sateliții pentru a produce o poziționare orizontală precisă de până la un centimetru. „GPS Diferențial“ este practic o cale de a corecta inexactitățile din sistemul GPS, împingând acuratețea și mai departe. GPS Diferențial sau „DGPS“ poate face măsurători cu erori de câțiva centimetri pentru aplicații mobile și chiar mai bine pentru cele staționare. Această îmbunătățire a preciziei are un efect profund asupra importanței GPS-ului ca resursă. Cu ea, GPS-ul devine mai mult decât un sistem de navigație pentru vapoare și avioane în jurul lumii. El devine un sistem de măsurare universal, capabil de a poziționa lucruri pe o scală extrem de precisă. GPS diferențial presupune cooperarea a două receptoare, unul staționar și celălalt în mișcare făcând măsurători ale poziției. Receptorul staționar este cheia. El leagă toate măsurătorile sateliților de un punct local solid de referință. Receptoarele GPS folosesc semnale de sincronizare de la cel puțin patru sateliți pentru a stabili o poziție. Fiecare din aceste semnale de sincronizare vor avea unele erori sau întârzieri depinzând de ce fel de obstacole au întâlnit în călătoria lor spre sol. Pentru că fiecare din aceste semnale care contribuie la calculul poziției au unele erori, acest calcul va fi un compus al acestor erori. Din fericire scara perpendiculară a sistemului GPS ne vine în ajutor. Sateliții sunt atât de departe în spațiu, încât micile distanțe pe care le parcurgem pe Pământ sunt insignifiante astfel încât dacă două receptoare sunt apropiate unul de celălalt, să spunem la câteva sute de kilometri, semnalele care ajung la ele au călătorit practic prin aceeași parte de atmosferă și deci vor avea aceleași erori. Aceasta este ideea din spatele GPS Diferențial: un receptor care măsoară erorile de sincronizare și care transmite informațiile corectate la celălalt receptor care este în mișcare. În acest mod pot fi eliminate toate erorile din sistem, chiar și eroarea „Disponibilității Selective“ introdusă de către Departamentul de Apărare al SUA. Ideea este simplă. Se pune receptorul-referință într-un punct care este foarte precis supravegheat și se poziționează acolo. Acest receptor-referință recepționează același semnal GPS ca și receptorul aflat în mișcare, dar în loc să funcționeze ca un receptor GPS normal, el lucrează exact invers. În loc să folosească semnalele de sincronizare pentru a-și calcula poziția, el își folosește poziția cunoscută pentru a calcula sincronizarea. Realizează care trebuie să fie timpul de propagare a semnalului GPS și compară unde se află. Diferența este un factor de corecție al erorii, după care receptorul transmite informația referitoare la eroare către receptorul aflat în mișcare, pentru a-și corecta măsurătorile. Din moment ce receptorul-referință nu are cum să știe care dintre sateliții disponibili sunt folosiți de receptorul aflat în mișcare pentru a-și calcula poziția, receptorul-referință trece în revistă toți sateliții disponibili și le calculează erorile. După aceea, codează informația într-un format standard și îl transmite către receptorul aflat în mișcare. Acesta primește lista completă cu erori (de exemplu, semnalul de la satelitul #1 este întârziat cu 10 nanosecunde, satelitul #2 cu 3 nanosecunde, satelitul #3 cu 16 nanosecunde) și aplică corecția pentru sateliții pe care îi folosește. Paza de Coastă a SUA și alte agenții internaționale au fixat stații de referință peste tot, în special în jurul celor mai cunoscute porturi și golfuri. Aceste stații transmit foarte des aceste informații prin intermediul radarelor de coastă, fixate deja în banda radio de 300 kHz. Oricine este aflat în zonă poate recepționa aceste corecții și deci poate îmbunătăți precizia măsurătorii prin intermediul GPS. Majoritatea vapoarelor dețin deja stații radio capabile să recepționeze frecvența de 300 kHz, deci adăugarea unui DGPS este foarte simplă. Multe din noile modele de receptoare GPS sunt proiectate să accepte corecții, și unele sunt chiar echipate cu receptoare radio.

Există și anumite probleme legate de sistemul GPS, cum ar fi:

– Numărul și integritatea sateliților aflați pe orbită (în prezent sunt operaționali doar 20 din cei 24 de sateliți);

– Întârzierile în ionosferă și troposferă (semnalul GPS este încetinit la trecerea prin particulele din ionosferă și vaporii de apă din atmosferă, dar sistemul folosește un model încorporat care calculează întârzierea medie pentru a corecta parțial acest tip de erori);

– Reflexia semnalului (acest tip de eroare intervine atunci când semnalul GPS este reflectat de clădiri înalte sau suprafețe dure înainte de a ajunge la receptor. Aceasta duce la întârzieri și deci, la erori).

– Erorile datorate ceasului receptorului (ceasul încorporat al receptorului nu este atât de precis ca ceasurile atomice de la bordul sateliților GPS. De aceea este posibilă apariția unor erori minime datorate decalajului de timp);

– Erorile orbitale (cunoscute și ca erori efemeride, sunt datorate inadvertențelor dintre pozițiile raportate ale sateliților);

– Numărul sateliților vizibili (cu cât mai mulți sateliți poate un receptor „vedea“, cu atât este mai mare precizia. Clădirile, relieful, interferențele electronice sau câteodată chiar vegetația pot bloca recepționarea semnalelor, cauzând erori de poziționare sau chiar lipsa totală de poziție. În mod normal, receptorii GPS nu operează în spații închise, sub apă sau sub pământ);

– Geometria sateliților (aceasta se referă la poziția relativă a sateliților la un moment dat. Geometria ideală a sateliților este atinsă atunci când aceștia se găsesc sub un unghi cât mai mare unul față de ceilalți. Geometria nesatisfăcătoare este atinsă atunci când sateliții se găsesc în linie sau sunt grupați);

– Disponibilitatea selectivă – Selective Availability (SA) reprezintă degradarea intenționată a semnalului sateliților impusă de Departamentul Apărării al Statelor Unite, pentru a împiedica accesul adversarilor militari la o prea mare precizie a semnalelor GPS. În mai 2000 s-a renunțat la SA, aceasta ducând la o creștere semnificativă a preciziei receptoarelor GPS civile.

Dar toate aceste probleme pot fi imediat detectate și totodată utilizatorii pot fi notificați în câteva minute, depinzând de situația acestora. Cum sistemul GPS a fost integrat în sisteme critice, cum ar fi sistemul de control al spațiului aerian, tehnicile de monitorizare și reparare a defecțiunilor au fost considerabil îmbunătățite.

Dunărea-caracterizare geografică

Dunărea reprezintă alături de Carpați și Marea Neagră, una din componentele majore ale cadrului natural, față de care definim așezarea României pe continent.

Ea adună aproape toate râurile de pe teritoriul țării noastre (cu excepția unor mici râuri dobrogene) făcând ca rețeaua hidrografică să fie unitară. Mai mult de o treime din suprafața bazinului hidrografic și aproape o doime din lungimea cursului navigabil se găsesc pe teritoriul României.

Marele savant Grigore Antipa spunea despre Dunăre că este "cea mai mare comoară cu care natura a înzestrat țara noastră".

Dunărea este al II-lea mare fluviu al Europei după Volga, atât ca lungime (2857) cât și ca debit (aprox 5600 m/sec la intrare în țară și 6470m/sec la Pătlăgeanca). Reprezintă o adevarată axă a Europei Centrale pe care o leagă de Marea Neagră. Izvorăște din Munții Pădurea Neagră din Germania prin 2 izvoare (Brege și Brigach) și se varsă în Marea Neagră prin cele 3 brațe: Chilia, Sulina și Sf. Gheorghe. În drumul său udă teritoriul a 10 țări (Germania, Austria, Slovacia, Ungaria, Croația, Iugoslavia, România, Bulgaria, Moldova și Ucraina) și 4 capitale (Viena, Bratislava, Budapesta și Belgrad). Caracteristicele fluviului sunt mult influențate de relieful străbătut și condițiile climatice.

În cursul superior (de la izvoare la Bratislava) primește afluenți năvalnici, bogați în debite din Alpi, așa cum sunt: Isarul, Innul și Ennsul pe dreapta, iar pe stânga Morava, Valiul și Hronul.

În cursul mijlociu strabătând Câmpia Panonică, Dunărea își domolește mult apele și primește pe teritoriul iugoslav unii din cei mai mari afluenți ai săi: Drava, Sava, Morava (cea iugoslavă) pe dreapta și Tisa pe stanga.
Cursul superior reprezintă Dunărea românească pe 1075 km (38) de la Baziaș unde fluviul intră în țara și până la Sulina, prezentându-se în mai multe sectoare. Acestea sunt: Sectorul Baziaș-Porțile de Fier (până aproape de Drobeta Turnu Severin) denumit și sectorul defileului deoarece Dunărea a tăiat Munții Banatului și munții din Iugoslavia formând cel lung defileu din Europa pe 144 km. Acest sector este o asociere de bazinete depresionare săpate acolo unde roca a fost mai moale, și "clisuri" unde roca a fost mai dură. Până la construirea Sistemului hidroenergetic și de navigație Portile de fier I navigația prin defileu greu din cauza existenței pragurilor și stâncilor din albia fluviului, care reprezentau un pericol pentru nave. În prezent, acestea au dispărut prin construirea barajului și lacului de acumulare. Barajul construit prin colaborarea României și Iugoslaviei are 2 ecluze pentru trecerea vaselor, iar pe baraj o șosea care leagă România de Iugoslavia. Prin creșterea nivelului apei la vărsarea Cernei a apărut un mic golf, iar anticul oraș Orșova a fost mutat pe o vatră nouă.

Sectorul Porțile de Fier-Călăraș (sectorul luncii) deoarece fluviul scăpat de strânsorea munților își domolește cursul, albia se lățește (800m lățimea medie) formându-și o luncă largă pe malul românesc. La Ostrovul Mare s-a construit o nouă hidrocentrală, numită – Portile de Fier II tot în colaborare cu Iugoslavia. O alta – Turnu Măgurele-Nikopolc este în construcție, de această dată în colaborare cu Bulgaria. La Giurgiu există un mare pod rutier și feroviar peste Dunăre. Lunca de vârstă holocenă, formată în ultimii 10000-15000 ani prin aluvionare, crește în lățime din amonte în aval, de la 3-4 km la Drobeta Turnu Severin la 16-17 km la Călărași. În profil longitudinal și transversal lunca prezintă un microrelief format din fâșii:

-fâșia grindurilor fluvionare (aluviuni)

-fâșia bălților, lacurilor și a mlaștinilor (joasă)

-fâșia teraselor de luncă (mai înaltă) cu orașe-porturi ca: Drobeta Turnu Severin, Calafat, Turnu Măgurele, Zimnicea, Giurgiu, Călărași.

Sectorul Călărași-Brăila denumit și sectorul „bălților” deoarece Dunărea se desparte și formează Balta Ialomiței între Brațul Borcea și Dunărea Veche, iar mai apoi Balta Brăilei între Dunărea Nouă și Dunărea Veche. Lunca are lățime maximă de până la 20-25 km. Terenurile cu mlaștini, bălți, gârle, canale prin desecări și indiguiri au devenit câmpuri fertile cultivate cu cereale și plante tehnice. De aceea Balta Brăilei a devenit „Insula Mare a Brăilei”. De mare însemnătate economică sunt cele 2 poduri dintre Fetești și Cernavodă (unul vechi, numai feroviar, construit în 1895 de Anghel Saligny; altul nou feroviar și rutier). Un alt pod rutier se află la Giurgeni-Vadu Oii. La Cernavoda s-a construit o atomocentrală și tot de aici pornește canalul Dunăre-Marea Neagră.

Sectorul Dunării maritime, între Brăila și Sulina, se numește astfel deoarece adâncimea de până la 12 m și lățimea albiei de (1 km permite intrarea navelor de tonaj mijlociu (maritim) cu pescaj de 7m și tonaj de 40000-50000 t). Dunărea ocolește Podișul Dobrogei de Nord, iar de la Pătlăgeanca se bifurcă în 2 brațe: Chilia (60% din debit) și Tulcea (40% din debit). În aval de Tulcea, brațul Tulcea se bifurcă în brațele Sulina (18, 8% din debit) și Sf. Gheorghe (21, 2%) acesta fiind cel mai meandrat. Cel mai nou pământ românesc Delta Dunării s-a format prin închiderea unui fost golf al Mării Negre de cordoane de litorale și transformarea sa în liman și mai apoi în deltă în holocen. Delta este o câmpie în formare cu un relief jos format din grinduri (fluviatile, fluvio-maritime și continentale), depresiuni, ostroave, lacuri, gârle și canale. Deși cel mai mic ca debit, brațul Sulina este cel mai folosit.

Importanța Dunării este deosebită. Din cele mai vechi timpuri a fost o cale navală de transport legând statele riverane. Azi importanța navală a crescut prin darea în folosință a Canalului Dunăre-Main-Rhin și Dunăre-Marea Neagră. Apele Dunării folosesc și pentru obținerea energiei electrice (hidrocentralele menționate), folosesc la sistemele de irigație din Câmpia Română, Dobrogea, pentru aprovizionarea cu apă potabilă și industrială a orașelor-porturi, asigură un pescuit bogat, precum și un potențial turistic.

Navigația maritimă se desfășoară în măsură importantă cu nave de mare tonaj. 60% din importurile și exporturile României se derulează prin portul Constanța. Rețeaua navigabilă interioară și Marea Neagră dispun în total de 35 de porturi, din care 3 porturi maritime, 6 porturi fluviale-maritime și 26 de porturi fluviale.

Navele ce au o înclinare transversală mai mare de 4˚ nu li se permite navigația în sectorul maritim al Dunării de Jos. Pe sectorul maritim al Dunării de Jos, navele trebuie să țină dreapta față de sensul lor de înaintare. Se exceptează cazurile când condițiile speciale locale impun schimbarea direcției de marș. Pescajul maxim admis a navelor maritime și fluvio – maritime care navigează pe sectorul maritim al Dunării de Jos este de 24 picioare, respectiv 7,32 m. Pe sectorul maritim al Dunării de Jos pot naviga nave maritime și fluvio – maritime având o lungime de până la 200 m. Navigația cu vele a navelor cu un tonaj mai mare de 50 tone este interzisă pe canalul Sulina.

Figura 1.2 ENC format S-57 pentru Dunărea Maritimă bara Sulina actualizată

Mijloacele de asigurare maritime a navigației, după locul de amplasare a lor, se împart în:

mijloace de uscat

mijloace plutitoare

Mijloacele de uscat sunt reprezentate de :

faruri

lumini de navigație

semnale de navigație

aliniamente

Mijloacele plutitoare sunt:

nave-far

geamanduri

flotoare

scondri de marcare

Pe canale se folosesc semnale cu următoarele scopuri:

marcarea limitelor

orientare pe direcție

de a permite sau nu intrarea sau ieșirea

Canalul Dunăre – Marea Neagră a fost prevăzut cu următoarele semnalizări

marcarea malurilor cu lumină continuă obișnuită (rosie-albă), a cărei
intensitate să fie suficientă pentru a fi vizibilă de la 2,3…3 kilometri, pe
ambele maluri la 150…300 metri intre ele.

marcarea direcției cu faruri costiere ,lumină intermitentă, vizibilitate
2,5…5kilometri, roșu pe malul stâng, amplasate în curbe la 4 metri înalțime. În total au fost amplasate 5 faruri roșii și 5 verzi.

semnal de intrare/ieșire, amplasat la bifurcația cu canalul Poarta Albă-
Midia Năvodari format din 3 lumini (2 roșii și una verde), verticale și o săgeată albă luminoasă deasupra indicând sensul de mers. Codul semnalizării este următorul:

2 roșii – interzicerea prelungită a ieșirii

1 roșu – interzicerea temporară a ieșirii

1 verde – permite ieșirea

-balize marginale cu lumină galbenă spre amonte (bec de 6 W) și lumină galbenă spre apă (bec de 20 W). Se pun din 500 în 500 de metri în aliniament și din 250 în 250 de metri în curbe.

Analizând situațiile ce pot apare în timpul navigării pe un fluviu, canal, etc, nu încape nici o îndoială că momentul sau, mai bine zis, zona cea mai periculoasă este cea în care – datorită îngustării șenalului de navigație – nu pot pătrunde două nave ce urmează să se intersecteze. Presupunând că, în general, relieful existent în astfel de zone ar permite o bună vizibilitate, pe timpul exploatării apar cu siguranță momente în care această vizibilitate scade – apariția ceții, noapte, ploaie torențială, etc. – și, suprapunându-se cu neatenția operatorilor umani, se poate ajunge la accidente.

Interfața grafică va permite vizualizarea pe monitorul unui calculator a imaginii procesului de navigație, cu toate detaliile și echipamentele ce îl compun, precum și comenzile și controalele necesare procesului. Acestea vor fi preluate de calculator prin intermediul unor interfețe special realizate pentru fiecare dintre echipamentele ce intră în cadrul procesului. Semnalele provenite de la interfețele pilotate de câte un microprocesor Z80, vor fi prelucrate de calculatorul central (PC-AT 486) aflat în cabina operatorului, care va genera imaginile ce simulează imaginea reală a procesului.

Ministerul Transporturilor, Construcțiilor și Turismului, în calitate de autoritate de stat în domeniul transportului naval, stabilește regulile de navigație în marea teritorială, în apele interioare și în porturile românești, în conformitate cu reglementările naționale și cu acordurile și convențiile internaționale la care România este parte.

Capitolul 2. DESCRIEREA SISTEMULUI

Elemente inițiale de proiectare

Se alege ca proces un sistem de radiofaruri și balize pentru dirijarea navigației la gurile fluviului, mai concret sistemul de dirijare a navigației între brațul Sulina și Marea Neagră. Schema sistemului este data in figura 2.1, unde prescurtările au următoarele semnificații:

SP – stavilopozi ce au scopul de a micșora depunerile la intrarea in canalul navigabil, depuneri datorate curenților maritimi.

TN – traseu navigabil ce se poate modifica în funcție de adâncimea apei în șenalul navigabil

– RM1,2 – radiomarkeri ce au rol de a determina, printr-un semnal auxiliar, începutul și sfârșitul trasei de navigație. Aceștia sunt de mică putere, cu lobul de directivitate în plan, perpendicular pe traseul navigabil. La intersectarea receptorului pentru dirijare cu lobul de RM1,2 se semnalizează încheierea zonei dirijate pentru un sens sau altul

– RF1,2 – radiofaruri direcționale ce folosesc principiul zonei de semnal egal (ZSE)

– CT – antenă cadru ce se montează suplimentar în fața antenelor RF1,2, cuplată la un echipament ce controlează puterea emisă de către cele două antene ale RF1,2 , având rolul de a menține egalitatea celor doi lobi de radiație

– FA1,2 – faruri albe de mare putere cu rol de a indica intrarea în canal navigabil, faruri vizibile la cel puțin 15 mile marine. Acestea sunt postate pe construcții metalice solide de 10 metri înălțime

– S1..4 – semafoare de intrare în canal, format din trei elemente luminoase (două roșii plus unul verde). Acestea permit sau nu navelor să intre în canalul navigabil, în funcție de prioritatea pe care acestea o au în sistemul gradelor de prioritate stabilite. De regulă, ordinea intrării din radă în canalul Sulina, este ordinea sosirii în radă. Se exceptează navele de pasageri, navele încărcate cu mărfuri perisabile sau periculoase și navele care se află în pericol sau au nevoie de intervenție medicală urgentă.

Figura 2.1 Proiectul sistemului de dirijare a navigatiei pe bratul Sulina

Rl,2 — radare (sau radiolocatoare) de putere medie pentru determinarea și
localizarea navelor, atât în Marea Neagră cat si pe Dunăre. În funcție de prezența unei nave la capătul canalului se permite sau nu intrarea în canal, conform cu sistemul de priorități mai sus amintit, sistem ce se va aprofunda în cadrul unui capitol ulterior

Bi – balize luminoase postate de-a lungul canalului la o distanță de 490 de metri între ele, cu posibilitatea de a-și schimba culoarea în funcție de sensul de parcurgere al canalului la un anumit moment dat, ele luminând roșu pe dreapta și verde pe stânga sensului de circulație. Acestea luminează clipitor după un anumit cod, indicând astfel navelor viteza maximă atinsă. Acestea sunt montate pe flotoare viu colorate, conform standardelor de semnalizare în vigoare

MH1,2 – stații meteo-hidro ce au rolul de a prelua și transmite informații cu privire la:

temperatura aerului -15°C +35°C

temperatura apei 0 .. 25°C

umiditate aer 20%.. 100%

presiune aer 750 .. 760 mmHg

nivel adâncime apă 2 .. 20 m

iluminare ambianță

– PC – postul central, dotat cu un calculator PC – AT 486 plus echipamentele aferente de recepție/transmisie date, stocare, imprimare, calculator ce va centraliza și prelucra toate datele primite din sistem afișând pe monitor imaginea procesului precum și orice schimbare ce apare în starea echipamentelor acestuia

Se specifică faptul că balizarea va fi făcută chiar de la începutul zonei cu stavilopozi, deci din punct de vedere al balizării canalul va fi prelungit cu lungimea pseudo-canalului realizat cu ajutorul stavilopozilor. Semafoarele S1 si S2 vor fi montate chiar la începutul acestui pseudo-canal, pentru a oferi o vizibilitate cât mai bună navelor ce urmează să pătrundă pe canal.

Pentru a se elimina confuziile ce pot duce la evenimente deosebite, se implementează o regulă de priorități, astfel încât au prioritate navele ce doresc să traverseze canalul spre mare. Aceasta este regula de priorități aleasă, dar care poate fi schimbată fără modificări deosebite în sistem, dacă din diverse considerente aceasta nu este regula cea mai bună în situațiile cele mai des întâlnite.

Din acest punct de vedere, sistemul este flexibil, el putând fi implementat cu ușurință și modificări minime într-o altă zonă de balizare și dirijare a circulației navelor.

În principiu, sistemul informațional poate rămâne același, schimbându-se doar postarea echipamentelor.

Sistemul rutei de navigație este un complex de măsuri privind rutele ce trebuiesc urmate de nave în scopul reducerii accidentelor de navigație. Sistemul include: S.S.T., rutele în ambele sensuri, drumurile recomandate, zonele de trafic costier, rutele de apă adâncă și apele de evitat.

Schema de separare a traficului (S.S.T.) separă traficul ce se desfăsoară în sensuri opuse prin folosirea unei zone sau linii de separații și a unor culoare de trafic. Linia de separație sau zona ce separă traficul ce se desfășoară în două sensuri opuse; mai poate fi folosită pentru separarea unui culoar de trafic din zona de trafic costier adiacentă.

Zona de sens giratoriu (round abow) este aria circulară delimitată, în care traficul se desfășoară în sens invers acelor de ceasornic în jurul unui anumit punct sau a unei arii.

Zona de trafic costier este aria cuprinsă între linia exterioară de separare a unei scheme și coasta. Ruta în ambele sensuri este o arie delimitată în interiorul căreia traficul se desfășoară în ambele sensuri. Navigația se desfășoară cât mai aproape de limita din tribord. Ruta de apă adâncă este ruta într-o zonă delimitată, în interiorul căreia s-a efectuat o supraveghere atentă pentru identificarea pericolelor de navigație cu indicarea adâncimii minime a apei.

Zona de precauție este o măsură a sistemelor rutelor de navigație constând într-o zonă cu limite definite în care navele trebuie să navige cu precauție și în care pot fi recomandate direcții ale traficului.

Zona de evitare este tot o măsură a sistemelor rutelor reprezentată de o zonă determinată în care navigația fie că este periculoasă, fie că în acel perimetru trebuiesc evitate accidentele și zona va fi evitată de toate navele sau de nave aparținând unei categorii anume. Direcții stabilite pentru fluxul de trafic sunt simboluri grafice care indică direcția de mișcare a traficului, așa cum a fost el stabilit în zona de separare a traficului. Direcții recomandate pentru fluxul de trafic sunt simboluri grafice dar punctate care indică direcții de mișcare a traficului dar recomandate în care nu este obligatoriu de urmat o anume direcție.

În sectoarele libere și fără restricții, viteza de navigație pe canal se stabilește de comun acord cu pilotul aflat la bord și nu poate depăși în nici un caz limitele de viteză stabilite mai jos pentru condiții hidrometeorologice normale:

amonte aval

nave mici 8 Nd 9 Nd

remorchere sau convoaie 8 Nd 9 Nd

nava pasageri, salvare, stins incendiu și militare 9 Nd 10 Nd

nave maritime până la 4.000 tdw 8 Nd 9 Nd

nave maritime între 4.000 tdw și 12000 tdw 7 Nd 8 Nd

nave maritime între 12.000 tdw și 25.000 tdw 6 Nd 7 Nd

Când nivelul apei la Tulcea este peste cota + 300 cm, vitezele vor fi reduse la limita de guvernare în siguranță a navei și de formăre a valurilor. Navigația între bara Sulina și Mm 34 este permisă pe tot cursul zilei.

Navigația prin strâmtori și canale

Executarea navigației se realizează prin trasarea drumului pe hărți la scară mare sau plana. În trasarea drumurilor se ține seama de curba de girație. Poziția navei se determină la intervale mici de timp utilizând mijloace costiere care conduc la cunoașterea poziției navei rapid și cu cea mai mare precizie.
Dacă se utilizează radarul la treceri înguste, se folosește în mod deosebit procedeul distanței limită (tehnica paralelelor indicatoare).

Din aceste motive se impune ca la trecerea prin dreptul lor să se micșoreze viteza și să se semnalizeze cu atenție prezența acestora. Tot în aceste zone există și mijloace plutitoare de semnalizare (geamanduri, ș.a.); acestea trebuiesc ferite la o distanță suficientă; daca au fost lovite, sau deplasate trebuiesc anunțate organele de căpitănie din primul port.

Navigația pe timp de ceață

Ceața este fenomenul de condensare a vaporilor de apă din stratul de aer din imediata apropiere a suprafeței mării sau uscatului, sau coborârea bazei unui nor stratus până la nivelul apei sau uscatului.

Procesul de condensare a vaporilor de apă se produce dacă sunt satisfăcute condițiile:
– răcirea aerului atmosferic până la temperatura punctului de rouă, situație în care umiditatea stratului de aer crește până la nivelul de saturație;
– existența nucleelor de condensare în atmosferă, condiție care este asigurată în permanență datorită faptului că aerul conține un număr uriaș de particule microscopice, număr care scade odată cu creșterea inălțimii.

Ceața se poate forma atât la temperaturi pozitive cât și la temperaturi negative, picăturile de apă care formează ceața fiind cu atât mai mici cu cât temperatura este mai coborâtă.

Efectul ceții asupra navigației constă în principal în reducerea vizibilității. S-a stabilit conventional să se utilizeze denumirea de ceață pentru situațiile de reducere a vizibilității sub 1 km. Când vizibilitatea este micșorată, dar obiectele pot fi distinse la distanțe mai mari de 1 km, în buletinele meteo se folosesc termenii de ceață slabă sau pâclă.

Vizibilitatea redusă este una din cauzele care contribuie în cea mai mare masură la producerea coliziunilor și eșuării navelor. Din acest motiv se impune adoptarea unor măsuri speciale atunci cand nava este în mare pe timp de ceață.

Navigația în zone cu sloiuri în derivă, cu ghețuri compacte și cu ghețari, prezintă un pericol mare pentru siguranța navigației. Navele rămase în gheață au obligația de a sta permanent pe ascultare radio în canalul 16 VHF. La navigația pe culoarele naturale sau executate de navele ce acționează în gheață, navele sunt obligate să navigheze numai pe aceste culoare, cu viteză corespunzătoare evitării ruperii banchizelor de pe margini. Ancorarea, depășirea sau întâlnirea pe aceste culoare este interzisă.

Capitolul 3. DESCRIEREA FUNCȚIONALĂ A SISTEMULUI

Sistemul prezentat permite dirijarea navelor pentru intrarea sau ieșirea în/din portul Sulina. Conform priorităților stabilite anterior, navele ce doresc să ajungă în Marea Neagră au prioritate superioară celor ce vor să intre în portul Sulina. Astfel, dacă radiolocatorul R1 sesizează prezența unei nave în suprafața sa de lucru, se comandă culoarea verde pe semafoarele S3, S4 în același timp semafoarele S1, S2 trecând pe culoarea dublu-roșu (ambele corpuri de culoare roșie aprinse), indicând intrarea strict interzisă în canalul navigabil în următoarea perioadă. S3, S4 pe culoarea verde permit navei să pătrundă în canal pentru ieșirea în mare. Deci, aceasta pornește spre canal, ajungând astfel să intersecteze lobul de radiație al radiomarkerului RM2 ce anunță intrarea în canalul navigabil baliza! în acest moment S3, S4 trec pe culoarea roșu simplu. Dacă iluminarea exterioară este mai mică de 200 lx, atunci balizele încep să semnalizeze (verde pe partea stângă și roșu pe partea dreaptă) după un cod prestabilit ce dă indicații de viteză navei ce traversează canalul. Dacă iluminarea este bună (peste 200 lx), balizele rămân stinse (vizibile deci datorită culorii cu care acestea sunt vopsite), nava urmând să parcurgă canalul pe zona de semnal egal, generată de radiofarurile RF1 și RF2.

La intersecția cu lobul de radiație al radiomarkerului RM1 navei i se semnalizează sfârșitul canalului, mai având de parcurs doar zona cu stavilopozi până la ieșirea la mare. În acest moment se verifică dacă în aria radiolocatorului R1 se mai află nave, semafoarele S1, S2 indicând navei ce dorește să ajungă în portul Sulina că în curând va avea acces în canal. Eventualelor nave ce pot apare după acest moment în raza radiolocatorului R1 li se indică așteptarea. Există și o situație când în aria de activitate a radiolocatorului R2 nu există navă și în acest caz semafoarele S3, S4 se vor modifica pe culoarea verde, în momentul în care nava ce tocmai a parcurs canalul a ieșit deja în mare, iar S1, S2 vor deveni roșu-dublu, această situație având loc numai dacă între timp în aria radiolocatorului R1 a apărut o navă.

Dacă însă această situație nu există, deci radiolocatorul R2 detectează o navă ce dorește să ajungă în portul Sulina, atunci semafoarele S1, S2 trec pe culoarea verde (când nava ce a traversat canalul este deja ieșită în mare), iar în momentul în care nava ce se deplasează în amonte intersectează radiomarkerul RM1, semafoarele S3, S4 trec din culoarea simplu-roșu în dublu roșu și semafoarele S1, S2 trec din verde în simplu-roșu, până în momentul în care nava intersectează lobul de radiație ,RM2. În acest moment, dacă radiolocatorul R1 are nave în zonă (acestea având prioritate), se comandă S3, S4 simplu-roșu apoi verde și S1, S2 – dublu-roșu, pornind un nou ciclu.

În cazul în care R1 nu are navă în zonă iar R2 detectează navă, atunci S3, S4 rămân în dublu-roșu, iar S1, S2 vor trece pe culoarea verde. Dacă nu există navă nici în aria radiolocatorului R1, nici în cea a radiolocatorului R2, atunci semafoarele S1 .4 trec în dublu-roșu.

Aceste situații pot fi reprezentate în următorul tabel:

Capitolul 4. DESCRIEREA ECHIPAMENTELOR

4.1. Radiolocatoarele R1,R2

Radiolocatoarele se folosesc pentru determinarea prezenței navelor, prin emisia unei unde electromagnetice (gen impuls) și recepționarea în prezența zgomotului a undei reflectate de către navă. Acestea supraveghează o anumită zonă prin baleierea mecanică sau electrică a zonei de către caracteristica de directivitate a antenei spațiului de radiolocație. Acestui radiolocator i se va anexa o interfață logică astfel încât în momentul localizării unei nave, la ieșirea acestei interfețe trebuie să avem 1 logic, iar în cazul în care nu este prezentă nici o navă în zona sa de baleiere, atunci la ieșire trebuie să avem 0 logic.

Deci, pentru sistemul nostru, radiolocatorul trebuie să fie simplu, de medie putere, indicatorul său panoramic putând chiar lipsi, esențială fiind doar ieșirea interfeței logice (0 sau 1) corespunzătoare lipsei sau prezenței unei nave în zonă.

Ca o altă soluție, răspunsul logic al radiolocatorului poate fi obținut și de Ia un radar deja instalat în sistemul portuar, având însă cu totul alt rol decât cel specificat în proiectul actual.

Esențială este doar prezența sau absența navelor la capetele canalului navigabil (de la Marea Neagră sau de la portul Sulina).

Deși nu face studiul proiectului nostru, se va prezenta mai jos schema bloc a unui radiolocator de medie putere, fără a intra însă în amănunte, în care:

RAA reglajul automat al amplificării

CAF controlul automat al frecvenței

Figura.4.1 Schema bloc a unui radiolocator

4.2. Radiofarurile RF1, RF2.

Circuitul pentru controlul puterii emise CT

Radiofarurile RF1 și RF2 sunt echipamente direcționale, ce lucrează împreună folosind principiul zonei de semnal egal (vezi figura 4.2).

La intersecția lobilor de radiație 1 și 2 emiși de emițătoarele E1 și E2 se formează o zonă de semnal egal. În cazul existenței unei deosebiri la emisie, zona de semnal egal se curbează către lobul a cărui intensitate este mai mică (vezi figura 4.3).

Emițătoarele E1 și E2 emit cu frecvențele f1 și f2 ce modulează în amplitudine 100% o purtătoare fp = 439,05 Mhz (f1 = 150 Hz, f2 = 90 Hz). Suplimentar în fața antenelor celor două emițătoare E1 și E2 se pune un echipament pentru controlul puterii emise cu rolul de a menține egalitatea celor doi lobi de radiație.

Echipamentul mai sus prezentat reprezintă de fapt și o rezervare a echipamentelor de balizare în scopul unor defecțiuni ale acestora, acesta ducând la o fiabilitate mai mare și în același timp la o protecție mai bună împotriva răspunsurilor false ale sistemului, pentru evitarea unor evenimente ce pot avea repercursiuni grave asupra procesului de navigație. Prezentăm mai jos (figura 4.4) schema bloc a echipamentului, specificând numai semnificația blocurilor.

• Gm generator de frecvență modulatoare pe o frecvență mai mare decât ambele frecvențe modulatoare

dfs,d divizoare de frecvență stânga, respectiv dreapta

MAs.d modulatoare de amplitudine stânga, respectiv dreapta

GP generatorul de frecvență purtătoare cu cuartz (f=146 Mhz)

mf multiplicator de frecvență

DP divizor de putere care distribuie oscilația purtătoarei către două preamplificatoare de putere PAs,d stânga, respectiv dreapta

APs,d amplificatoare de putere pentru lobul stâng, respectiv drept

AS, AD antene directive

Ls, Ld lobi

Figura 4.2 Zona de semnal egal pentru lobi simetrici

Figura 4.3 Zona de semnal egal pentru lobi asimetrici

Figura 4.4 Schema bloc a radiofarului

Comanda puterii emisiei în vederea egalității celor doi lobi se face prin variația energiei ce alimentează amplificatorul de putere dreapta printr-un sistem în buclă format din antena de control AK, receptorul de control RK și a unui stabilizator comandat (St.cd.) în tensiune.

Cele două stabilizatoare (St.F – stabilizatorul fix și St.cd – stabilizatorul, comandat) primesc energie printr-un bloc de comandă a alimentării (BCA), care la rândul lui este alimentat cu rezervare din circuitul de alimentare de rezervă (CAR).

Avantajul acestor radiofaruri constă în faptul că la bordul navelor nu există nici un aparat radiogoniometric, recepția realizându-se cu un receptor obișnuit cu condiția ca acesta să aibă o antenă nedirectivă.

Dacă receptorul amplasat la bord se află în centrul trasei navigabile, instrumentul indicator diferențial al acestuia este pe poziția 0, iar dacă predomină una din frecvențele modulatoare f1 sau f2, este semnalizată deviația stânga sau dreapta față de zona de semnal egal.

4.3. Radiomarkerele RM1, RM2

Radiomarkerele RM1 și RM2 au rolul de a determina printr-un semnal auxiliar începutul și sfârșitul canalului navigabil. Acestea sunt de mică putere, având lobul de directivitate în plan perpendicular pe trasa navigabilă.

La intersectarea receptorului pentru dirijare de la bordul navelor cu lobii emiși de radiomarkerele RM1 și RM2, se semnalizează începutul, respectiv încheierea zonei mai dificile de navigație, radiomarkerele având și un rol esențial în comandarea semafoarelor S1, S2, S3, și S4, după o chestionare prealabilă a radiolocatoarelor R1 și R2.

Prezentăm în figura următoare schema bloc a radiomarkerelor RM1 și RM2.

Figura 4.5 Schema bloc a radiomarkerului

• GP generatorul frecvenței purtătoare pilotat de un cuartz ce

lucrează în FIF (146 MHZ), folosit la obținerea stabilității cerute prin standarde

• mf multiplicator de frecvență cu 3, aducând frecvența de lucru în domeniul UIF (438 Mhz – nemodulat)

AP amplificator de putere

AEM antena de emisie a radiomarkerului

IM lobul de directivitate

Radiomarkerele vor fi amplasate deci la începutul și sfârșitul trăsei navigabile la 20 de metri de mal, pe aceeași parte cu postul central, alimentarea acestora făcându-se prin cablu subteran, acestea având acumulatori în tampon, datorită necesității funcționării lor în orice situație, deoarece acestea sunt de o mare importanță, în funcție de ei comandându-se semafoarele S1, S2, S3, și S4.

4.4. Balizele Bi și stațiile meteo-hidro

Considerăm un sistem de balizaj lateral pentru indicarea limitelor senalului în raport cu drumul unei nave.

Balizele sunt telecomandate și telecontrolate.

Prezența navelor în zonele de intrare pe senal este sesizată de radiolocatoare care sunt telecontrolate.

Circulația pe senal se face la un moment dat într-un singur sens. Se va considera că unul dintre sensuri are prioritate conform celor stabilite anterior. Informațiile asupra condițiilor de navigație se obțin prin telecontrolarea ambianței naturale.

Se folosește aparatură meteo și hidrografică amplasată în două puncte.

Lungimea limitei de șenal este:

L = 6Mm

Distanța între balize pe aceeași limită este:

d = 490 m

Balizele sunt nedirecționale, bicolore, putând funcționa atât în regim automat cât și în regim de telecomandă.

Se folosesc cinci caractere de semnalizare.

T=4,0[s]

Balizele sunt alimentate în curent continuu de la surse locale automate cu:

Umax = 30 V, U min adm = 11.5 V

Perioada de repetiție a eclatului este de 6 x 4 = 2,4 sec.

În regim automat, trecerea are loc pentru un anumit caracter și pentru un anumit sens.

Se telecomandă sensul de circulație, culoarea, caracterul, perioada de repetiție a eclatului.

Balizele pot funcționa sincron sau secvențial, sub formă de undă. Această undă este stabilită pe grupuri de 11 balize.

Se telecontrolează ceea ce s-a comandat (control dinamic) și mai conține informații despre tensiunea de alimentare a balizei, focurile sau filamentele de rezervă.

Trecerea pe focul de rezervă trebuie anunțată postului central.

Stațiile meteo-hidrografîce sunt amplasate aproape de mal pentru a putea da informații despre aer și apă.

Configurația sistemului este stea.

Canalele sunt în eter 156 -162 Mhz se folosește modulația de frecvență.

Mesajul trebuie să aibă o anumită formă, care să asigure funcționalitatea sistemului.

4.4.1. Stabilirea programului informațional

Programul informațional constituie o evaluare a comenzilor și controalelor, atât din punct de vedere cantitativ cât și calitativ, estimate în tot sistemul. Aceste comenzi și controale au ca scop îndeplinirea următoarelor funcții ale sistemului:

– să asigure tot setul de comenzi necesare funcționării în condiții prestabilite;

– să asigure ecoul – primirea de informații despre îndeplinirea comenzilor date;

– să permită controlul dinamic permanent fie că sistemul trebuie să permită controlul și în afara comenzilor (la cerere), fie să fie permanent;

– semnalizarea deranjamentelor în mod automat.

Acest program depinde de:

mărimea sistemului (de numărul de posturi locale)

un anumit nivel de automatizare al posturilor locale.

Posturile locale sunt reprezentate de balize, care vor fi comandate sau controlate. Numărul balizelor pe o limită, stânga sau dreapta, este:

Numărul elementelor comandate va fi:

N=Nst +Ndr +Nrl +Nmh =22+22=48

Numărul total de posturi locale este:

Npl = 48

Din N, se comandă spre acționare efectivă:

Ncd = Nst + Ndr = 22 + 22 = 44

Pentru telecontrol:

Nct = 48 posturi

Structura mesajului atât în canalul de comandă cât și în cel de control este:

Este necesar ca lungimea tuturor mesajelor atât în canalul de comandă cît și în cel de control să fie aceeași dar nu este obligatoriu ca lungimea mesajelor din canalul de comandă să fie egală cu lungimea mesajelor din canalul de control.

Capul de cod este un octet cu structură fixă, folosit pentru recunoașterea la recepție a mesajului transmis între alte cuvinte de cod ce ar putea fi vehiculate pe canalul de telecomunicație. Se alege de forma 11000000 = C0H cu ponderea (2,8). Capul de cod poate fi privit ca un caracter de start. Capul de cod pentru canalul de comandă poate diferi de cel de canalul de control, cu ajutorul lui refăcându-se informația de sincronizare la recepție.

Adresa postului local P1 se ia în funcție de modul de funcționare. Adresa generală pentru toate balizele, stânga și dreapta, în cazul modului sincron este:
Adresă balize:

Dreapta 10000100=84H

Stanga 01000100=44H

Pentru modul secvențial, există adresare pentru fiecare baliză în parte.

3. Informația efectivă sau mesajul de execuție este compusă din biții caracterului de semnalizare, biții perioadei de repetiție, bitul de culoare și biții modului de lucru.

a. Caracterul de semnalizare este 4. Aleg codificarea explicită prin care se comandă exact succesiunea de momente de iluminare și momente de stingere.

100100 =>na = 6 biți

b. Eclatul sau perioada de repetiție T = 4 sec.
Pentru eclat aleg 6 biți =>nb = 6 biți.

c. Culoarea poate fi verde sau roșu.

Această informație se va transmite pe 1 bit și alocarea este pentru verde → "1" și pentru roșu →"0".

d. Modul de lucru al balizelor poate fi sincron sau secvențial. În
modul sincron balizele luminează simultan.

nd= 1 bit.

Balizele se împart în două grupuri în funcție de sensul de deplasare permis: verde pe stânga și roșu pe dreapta.

În mod secvențial, balizele se aprind pe rând. Modul în care se aprind balizele este:

Se obțin 2 grupe a câte 11 balize. În primul moment se aprind 11 balize (cele din grupa 1), apoi cele din grupa 2.

În tabelul de mai jos este valoarea adreselor celor două grupe de balize în cazul adresării acestora în mod secvențial

4.4.2. Canalul de control

Pe canalul de control se transmit informații primite de la balize, radiolocatoare și stațiile meteo-hidrologice.

Pentru stațiile meteo-hidrologice se transmit informații referitoare la:

a. temperatura aerului: -15˚C÷+35˚C

b. temperatura apei: 0÷25˚C

c. umiditate aer: 20%÷100%

d. presiune aer: 750÷760 mmHg

e. nivel adâncime apă: 2÷20 m

a. Se folosesc: 1 bit pentru semn.

na = 4 biți pentru valoarea temperaturii aerului

b.

Deci, nb = 3 biți + 1 bit = 4 biți =>nb = 4 biți

c.

d. 2nd ≥ (Pmax -Pmin) / Δp = 10 => nd = 4 biți

e. 2ne≥(nmax-nmin)/Δn = 18 =>ne = 5biți

Deci, Nmh = na + nb + nc + nd + ne => Nmh = 22 biți

Radiolocatoarele transmit postului central PC informații referitoare la existența navei în capătul controlat al senalului.

NRL=l bit: "1"- există navă

"0" – nu există navă.

Balizele transmit postului central următoarele date pe lângă ceilalți biți ai mesajului de inițializare sau modul secvențial.

a. Trecerea pe rezervă: na = 1 bit ("0" nu și "1" da)

b. Intensitatea luminoasă a becului este corectă

nb =1bit("0"nu și"1"da)

c. Valoarea absolută a tensiunii pe baterie:

nc = 6 biți.

NPL = Nmh + na + nb + nc + Nrl = 22 + 1 + 1 + 6 + 1 = 31 biți

NPL reprezintă numărul de biți de la posturile locale, transmiși către postul central.

4.4.3. Mesaje de comandă

Mesaj inițializare baliză: 2 octeți.

m = bit mod de lucru = "1" pentru modul sincron

"0" pentru modul secvențial. Co÷Cs = biți caracter semnalizare

7 = bit culoare foc

to÷ts = biți perioadă repetiție

x = bit în "0".

2. Mesaj mod secvențial: 2 octeți.

b15 ÷ b12 = biți nefolosibili decât în caz de extindere a mesajului

d0÷d11 = biți pentru durata de timp după care începe să emită grupul de balize căruia îi este adresat mesajul.

3. Mesaj comandă semnalizare balize: 2 octeți.

4. Mesaj anulare semnalizare balize: 2 octeți.

5. Mesaj comandă telecontrol general: 2 octeți.

6. Mesaj anulare telecontrol general: 2 octeți.

Exemple de coduri de comandă în binar pentru telecomanda semnalizării balizelor pe caracterul de semnalizare 4 cu perioada eclatului de 4 sec. în modul secvențial.

Mesaj inițializare balize stânga:

Cap cod: 1100 0000 C0H

Adresa PL: 0101 0000 50H 10100000 A0H

Informația efectivă: 0001 0010 12H 10010000 90H

Informația redondantă: 1110 1101 0110 1111 ED6FH

Mesaj inițializare balize dreapta:

Cap cod: 1100 0000 C0H

Adresa PL: 01010000 0000 1010 500AH

Informația efectivă: 0001 0010 1001 0000 1290H

Informația redondantă: 1110 1101 0110 1111 ED6FH

Mesaj comandă semnalizare baliză:

Cap cod:1100 0000 C0H

Adresa PL:0101 0000 1010 0000 50A0H

Informația efectivă:0001 0100 1000 0010 1482H

Informația redondantă:1110 1011 0111 1101 EB7DH

Mesaj anulare semnalizare balize:

Cap cod:1100 0000 C0H

Adresa PL:0101 0000 1010 0000 50A0G

Informația efectivă:0100 0100 0001 1000 4418H

Informația redondantă:1011 1011 1110 0111 BBE7H

4.4.4. Structura mesajelor de control

1. Capul de cod este identic cu capul de cod utilizat în canalul de comandă și ia valoarea COH.

Adresa postului local.

Postul central trebuie să cunoască de unde provine informația de control și anume prin citirea adresei PL care determină în mod unic PL care a emis informația de control.

Numărul total de balize este 44. Deci vor fi necesari 4 octeți pentru adresarea fiecărui post local.

După comanda de începere a telecontrolului se declanșează și o secvență de telecontrol de 2 secunde pe parcursul căreia toate cele 48 de posturi locale emit datele de telecontrol intrând pe rând în emisie într-o ordine prestabilită și mereu aceeași.

Această ordine este:

bS1, bd1, bS2, bd2, …, bS22, bd22.

După terminare, acest ciclu se reia periodic la 2 secunde până la sosirea unei comenzi de încetare telecontrol.

3. Informația efectivă.

a) de la baliză:

– 2 octeți de informație compusă din informațiile din canalul de telecomandă.

– 1 octet cu informații privitoare la trecerea pe rezervă (b7), corectitudinea intensității luminoase (b6) și valoarea tensiunii de alimentare (b0 ÷ b5).

b)de la RL:

– informații cu privire la prezența sau absența navei în capătul controlat.

c)delaMH:

– 3 octeți de informație cu privire la temperatura aer, apă, umiditate aer, nivel apă, presiune aer.

Exemple de coduri de comandă în binar pentru telecontrolul ambianței naturale.

Presupunem că se dorește transmiterea valorilor:

taer = 23°C 11001

tapă = 15°C 0100

umiditate = 50% 0110

presiune = 752 mmHg 0011
nivel = 16 m

Mesaj telecontrol MH1

Cap cod: 1100 0000 C0H

Adresa: 0001 0001 1010 0000 11A0H

Informația efectivă: 11001 0100 0110 0011

Informația redondantă: 00110 1011 1001 1100

4.4.5. Proiectarea echipamentelor de control atât la nivelul posturilor locale, cât și la nivelul postului central, cu microprocesorul Z80.

Proiectarea echipamentului de control la nivelul posturilor locale. Proiectarea se face pentru o stație MH (vezi figura 4.5).

Datele de intrare sunt reprezentate de parametrii controlați sub formă digitală.

Se utilizează circuitele UC Z80, PIO Z80, SIO Z80, CTC Z80, EPROM tip TMM 2764 AD15.

Figura 4.5 Schema bloc a echipamentului de control la nivelul posturilor locale

În EPROM se înscrie programul de funcționare care trebuie să asigure:

inițializarea și programarea circuitelor să lucreze în modul dorit

așteptare 1,9 sec. la primirea comenzii de telecontrol care să declanșeze
emisia parametrilor controlați (de la PIO Z80 și transmiși de la SIO Z80 în acest
timp) cu rata de 4800 baud; această așteptare este necesară pentru ca stația
meteo-hidro să emită doar în eșantionul de timp special alocat și nu în altul

semnalizare încetare emisie și așteptare 2 sec. de la începerea emisiei,
timp în care are loc o nouă citire a parametrilor controlați de la PIO Z80 și
trimiterea lor către Z80 SIO

după terminarea intervalului de 2 sec. are loc o nouă emisie, după care
ciclul se repetă.

Deoarece trebuie citiți, trei octeți de date trebuie să fie oricând disponibili pe magistrala de date. Pentru a fi citiți vor fi necesare două posturi paralele a câte 8 biți deci două circuite PIO Z80.

Măsurarea intervalelor de 1,9 sec. și 2 sec. se face cu circuitul CTC care realizează și o divizare a ceasului de sistem astfel încât ceasul furnizat SIO Z80 să asigure rata de transmisie de 4800 baud. În memoria EPROM pe lângă programul de funcționare mai avem: capul de cod (1 octet), adresa postului local (doi octeți). Zona de memorie acoperită va fi 0000 ÷ FFFF (H).

Caracteristicile circuitului de memorie EPROM tip TMM 2764 AD15:

organizare: 8192 cuvinte * 8 biți

tehnologie de realizare: NMOS

ieșire tip TSL și intrări/ieșiri compatibile TTL

compatibilitate la pini cu I 2764 A

timp de acces: tacc = 150ns

Icc1 = 30 nA; Icc2 = 10 nA.

4.4.6. Cerințe hardware și software ale calculatorului central

În figura 4.6 este prezentată schema bloc a sistemului cu microcalculator PC-AT 486 pentru monitorizarea procesului de navigație.

Cerințele hardware ale calculatorului central sunt:

microprocesor 80486 DX2/66 Mhz

memorie cache externă 256 KB

memorie RAM minim 8 MB

unitate floppy 3.5 inch 1.44 MB

placă video SVGA, 1 MB memorie video, accelerator Windows

hard disk 540 MB

tastatură

mouse

monitor color SVGA

Figura 4.6 Schema bloc a sistemului cu microcalculator pentru monitorizarea procesului de navigatie

Cerințele software:

sistem de operare MS-DOS 6.X

Microsoft Windows 3.1, 3.11 for WorkGroups, ambele for Eastern and
Central Europe cu opțiunea de caractere românești activă sau Windows
95 Pan European.

rezoluție de 800×600 cu 34K culori

Capitolul 5. DATE TEHNICE ALE ECHIPAMENTELOR DE SEMNALIZARE LUMINOASĂ

5.1. Farul alb

Farul alb din figura 5.1 este produs de firma AGA sub numele de cod PRB-42 și este un produs alimentat de la o sursă de curent continuu, combinând sursa luminoasă cu un sistem optic. Casa lămpilor este de formă hexagonală, cu câte două lămpi pe fiecare față a hexagonului. Intensitatea luminoasă poate varia de la 5.000 la 100.000 de candela. Întregul sistem se poate roti cu o viteză variabilă, mișcarea de rotație fiind asigurată de un motor cu rezervă caldă pentru cazurile de avarie. De asemenea, farul este înzestrat cu un senzor fotoelectric ce acționează automat aprinderea lămpilor dacă intensitatea luminoasă a scăzut sub un anumit nivel.

În tabelele 5.1.a,b șic sunt date câteva date tehnice de catalog:

Tabelul 5.1.a Caracteristici generale ale lămpilor

Fig. 5.1. Sistemul luminos al farului alb

Tabelul 5.1. b Date despre vizibilitatea farului alb

Tabelul 5.l.c Mărirea timpului de viață al lămpilor

Dimensiuni de gabarit:

Diametru: 1500 mm

Înălțime: 1750 mm

5.2. Semaforul

Semaforul, produs al aceleiași firme AGA, este un produs proiectat modular, astfel încât este foarte mult ușurată instalarea mai multor lanterne. În figura 5.2 este prezentat un astfel de semafor cu două lanterne. După cum se observă și din figură, în semafor poate fi încorporată și o cutie protejată împotriva intemperiilor pentru instalarea echipamentul de control.

Lanternele sunt disponibile în trei versiuni, diferind tipul lămpilor folosite.

Astfel:

LEBA-14 este destinată lămpilor cu un singur filament

LETA-14 este similară tipului de mai sus, cu excepția faptului că pot fi folosite lămpi cu dublu filament, astfel încât dacă se arde unul, celălalt intră automat în funcțiune, înlocuindu-l pe primul.

LEXA-14 este destinat lămpilor etanșe, de mare intensitate.

Pentru proiectul de față am ales tipul LETA-14, cu dublu filament. Datele de catalog pentru acest tip de semafor sunt listate în tabelul 5.2.

Tabelul 5.2.Datele de catalog ale semaforului LETA-14

5.3. Balizele

Balizele sunt tot produse ale firmei AGA, acestea fiind destinate așezării în porturi sau în poziții costiere pe mare.(vezi figura 5.3). Pentru o bună vizibilitate, balizele vor fi vopsite în roșu și verde aprins, corespunzător sensului de mers al navelor.

Fig. 5.3 Vederea unei balize

5.4. Lanternele

Lanternele folosite la toate tipurile de semnalizări analizate în acest proiect sunt fabricate tot de AGA și sunt destinate unei funcționări îndelungate (figura 5.4.). Construite robust, acestea pot face față ceîor mai severe condiții meteorologice ce se pot ivi în regiunile costiere unde sunt amplasate.

Fig. 5.4. Lanterna AGA

Pentru scopul propus am ales tipul de lanternă LBEP-150/II, cu următoarele date de catalog:

Tabelul 5.2. Caracteristicile de catalog ale lanternelor LBEP-150/II

Observație: Pentru culorile roșu si verde se folosesc filtre colorate comandate electric de la postul central PC.

5.5 Becurile bi-filament

Lămpile electrice bi-filament AGA au fiecare filament conectat electric la una din ieșirile duble ale circuitului stabil sau ale unității de control. Dacă unul din filamente se arde, celălalt intră în circuit automat și instantaneu. Acest tip de bec elimină toate părțile în mișcare și pericolul proastei funcționări a schimbătorului electromecanic de lămpi. În figura 5.5 se poate observa un astfel de tip de bec.

Fig. 5.5. Becul bi-filament AGA

La folosirea în mod continuu a becului, se poate prevede o viață a filamentului de 1000 de ore. La folosirea în impulsuri, la o tensiune de 10.3V, se pot face următoarele calcule privitoare la viața previzibilă a filamentului:

Flash simplu:

Caracter de 0.3 + 2.7 = 3.0 sec

Proporție de 0.3 la 3.0 sau 1:10

Ore medii de întuneric = 14

Viață filament = 714 zile

Flash dublu:

Caracter de 0.3 + 1.0 + 0.3 + 3.4 = 5.0 s Proporție de (0.3 + 0.3) la 5.0 = 0.6: 5.0

Ore medii de întuneric = 14

Viață filament = 595 zile

Capitolul 6. DESCRIEREA PROGRAMULUI

Programul care stă la baza acestui proiect a fost scris în limbajul Visual Basic versiunea 5.0, limbaj ce permite programarea vizuală a aplicațiilor Windows. Prezentăm la începutul capitolului o scurtă introducere în acest limbaj și, implicit, în sistemul de operare Windows, continuând apoi cu fazele de proiectare ale programului și, în final, cu sursele acestuia.

6.1. MICROSOFT VISUAL BASIC

Mediul Visual Basic, bazat pe un dialect extrem de simplu al limbajului Basic, permite accesul la programarea aplicațiilor Windows chiar și a nespecialiștilor.

Sistemul de operare Windows a transformat interfețele mediilor de dezvoltare, ca de altfel ale tuturor aplicațiilor care rulează sub el, în adevărate panouri de comandă. Vremea în care interacțiunea dintre programator și compilator sau interpretor se făcea prin câteva linii de comandă a apus deja.

În prezent programatorul, ca oricare utilizator Windows, trebuie ca, înainte de a scrie prima linie de cod sursă, să facă cunoștință cu tabloul de bord al mediului de dezvoltare, astfel încât, în orice moment să știe cum să-1 piloteze pentru a atinge scopul dorit.

De asemenea, programatorul aplicațiilor Windows trebuie să fie dotat cu aptitudini artistice, deoarece el este nevoit să ia în considerație aspectul grafic al aplicației, adică să aleagă sau să proiecteze reprezentări grafice sintetice (numite iconuri sau icoane) sau să aleagă culorile potrivite diferitelor elemente afișate pe ecran, astfel încât aplicațiile elaborate să fie cât mai simplu și intuitiv de utilizat. Disputa continuă privind natura activității de programare (științifică sau artistică) are în acest moment un argument care susține latura artistică.

Conceptele programării vizuale ale aplicațiilor Windows sunt susținute de reprezentări grafice, acolo unde este cazul, care să faciliteze înțelegerea.

6.1.1. Specificitatea interfeței Windows

Atributul de limbaj vizual al Visul Basic-ului este dat în primul rând de specificitatea interfeței utilizator a aplicațiilor Windows. Iată în ce constă această specificitate.

• Fereastra, element fundamental de interacțiune între aplicație și utilizator

Din punct de vedere al utilizatorului, ceea ce deosebește fundamental interfața Windows de cea DOS este modalitatea cu totul diferită prin care se face schimbul de informații între utilizator și aplicație.

În Windows orice intrare sau ieșire de date înspre sau dinspre aplicație se face prin intermediul ferestrelor. De aici îi vine și numele sistemului de operare (window înseamnă fereastră în limba engleză). Configurația ecranului în orice moment al execuției aplicației formează interfața utilizator.

Utilizatorului îi sunt afișate în diferite ferestre, numite forme în Visual Basic, elemente vizuale specializate (butoane, câmpuri de editare, liste, etc.) numite controale care îl invită să dialogheze cu calculatorul. De asemenea, utilizatorul are posibilitatea să selecteze din meniuri diferite opțiuni. În intimitatea sa, Windows-ul tratează controalele și opțiunile dintr-un mediu, ca ferestre.

În Windows, o fereastră este de fapt un obiect care știe să reacționeze la diferite interacțiuni ale utilizatorului. Cum controalele și opțiunile sunt ferestre specializate vom denumi prin obiecte formele, controalele și opțiunile de meniu. Avem deci un număr limitat de tipuri de obiecte cum ar fi: forma, butonul, lista, câmpul de editare, opțiunea de meniu, etc.

În acest fel putem explica de ce se folosește termenul de aplicație și nu cel de program sau task care este folosit în lumea minicalculatoarelor. O aplicație Windows este în primul rând un program cu datele sale, dar care are și ceva în plus și anume niște informații care nu sunt nici date nici program. Ele se referă la apariția grafică a obiectelor componente ale interfeței formând ceea ce se numește resursele aplicației. De exemplu, informațiile privind apariția grafică a unui buton este codificată în fișierul executabil al aplicației, într-o zonă special rezervată resurselor, de unde sunt încărcate în memorie în timpul execuției. Spre deosebire de o aplicație grafică DOS care ar fi desenat pixel cu pixel imaginea butonului, aplicația Windows se rezumă doar la încărcarea resursei corespunzătoare butonului.

Răspunsurile utilizatorului (apăsarea unei taste, un click cu mouse-ul, etc.) reprezintă pentru aplicație niște evenimente pe care ea trebuie să fie capabilă să le proceseze. Aceste evenimente sunt procesate de obiectele pe suprafața cărora au apărut. Fiecare tip de obiect are un număr prestabilit de evenimente care pot să-i afecteze comportamentul.

Fiecare obiect are o comportare predefinită, știind ce să facă la apariția unui anumit eveniment. Astfel, dacă utilizatorul a făcut click pe un buton afișat într-o fereastră, atunci butonul va executa automat efectul vizual de apăsare. Totuși, pentru ca programatorul să poată face procesări specifice la apariția acestui eveniment (de exemplu să închidă fereastra din care face parte butonul), Visual Basic lansează automat o procedură atașată evenimentului. în această procedură programatorul va face procesările dorite (de exemplu, închiderea ferestrei).

Deci procesarea unui eveniment are două părți: una automată făcută de obiect și alta atașată de programator care va fi activată automat de Visual Basic când va apare evenimentul. Astfel controlul execuției programului este dat de felul în care răspunde utilizatorul, adică evenimentele apărute în urma acțiunilor utilizatorului. Programarea unor astfel de aplicații se numește programare bazată (controlată sau condusă) pe evenimente.

Procedurile scrise de programator se grupează în proceduri atașate evenimentelor corespunzătoare fiecărui obiect de pe ecran și proceduri generale clasice, nelegate de evenimente.

Programarea în Visual Basic (numită și programare vizuală) este o formă evoluată de programare controlată de evenimente în care legătura dintre elementele vizuale ale interfeței și codul sursă aferent evenimentelor este directă. Inițial programatorul intră într-un editor grafic prin care își proiectează interfața (formele, elementele vizuale componente, poziția, dimensiunea, culoarea lor, etc). Proiectarea presupune definirea unor atribute vizuale și de comportament numite proprietăți.

Apoi din editorul grafic se poate atașa direct codul sursă corespunzător fiecărui element vizual. Menționăm că același principiu a fost folosit și în celălalt mediu de dezvoltare al firmei Microsoft, și anume Visual C, însă la nivelul complexității limbajului orientat obiect C++. Deoarece Visual Basic este un interpretor, programatorul poate în orice moment lansa în execuție aplicația și s-o depaneze. Aceasta nu-l împiedică să construiască și aplicația executabilă care să se execute independent de mediu.

Elementele vizuale definite inițial, pot fi referite în codul sursă ca niște obiecte identificate printr-un identificator intern definit la proiectare. în timpul execuției un obiect poate apela niște subrutine (proceduri) proprii numite metode.

Programarea în Visual Basic se rezumă de fapt, în afara cunoașterii limbajului Basic clasic, la cunoașterea obiectelor care pot fi folosite într-o aplicație, iar aceasta, la rândul său, presupune cunoașterea proprietăților, evenimentelor și a metodelor fiecărui obiect în parte.

Sistemul de operare DOS permite crearea de aplicații în care interacțiunea cu utilizatorul să se facă prin ferestre. Ceea ce deosebește însă o astfel de aplicație de una Windows este că ultima poate fi executată simultan cu altele. Această facilitate, numită multitasking, este a Windows-ului, ca sistem de operare.

• Multitasking

Pentru a înțelege mai bine acest concept, să comparăm arhitectura tradițională a programelor DOS cu cea a aplicațiilor Windows.

Interacțiunea dintre un program DOS și utilizator se face pe baza unui scenariu întrebare-răspuns, aplicația așteptând de fiecare dată răspunsul utilizatorului. În funcție de răspunsul utilizatorului, programul face o anumită procesare după care îl interoghează din nou. De exemplu, dacă o aplicație solicită utilizatorului introducerea unui nume atunci, atât timp cât aplicația așteaptă răspunsul utilizatorului, unitatea centrală a calculatorului este ocupată cu interogarea tastaturii pentru a vedea dacă utilizatorul a tastat ceva.

De obicei programul, atât timp cât este activ, monopolizează toate resursele sistem (ecranul, unitatea centrală, memoria, etc). Chiar dacă programul apelează funcții sistem, totuși apelul fiind din program, controlul sistemului este al programului. Rolul sistemului de operare DOS este de a lansa în execuție aplicația și de a-i transfera controlul.

Spre deosebire de DOS, în Windows mai multe aplicații concură pentru a acapara resursele necesare.

În Windows aplicația primește controlul doar dacă o afectează un eveniment (tastarea unei taste, etc). După procesarea evenimentului, aplicația cedează controlul Windows-ului, acesta putând transfera controlul altei aplicații afectate de un eveniment. Astfel, dacă o aplicație Windows solicită introducerea unui nume, utilizatorul nu este nevoit să tasteze numele întreg pentru ca apoi să lanseze o altă aplicație, ci o poate lansa în orice moment al tastării. De exemplu, chiar după ce a tastat primul caracter, utilizatorul poate lansa în execuție altă aplicație, de exemplu Clock, după care să revină și să mai tasteze câteva caractere și iar să lanseze altă aplicație și tot așa. Aplicația care solicită introducerea numelui va lua controlul doar când este tastat un caracter pentru ea.

Caracteristica Windows-ului de a executa simultan mai multe aplicații (numită multitasking) face interfața utilizator mai atractivă și mai prietenoasă.

Astfel, la un moment dat, pot fi active mai multe aplicații, fiecare având propria fereastră pe suprafața căreia pot fi deschise alte ferestre cu elemente vizuale proprii. Utilizatorul interacționează direct (vizual) prin intermediul mouse-ului sau tastaturii, cu mai multe aplicații vizibile simultan pe ecran.

În Windows întreg ecranul devine suprafață de dialog între utlizator și mai multe apucații, spre deosebire de DOS în care dialogul se limitează doar la o singură aplicație, chiar dacă aceasta poate crea mai multe ferestre vizibile simultan pe ecran.

Windows-ul este arbitrul care decide cărei aplicații, ferestre și element vizual îi este destinat evenimentul cauzat de interacțiunea utilizatorului. De exemplu, dacă utilizatorul a acționat un buton afișat într-o fereastră (făcând click cu mouse-ul pe el) atunci Windows-ul (care stă încontinuu într-o stare de expectativă) va capta evenimentul intervenit, îl va identifica (va determina coordonatele ecran unde a apărut) și îl va trimite elementului vizual pe suprafața căruia s-a produs. Deci butonul va primi de la Windows o informare care ar putea fi exprimată astfel: vezi că pe suprafața ta a intervenit evenimentul click cu mouse-ul. Deoarece Click este unul din evenimentele pe care butonul îl recunoaște, Visual Basic-ul lansează automat procedura corespunzătoare evenimentului.

Practic, o aplicație Windows este compusă din elemente vizuale grupate în diferite tipuri de ferestre și din porțiunile de cod sursă ale fiecărui element vizual corespunzător fiecărui eveniment pe care aplicația vrea să-1 trateze.

Windows-ul nu se limitează doar la gestiunea interfeței cu utilizatorul, el este un adevărat sistem de operare astfel încât odată ce a preluat controlul de la DOS gestionează toate resursele hard/soft ale calculatorului.

Chiar dacă o aplicație DOS ar putea simula modalitatea Windows de interacțiune cu utilizatorul (ferestre, controale, etc.) totuși multitasking-ul nu ar putea fi realizat decât dacă respectivul program și-ar propune să fie o alternativă la Windows. Deci, scrierea unui astfel de program este echivalentă cu rescrierea într-o altă manieră a Windows-ului. În plus s-ar putea pune problema eficienței elaborării unui astfel de program deoarece în Windows funcțiile de multitasking, gestiune resurse, gestiune ferestre sunt funcții predefinite în sistem.

Menționăm că Windows-ul nu este singurul sistem de operare bazat pe conceptele programării event-driven. Putem enumera astfel sistemele de operare OS/2 de la IBM, Finder al firmei Apple, Solaris al firmei Sun și X-Window de pe platformele Unix.

• Lucrul numai în modul grafic

Deoarece Windows-ul lucrează numai în mod grafic, pe lângă aspectul vizual atractiv al interfeței se pot defini reprezentări grafice intuitive, icoane ale unor programe și elemente vizuale, oferind astfel utilizatorului mai multă informație sintetică pe unitatea de suprafață exran.

În plus, textul afișat de o aplicație Windows poate fi de o calitate deosebită. Aceasta permite crearea pe ecran a unei imagini care să fie identică cu cea listată la imprimantă. Din acest motiv interfețele utilizator Windows se numesc interfețe utilizator grafice (Graphical User Interface sau prescurtat GUI).

6.1.2. Forma și proprietățile ei

Denumirea de formă vine de la analogia dintre o fereastră Windows și un formular. Execuția unei aplicații Windows poate fi considerată ca o derulare de afișări și ascunderi de formulare. În orice moment, utilizatorul are în fața sa cel puțin o fereastră care îi afișează sau îi solicită anumite informații. Desktop-ul Windows-ului este ca o masă de lucru pe care se află mai multe formulare care pot fi acoperite, aduse în față, dimensionate, etc.

Elementul grafic specific formei care iese imediat în evidență, este rețeaua de puncte de pe suprafața sa, numită grid. Ea este folosită pentru a ușura amplasarea estetică a obiectelor vizuale pe formă, prin aliniere automată, nefiind vizibilă în timpul execuției. Elementele componente ale unei forme sunt: bara de titlu, bordura și zona de lucru. Bara de titlu situată în marginea superioară a formei este compusă din: meniul sistem (pătrățelul din colțul stânga sus), titlul formei și butoanele de minimizare respectiv maximizare, situate la extremitatea din dreapta.

Meniul sistem (sau Control Box) permite manipularea formei sau activarea unei alte aplicații cu ajutorul tastaturii. Prin manipulare înțelegem minimizare, maximizare, restaurare, dimensionare, mutare, închidere. Prin minimizare o formă se reduce la icoana asociată ei. Prin maximizare o formă ocupă întreg ecranul. Operația de restaurare aduce forma din starea de minimizare sau maximizare la dimensiunile avute înainte. Meniul sistem poate fi deschis în etapa de proiectare a formei tastând Alt+-, iar în timpul execuției tastând Alt+SPACEBAR. Bara reprezentată în centrul pătrățelului semnifică de fapt una din tastele: minus sau SPACEBAR. Cele două combinații de taste diferă deoarece în primul caz forma este considerată ca fiind o fereastră copil a ferestrei principale a Visual Basic-ului. Menționăm că ferestrele grupurilor de aplicații din Program manager au același statut. De asemenea, meniul sistem permite închiderea formei cu ajutorul mouse-ului printr-un dublu-click pe el.

Textul scris în centrul barei de titlu reprezintă titlul formei.

Butoanele de minimizare respectiv maximizare sunt destinate minimizării respectiv maximizării formei cu ajutorul mouse-ului. Menționăm că o formă poate fi maximizată și printr-un dublu-click pe titlul ei. Când o formă este maximizată butonul de maximizare se transformă într-un buton de tip Restore (reprezentând o săgeată în sus și una în jos) care permite revenirea formei la dimensiunea avută înainte de maximizare.

Bordura formei este un chenar care o delimitează pe ecran.

Zona de lucru reprezintă suprafața rămasă din formă, prin eliminarea barei de titlu și a bordurii. Zona de lucru se mai numește și zona client a formei. Denumirea sugerează ideea că orice formă este de fapt un client al sistemului de operare Windows. Ea solicită sistemului diferite servicii (afișare, mutare, ascundere, etc.) iar el i le satisface.

• Tipuri de forme

Într-o aplicație Visual Basic pot fi create două tipuri de forme: forma principală și forme de dialog. Forma principală, numită și forma aplicației, reprezintă prima formă cu care interacționează utilizatorul după lansarea aplicației. Ei i se poate asocia un meniu prin intermediul căruia utilizatorul va da comenzi aplicației. De exemplu, Visual Basic este o aplicație ca oricare alta pentru Windows. Forma principală a Visual Basic-ului are titlul Microsoft Visual Basic [design].

Formele de dialog, numite și dialog boxes, folosesc la preluarea datelor de la utilizator precum și pentru afișarea rezultatelor. De exemplu, forma de dialog Open care apare când se selectează opțiunea Open din meniul File a Visual Basic-ului, este afișată pentru ca utilizatorul să specifice numele unui fișier.

Formele de dialog sunt de două feluri: modale și nemodale. Când este afișată, forma modală nu permite continuarea execuției aplicației decât dacă utilizatorul închide forma de dialog, prin apăsarea unuia din butoanele de confirmare sau anulare (Ok sau Cancel). Evident, dacă dintr-o formă de dialog se deschide alta, atunci mai întâi trebuie închisă aceasta pentru a o putea închide pe prima. În continuare ne vom referi la formele de dialog și prin cutii de dialog.

Formele nemodale permit continuarea execuției aplicației chiar dacă ele sunt afișate. Un exemplu de formă nemodală este fereastra proiect care este afișată dacă se selectează opțiunea Project Windows din meniul Windows al ferestrei principale a Visual Basic-ului.

• Stările ferestrei Windows

Noțiunea de fereastră Windows este mai generală decât cea de formă, fereastra desemnând de fapt orice obiect Windows, deci și controalele și opțiunile de meniu. Forma este o fereastră creată de programator pe când controlul sau opțiunea de meniu este un tip predefinit de fereastră specializată oferit spre folosire de Visual Basic. în continuare vom prezenta câteva elemente fundamentale privind stările în care poate fi o fereastră. După felul în care se comportă în timpul execuției, o fereastră poate fi în diferite stări: activă sau inactivă, focalizată sau nu, disponibilă {enabled) sau nu, ascunsă sau afișată (minimizat, normal sau maximizat), părinte sau copil.

Fereastra activă este fereastra curentă cu care utilizatorul interacționează. De exemplu, după lansarea Visual Basic-ului fereastra activă este Forml. Vizual, fereastra activă are culoarea barei de titlu (de obicei albastru închis) diferită de cea a ferestrelor inactive. Activarea unei ferestre se face fie printr-un click pe suprafața ei, fie printr-o combinație de taste (de exemplu, Alt+F6 pentru ferestrele Visual Basic-ului), fie prin închiderea ferestrei care o acoperă.

O fereastră activă care nu conține controale se numește și focalizată (focus, în engleză). Aceasta înseamnă că toate intrările de la tastatură ale utilizatorului vor fi direcționate către fereastra focalizată. De exemplu, forma Forml este focalizată implicit la începutul execuției aplicației Visual Basic. în cazul în care o fereastră care conține controale devine activă, atunci va fi focalizat unul din controalele componente. Selectarea unui control diferit de cel focalizat (prin click, Tab sau săgețile direcționale) va duce la focalizarea celui selectat. Menționăm că noțiunea de focalizare se extinde și la icoanele aplicațiilor. De exemplu, în ipoteza în care sunt active doar aplicațiile Visual Basic și Program manager (care este iconizat), dacă veți tasta succesiv Alt+Esc atunci focalizarea va fi mutată între fereastra Forml și icoana Program Manager. Tastarea lui Enter duce la activarea și afișarea ferestrei a cărei icoană era focalizată deoarece tasta Enter este dirijată spre aplicația respectivă. O fereastră este disponibilă (enabled) dacă utilizatorul poate interacționa cu ea. în caz contrar este indisponibilă. O fereastră indisponibilă nu mai reacționează la evenimente. Când este afișată, o fereastră indisponibilă are bara de titlu și bordura de culoare gri deschis. în timpul execuției o fereastră poate să treacă dintr-o stare în alta. Din punctul de vedere al intimității Windows-ului, ferestrele care își schimbă cel mai des această stare sunt opțiunile de meniu care în anumite contexte de lucru devin indisponibile, limitând astfel posibilitățile de alegere ale utilizatorului. De exemplu, dacă deschidem meniul Edit al ferestrei principale Visual Basic vom vedea că anumite opțiuni sunt indisponibile deoarece în acest

context nu putem face operații de editare. De asemenea sunt dese situațiile în care un control este indisponibil în anumite contexte de lucru.

Dacă o fereastră nu mai este vizibilă, ea devine ascunsă, putând fi însă oricând reafișată.

Relația părinte-copil dintre două ferestre reprezintă o dependență ierarhică, semnificând că: manipularea uneia (ascunderea, minimizarea, mutarea, închiderea) se răsfrânge asupra celeilalte. Menționăm că, la nivelul Windows, relația dintre controale și forma pe care sunt amplasate este o relație părinte-copil.

După cum am văzut, Visual Basic-ul ne oferă la lansare prototipul unei ferestre pe care s-o proiectăm cum dorim. Pentru a crea o altă formă, se selectează opțiunea New Form din meniul File. Forma va sta la baza proiectării tuturor ferestrelor componente ale aplicației ceea ce face ca ea să fie afișată direct pe Desktop.

• Descrierea ferestrei principale a Visual Basic-ului

Ceea ce surprinde la prima vedere la fereastra principală a Visual Basic-ului este lipsa zonei de lucru. Mai observăm că fereastra Visual Basic-ului și forma sunt aparent independente putând fi mutate și dimensionate după dorință, însă dacă vom minimiza fereastra principală a Visual Basic-ului, atunci forma va fi ascunsă comportându-se ca o fereastră copil a primeia.

Să observăm că titlul ferestrei Visual Basic apare mențiunea [designj ceea ce înseamnă că mediul Visual Basic ne invită din start să proiectăm interfața aplicației noastre. Aceasta este o noutate pe care Visual Basic o aduce comparativ cu alte medii de dezvoltare a aplicațiilor Windows: mediul controlează direct legătura dintre proiectarea interfeței și codul sursă aferent. Dispare astfel necesitatea fișierelor de header care făceau această legătură în mediile de dezvoltare bazate pe limbajul C.

• Bara de proprietăți

În afară de titlu și de bara de meniu, fereastra principală Visual Basic mai are o bară situată imediat sub bara de meniu. Această bară este numită bara proprietăților. Ea afișează și permite schimbarea caracteristicilor vizuale și de comportament ale formei curente sau ale controalelor componente.

Caracteristicile, numite proprietăți, se referă la: titlul ferestrei, stilul ferestrei (tipul bordurii, prezența butoanelor de maximizare, minimizare, etc), dimensiunile ferestrei, sistemul de coordonate asociat, culorile de fundal și de desenare, etc.

• Lista proprietăților

Primul element component al barei de proprietăți este lista proprietăților. Ea permite selectarea unei anumite proprietăți în scopul vizualizării sau modificării valorii ei. Inițial, Visual Basic afișează proprietatea Caption a cărei valoare reprezintă titlul formei. Forml este valoarea implicită atribuită acestei proprietăți pentru prima formă. Valoarea proprietății selectate este afișată în câmpul din dreapta numit lista de valori (vezi 5 din Figura 6.1.) pentru a selecta o altă proprietate se procedează astfel:

cu mouse-ul: se deschide lista de proprietăți prin click pe săgeata din dreapta (vezi 2 din Figura 6.1.). Apoi selecția se face fie cu mouse-ul fie cu tastatura, folosind săgeților direcționale și apoi tastând Enter.

cu tastatura: se apasă F2, cursorul se va muta în lista de valori. Apoi se
apasă tasta Tab pentru a accesa lista de proprietăți. Se observă că lista de proprietăți este focalizată, adică ea va primi intrările de la tastatură. în acest moment, fie se tastează succesiv săgeata în jos până se ajunge la proprietatea dorită (deci lista va rămâne în continuare închisă), fie se deschide lista cu combinația de taste Alt+săgeată jos și se selectează ca mai sus, cu mouse-ul sau cu tastatura.

Pentru a face forma din nou activă se apasă Enter sau Esc. Se observă că. atunci când forma este activă, prin F2 se activează fereastra principală a Visual Basic-ului iar pentru a reactiva forma se tastează Enter sau Esc.

Pentru a accesa mai rapid o proprietate din listă când lista este focalizată sau deschisă, se poate tasta prima literă a proprietății respective. Cursorul listei se poziționează astfel în dreptul primei proprietăți al cărei nume începe cu litera tastată. De exemplu, deschideți lista și tastați T. în acest fel se poate evita operația de scroll cu mouse-ul, selecția făcându-se mai rapid.

O metodă mai directă de a selecta o proprietate cu tastatura când forma este activă, este tastarea simultană a tastei Ctrl și prima literă a proprietății, ca urmare va fi selectată prima proprietate al cărei nume începe cu litera respectivă. Repetarea aceleiași combinații de taste, va lista următoarea proprietate al cărei nume începe cu litera respectivă.

Se observă că în momentul selectării unei proprietăți, lista de proprietăți se închide iar în lista de valori apare valoarea curentă a ei. în acest moment putem modifica valoarea proprietății selectate.

• Modificarea valorilor proprietăților

În funcție de tipul proprietății, modificarea valorii ei poate fi făcută în unul din următoarele 3 moduri:

fie se introduce direct de la tastatură. în acest caz câmpul 6 nu poate fi folosit.

fie se selectează dintr-o listă predefinită oferită de Visual Basic. în acest caz câmpul 6 este folosit pentru a deschide lista de valori.

fie prin deschiderea unei cutii de dialog. în acest caz câmpul 6 este reprezentat prin trei puncte.

Menționăm că elementul 6 din bara de proprietăți se modifică corespunzător cu modalitatea de modificare, adică: în primul caz va fi o săgeată inactivă, în cel de-al doilea se va activa iar în ultimul caz se va transforma în trei puncte. În continuare vom exemplifica cele trei moduri de modificare a valorilor proprietăților, prezentând în același timp câteva proprietăți.

• Proprietatea Caption

Proprietatea Caption, pe care se poziționează implicit Visual Basic la lansare, stabilește titlul formei. După cum am văzut, valoarea sa implicită este Forml. Dacă vrem s-o schimbăm, vom tasta direct de la tastatură noul titlu al formei principale a aplicației noastre. Vom vedea că pe parcurs ce tastăm se modifică atât valoarea proprietății Caption cât și titlul formei.

• Proprietatea MaxButton

Pentru a exemplifica cel de al doilea mod de modificare a valorii unei proprietăți folosim o proprietate care poate avea un număr predefinit de valori, de exemplu MaxButton. Selectând această proprietate, se observă cum săgeata din câmpul 6 se activează. Această proprietate stabilește dacă forma noastră va avea sau nu un buton de maximizare. Valorile ei sunt True sau False. Pentru a schimba valoarea acestei proprietăți, fie deschidem lista de valori prin click pe săgeata din dreapta (câmpul 6) și selectăm valoarea dorită, fie tastăm direct de la tastatură T pentru True sau F pentru False. Menționăm că orice altă valoare diferită de T sau F nu va fi luată în considerare. Vom observa că, deși alegem False, vizual nu vedem efectul de dispariție a butonului de maximizare de pe forma proiectată. Acest efect se va vedea în momentul execuției.

• Proprietatea BackColor

Al treilea mod de atribuire de valori proprietăților, prin deschiderea de cutii de dialog, se folosește atunci când se solicită specificarea unei culori sau introducerea unui nume de fișier.

De exemplu, atribuirea culorii de fundal a formei se face cu proprietatea BackColor. Selectând această proprietate om observa cum câmpul 6 se transformă în trei puncte, indicând o invitație la dialog. Valoarea proprietății poate fi dată ca o constatată hexa sau, mai comod, selectând (prin click sau tastând Alt+săgeată jos) butonul cu cele 3 puncte. Ca urmare, va apare o fereastră cu paletele de culori de unde se poate selecta direct culoarea dorită. Se observă că, după o selectare de culoare, câmpul de valori se modifică.

• Proprietatea Picture

Un alt exemplu de atribuire de valori prin această metodă este folosirea unei proprietăți a cărei valoare este numele unui fișier,de exemplu, valoarea proprietății Picture reprezintă numele unui fișier imagine care va fi încărcat pe fundalul formei. Selectând proprietatea Picture, câmpul 6 din bara de proprietăți se va transforma în trei puncte și făcând click pe el sau tastând Alt+săgeată jos se va deschide o cutie de dialog care va cere introducerea numelui unui fișier de tip bmp (bitmap), ico (icoană) sau wmf (Windows metafile). Se observă că imaginea este încărcată în colțul din stânga sus al formei.

• Alte elemente ale barei de proprietăți

Între cele două liste din bara de proprietăți prezentate deja, se află două butoane, familiare utilizatorilor produsului Excel, numerotate 3 respectiv 4 în figura 6.1. Câmpul 3 este folosit pentru anularea schimbării valorii proprietății. Câmpul 4 este folosit pentru confirmarea efectuării schimbării.

• Proprietăți de amplasare: Left și Right

Ultimele două câmpuri de pe bara de proprietăți afișează valorile proprietăților care controlează:

– poziția colțului stânga sus a formei față de cea a ecranului (vezi câmpul 7 din figura 6.1.)

– dimensiunile formei, lățimea și înălțimea (vezi câmpul 8 din figura 6.1).Se poate verifica, că aceste valori reprezintă valorile proprietăților Lefi, Top, respectiv Width și Height.

Aceste valori pot fi modificate fie prin selectarea proprietății dorite și tastarea valorii, fie direct, vizual, cu mouse-ul sau cu meniul sistem al formei, activabil cu AIt+- (situație în care Visual Basic calculaează automat valorile proprietăților și actualizează câmpurile 7 și 8, după caz).

Se observă că, odată selectată o proprietate, valoarea ei poate fi schimbată prin tastarea directă a noii valori. După cum se vede proprietățile Lefi și Top poziționează forma relativ la colțul stânga sus a ecranului. De aceea vom numi aceste proprietăți ca proprietăți de amplasare.

Modificarea acestor valori cu mouse-ul se face foarte simplu: click pe titlul ferestrei și mișcarea mouse-ului ținând butonul stâng apăsat, urmat de eliberarea sa (operația drag and drop). Se observă cum se mișcă întreaga formă. La sfârșit, se eliberează butonul mouse-ului și vom vedea noile valori ale proprietăților Left și Top fie direct în câmpul 7 al barei de proprietăți, fie prin inspectarea valorilor proprietăților Left, Top în lista de proprietăți.

• Twip-ul

Implicit Visual Basic-ul folosește o unitate numită twip care asigură că plasarea și proporția elementelor vizuale de pe ecran (forme, controale) este aceeași indiferent de tipul de display (ecran) folosit. Pixelul este o unitate de măsură dependentă de ecran pe când twip-ul nu. Sunt 567 twip-i într-un centimetru logic, acesta reprezentând lungimea unui element de ecran care măsoară 1 cm când este tipărit. Dimensiunile monitoarelor VGA obișnuite sunt de aproximativ 9700 twip-i pe orizontală și 7300 pe verticală.

• Proprietăți de dimensionare: Height și Width

Dimensiunile formei sunt caracterizate de proprietățile Height și Width reprezentând înălțimea respectiv lățimea formei exprimate în twip-i. De aceea le putem numi proprietăți de dimensionare.

Aceste valori se pot modifica cu mouse-ul într-o manieră oarecum similară cu cea de sus. Apropiem mouse-ul încet de oricare din laturile formei și în momentul în care cursorul își schimbă form, apăsam pe butonul mouse-ului și îl tragem până obținem dimensiunea dorită, după care eliberăm butonul. Se observă că se modifică valoarea proprietății corespunzătoare direcției în care am efectuat manevra, lățime sau înălțime. Dacă operația se face pe laturile din stânga sau de sus, se modifică și proprietățile corespunzătoare afectate, Left respectiv Top. De asemenea, operația de dimensionare se poate face și pe direcția colțurilor.

Din cele prezentate până acum am văzut că fereastra principală a Visual Basic-ului ne permite să alegem din meniu anumite opțiuni (de exemplu, crearea unei noi forme) și să vizualizăm, eventual să schimbăm, proprietățile care caracterizează forma.

Cu această ocazie, am văzut care este semnificația și cum putem schimba valorile proprietăților Caption, BackColor, Picture, Left, Top, Height, Width și MaxButton. Exceptând ultima proprietate, efectele schimbării valorilor celorlalte proprietăți au putut fi văzute imediat.

Este necesar să vedem cum putem verifica efectul schimbării valorii proprietății MaxButton.

• Lansarea în execuție

Pentru a lansa în execuție aplicația, fie apăsam tasta F5, fie selectăm Start din meniul Run. Se observă în titlul ferestrei Visual Basic că suntem în modul Run. Ca urmare, pe lângă fereastra principală a Visual Basic-ului, vom obține încă două ferestre: una a cărei titlu este Immediate Windows folosită în depanare și alta care este forma noastră, forma principală a aplicației.

Se observă că valoarea proprietății MaxButton și-a făcut efectul, adică fereastra rezultată nu va avea butonul de maximizare în bara de titlu, deci fereastra nu va putea fi maximizată. Prin click pe meniul sistem (sau tastând Alt+SPACEBAR) se poate vedea că operația Maximize este invalidă.

Avem astfel o ilustrare clară a ceea ce înseamnă o aplicație în Visual Basic adică elemente vizuale cu diferite proprietăți, plus cod sursă asociat. în cazul nostru avem doar o formă al cărei aspect vizual este dat de proprietățile definite în faza de proiectare. Se reușește astfel să se construiască o aplicație fără a scrie deocamdată nici o linie de cod sursă. Am scos astfel în evidență puterea Visual Basic-ului ca mediu de dezvoltare a aplicațiilor Windows.

În acest moment, forma aplicației noastre se comportă identic cu oricare altă fereastră aplicație Windows. Poate fi restaurată, minimizată, mutată, dimensionată, însă nu și maximizată. Singura restricție constă în aceea că, ea fiind lansată sub mediul Visual Basic, nu este independentă de el. De exemplu, minimizarea Visual Basic-ului are ca efect ascunderea ferestrei aplicației noastre care se comportă ca o fereastră copil a Visual Basic-ului.

• Depanarea aplicațiilor Visual Basic

Fiind în mod execuție să vedem cum putem vizualiza sau modifica valorile proprietăților la nivel de cod sursă.

Pentru început să vedem care sunt valorile pe care le au proprietățile Caption, Left, Top, Height, Width și MaxButton imediat după lansarea în execuție. Pentru aceasta, din modul execuție (Rwi) în care suntem, se tastează Ctrl+Break (Pause) sau se selectează Break din meniul Run. Visual Basic trece în modul Break (vezi în titlul ferestrei principale Visual Basic), iar fereastra imediată devine activă. în acest moment, se tastează în fereastra imediată semnul întrebării urmat de numele proprietății, de exemplu ?Caption, urmat de Enter. Pe linia următoare din fereastra imediată se va afișa valoarea proprietății Caption, în timpul execuției. în același mod se pot afla valorile celorlalte proprietăți Left, Top, Height, Width. Se observă deci că în codul sursă ne referim la valorile proprietăților prin numele lor. O proprietate este ca o variabilă care caracterizează forma. în ipoteza că forma aplicației nu a fost mutată sau redimensionată, aceste valori trebuie să fie identice cu cele definite la proiectare, în mod similar, se poate afla valoarea proprietății MaxButton. Ea este 0 (zero, fiind echivalentul numeric al valorii logice False).

În acest mod se pot nu numai afișa valorile proprietăților, ci se pot modifica dinamic (adică în cursul execuției). Dacă modificăm valoarea uneia din proprietățile Left, Top, Height sau Width efectul modificării se va vedea imediat.

De exemplu, dacă în fereastra imediată scriem Left=1000 urmat de Enter vom vedea cum fereastra aplicației se mută spre dreapta cu 1000 de twip-i. în același mod putem testa modificarea dinamică a valorilor celorlalte proprietăți: Top, Height, Width și Caption. De exemplu, pentru a modifica titlul formei tastăm în fereastra imediată: Caption^"Alt titlu", urmat de Enter. Ca urmare, titlul va fi modificat imediat. Menționăm că modificarea dinamică a valorilor proprietăților în modalitatea expusă nu poate fi realizată decât dacă aplicația rulează sub Visual Basic în modul break adică în depanare.

Pentru a ieși din modul break, se tastează F5 sau se selectează Continue din meniul Run.

Execuția aplicației poate fi terminată în unul dintre următoarele moduri:

– fie din aplicație: dublu-click pe colțul din stânga-sus al formei sau
selectând Close din meniul sistem,

– fie din Visual Basic: prin selectarea opțiunii End din meniul Run.

În ambele cazuri se revine în modul proiectare (design).

După cum vom vedea în continuare, Visual Basic permite construirea de aplicații independente care se pot executa ca oricare altă aplicație Windows. în această situație, singura posibilitate de modificare dinamică a valorilor proprietăților este din codul sursă al aplicației.

Tentativă de a modifica însă valoarea proprietății MaxButton la -l (echivalentul numeric al valorii logice True) va eșua, sistemul atenționându-ne că această proprietate nu poate fi modificată în timpul rulării (execuției).

Să vedem dacă valorile proprietăților Left, Top, Height, Width pot fi modificate și altfel. într-adevăr, dacă utilizatorul manipulează forma, valorile proprietăților afectate vor fi modificate corespunzător. De exemplu, dacă fereastra este mutată, sunt afectate valorile proprietăților Left și Top. Pentru a testa procedăm astfel: trecem în modul break și facem pe suprafața formei noastre pentru a o activa, și o mutăm. Apoi, prin click activăm fereastra imediată și inspectăm valorile valorile proprietăților Left și Top cu instrucțiunile: ?Left, respectiv ?Top. Identic se poate testa modificarea valorilor proprietăților Height și Width.

Aceste experimente ne duc la următoarele concluzii: valorile stabilite în momentul proiectării pentru anumite proprietăți sunt valabile în timpul execuției până când sunt modificate (fie prin interacțiunea utilizatorului cu entitățile corespunzătoare proprietăților, fie prin program); pentru alte proprietăți, valorile stabilite în momentul proiectării rămân valabile tot timpul execuției programului, neputând fi modificate în nici un fel, ci doar citite (de exemplu proprietatea MaxButton).

6.2. UTILIZAREA PROGRAMULUI

Programul aplicației este scris în limbajul Visual Basic V3.0. Pentru lansarea programului trebuie să se lanseze în prealabil Microsoft Windows, apoi, din Program Manager, se alege opțiunea Run, se alege programul și se face click cu mouse-ul pe OK.

Pentru buna funcționare a programului este necesară următoarea configurație hardware și software:

calculator compatibil IBM-PC

microprocesor 486DX/2 66mhz

memorie RAM de cel puțin 8MB

placă video 1MB VRAM

monitor SVGA color

mouse

Microsoft Windows 3.1 For Central And Eastern Europe

configurarea Windows-ului pentru caractere românești

rezoluția ecranului de 800×600/32K culori

După lansarea programului va apare imaginea din figura 6.2. Pentru pornirea simulatorului, se va apăsa pe butonul săgeată stânga sau săgeată dreapta, pentru a porni simularea cu un vapor ce circulă dinspre portul Sulina spre mare, respectiv dinspre mare spre port.

După apăsarea pe buton, LED-ul roșu al butonului se va aprinde, iar vaporul va apare din sensul comandat.

Dacă se dorește deplasarea dinspre mare spre portul Sulina, se va simula deplasarea pe timp de noapte. Acest lucru este indicat de icoana cu un bec aprins și de aprinderea pe rând a balizelor. Acestea se vor aprinde după regula stabilită în partea teoretică a proiectului, adică verde pe stânga și roșu pe dreapta.

După aprinderea întregului rând, balizele se vor stinge în aceeași ordine, balizele stinse fiind vopsite jumătate verde și jumătate roșu, corespunzător sensului de navigație.

Pentru simularea defectării radiofarurilor, sunt disponibile butoanele săgeată sus și săgeată jos. Dacă se urmărește dereglarea unuia dintre lobi, se va apăsa cu mouse-ul pe unul din butoane, LED-ul desenat pe acesta aprinzându-se. Vaporul va continua înaintarea, îndreptându-se în același timp spre unul din rândurile de balize din stânga sau dreapta. Dacă se atinge rândul de balize, pe ecran va apare un mesaj de atenționare indicând atingerea unei limite stânga sau dreapta, apoi vaporul va continua înaintarea orientându-se spre cursul normal de navigație.

La trecerea de primul radiomarker, semaforul de acces în canal din sens opus va trece pe dublu roșu, iar cel ce asigură accesul în canal din același sens de deplasare va trece pe simplu roșu (figura 6.3).

După parcurgerea traseului critic (după ce nava dispare de pe ecran), o nouă navă va apare în sens invers de deplasare, semafoarele indicând permisiunea de acces a acesteia (figura 6.4). Funcționarea în continuare este identică primului caz (figura 6.5).

LED-urile desenate pe butoanele de sens se vor aprinde automat în concordată cu sensul de deplasare.

La deplasarea navelor dinspre portul Sulina spre mare, se consideră cazul în care circulația se face pe timp de zi, balizele fiind stinse dar vopsite corespunzător sensului jumătate roșu, jumătate verde.

Pentru ieșirea din program se apasă cu mouse-ul pe butonul indicând o ușă și o săgeată de ieșire.

Figura 6.1 Descrierea ferestrei principale a Visual Basic-ului

6.3. PSEUDOCOD ȘI LISTING PROGRAM

În continuare sunt descrise rutinele principale ale programului, punându-se accent pe structura logică a programului.

Subrutina Direcție_Click(index:intreg) este alege index dintre

0: dacă prima_oară = 1 atunci

inițializează obiectele
sens = 0

activează timer2
prima_oara = 0

□

1: dacă sus = 0 atunci sus= 1

* dezactivează directie(2)
altfel dacă sus = 1 atunci

sus = 0

* activează directie(2)

altfel dacă sus = -l atunci sus = 0

*activează directie(2)

□

□

□

2: dacă jos = 0 atunci

jos = l

*dezactivează directie(l)
altfel dacă jos = 1 atunci

jos = 0

* activează directie(l)

altfel dacă jos = -l atunci

jos = 0

* activează directie(l)

□

□

□

3: dacă prima_oara = 1 atunci

inițializează obiecte
prima_oara = 0

activează timerl
sens = 1

* activează timer2
□

Sfârșit.

Subrutina Timer1() este

dacă sens = 0 atunci

i = i + 40

dacă *nava ajunge la markerl atunci

* inițializează obiecte
□

dacă * nava a ieșit din ecran atunci

* inițializează obiecte pentru sens opus
sens = 1

□

altfel

i = i – 40

dacă * nava ajunge la marker2 atunci

* inițializează obiecte
□

dacă * nava a ieșit din ecran atunci

* inițializează obiecte pentru sens opus
sens = 0

□

□

dacă sus = 1 atunci

y = y-10

dacă * nava ajunge la balizele de sus atunci

sus = -l

scrie mesaj avertizare

□

□

dacă sus = -l atunci

y = y+10

dacă * nava ajunge la curs normal atunci

*inițializează obiecte pentru curs normal

□ □

dacă jos = 1 atunci

y = y+10

dacă * nava ajunge la balizele de jos atunci

jos = -l

scrie mesaj de atenționare

□

□

dacă jos = 1 atunci

y = y-10

dacă * nava ajunge la curs normal atunci

* inițializează obiecte pentru curs normal

□

□

schimbă poziție radare

aprinde/stinge farul

Sfârșit

Subrutina Timer2() este

dacă sens = 0 atunci

aprinde balizele
altfel

stinge balizele

□

Sfârșit

Listingul programului

Declarații variabile globale

Dim i As Single, y As Single, sus As Single, jos As Single Dim rad As Single, sens As Single, prima_oara As Single Dim semnal As Single, k As Single, 1 As Single, a As Single Dim cod As Single

Sub AniButtonl_Click()

Timerl.Enabled=l Semafor(0).SpecialOp = 1 Semafor(0).Left = 120 Semafor(0).Top = 3360 Semafor(l).SpecialOp = 1 Semafor(l).Left= 11400 Semafor(l).Top = 5520

End Sub

Sub Command1_Click ()

y = y+10 End Sub

Sub Iesire_Click (Index As Integer)

End

End Sub

Subrutina principală a programului, care realizează

înaintarea navei, aprinderea balizelor, schimbarea

radarelor și aprinderea farului. Ia decizii în funcție

de butonul apăsat (sens de deplasare sau

dereglare radiofaruri)

Sub Directie_Click (Index As Integer)

Select Case Index

Case 0: Rem direcție mare-port

If prima_oara = 1 Then

i = -480

Vapor(0).Visible = True

Timerl.Enabled = True

Semafor(0).Enabled = True

Semafor(0).SpecialOp = 1

Semafor(0).Left=120

Semafor(0).Top = 3360

Semafor(0).Enabled = False

Semafor(l).Enabled = True

Semafor(l).SpecialOp = 1

Semafor(l).Left= 11400

Semafor(l).Top = 5520

Semafor(l).Enabled = False

sens = 0

Timer2.Enabled = True

Directie(3).Enabled = False

Directie(0).Enabled = False

prima_oara = 0 End lf

Noapte_Zi.Picture = LoadPicture("c:\aplicatie\becaprin.ico")

Case 1:

If sus = 0 Then

sus = 1

Directie(2).Enabled = False

Else

If sus=l Then

sus = 0

Directie(2).Enabled = True

Else

If sus = -1 Then

sus = 0

Directie(2).Enabled = True

End If

End If

End If

Case 2:

If jos = 0 Then

jos = 1

Directie(1). Enabled = False

Else

If jos = 1 Then

jos = 0

Directie(1).Enabled = True

Else

If jos = -l Then

jos = 0

Directie(l).Enabled = True

Endlf

End If

End If

Case 3:

If prima_oara= 1 Then

i=12000

Vapor(1).Visible = True

Directie(0). Enabled = False

Directie(3).Enabled = False

prima_oara = 0

Timerl.Enabled = True

sens = 1

Timer2.Enabled = True

End If

Noapte_Zi.Picture = LoadPicture("c:\aplicatie\becstins.ico")

End Select

End Sub

Procedură lansată automat la încărcarea programului.

Cu ajutorul acesteia se fac inițializările variabilelor și

a unor proprietăți ale obiectelor

Sub FormLoad ()

sus = 0

jos = 0

semnal = 0

cod = 0

sens = 1

rad=l

prima_oara = 1

y = 4800

Vapor(0).HideFocusBox = True Vapor(0).Visible = False

Vapor(1).HideFocusBox = True Vapor(1).Visible = False

Radar(0).HideFocusBox = True Radar(1).HideFocusBox = True Radar(2).HideFocusBox = True

End Sub

Subrutină condusă de evenimente.La apariția

evenimentului de întrerupere de la timer-ul

Timerl este executată secvența de cod descrisă

în continuare, care realizează aprinderea balizelor

și deplasarea animată a navei, aprinderea

și stingerea semafoarelor, testul de trecere prin dreptul

radiomarkerilor și testul de ieșire din trasa navigabilă

Sub Timer1_Timer ()

Rem sens = mare – port

If sens = 0 Then

i = i + 40

If i > 4320 And i < 4400 Then Semafor(0).Enabled = True Semafor(0).SpecialOp = 1 Semafor(0).Left = 120 Semafor(0).Top = 3360 Semafor(0).Enabled = False Semafor(3).Enabled = True Semafor(3).SpecialOp = 1 Semafor(3).Left= 11400 Semafor(3).Top = 5040 Semafor(3).Enabled = False

End If

If i > 11960 Then

Semafor(1).Enabled = True Semafor(1).SpecialOp = 1 Semafor(1).Left= 11400 Semafor(1).Top = 5520 Semafor(1).Enabled = False Semafor(3).Enabled = True Semafor(3).SpecialOp = 1 Semafor(3).Left= 11400 Semafor(3).Top = 5040 Semafor(3).Enabled = False Directie(0).Enabled = True Directie(0).SpecialOp = 1

Direcție (0).Left = 8400

Direcție (0).Top = 7560

Direcție (0).Enabled = False

Direcție (3).Enable = True

Direcție (3).Left = 7680

Direcție (3).Top = 7560

Direcție (3).Enabled =False

Vapor (0).Visible= False

Vapor (1).Visible = True

i = 12000

sens = 1

End If

DoEvents

Rem sens = port-mare

Else

i = i-40

If i > 10600 And i<= 10640 Then

Semafor (1).Enabled = True

Semafor (1).SpecialOp = 1

Semafor (1).Left = 11400

Semafor (1).Top = 5520

Semafor (1).Enabled = False

Semafor (2).Enabled = True

Semafor (2).SpecialOp = 1

Semafor (2.Left = 120

Semafor (2).Top = 2280

Semafor (2).Enabled = False

End If

If i<-480 Then

Semafor (0).Enabled = True

Semafor (0).SpecialOp = 1

Semafor (0).Left = 120

Semafor (0).Top = 3360

Semafor (0).Enabled = False

Semafor (2).Enabled = True

Semafor (2).SpecialOp = 1

Semafor(2).Left=120

Semafor(2).Top = 2880 Semafor(2).Enabled = False Directie(3).Enabled = True Directie(3).SpecialOp = 1 Directie(3).Left = 7680 Directie(3).Top = 7560 Directie(3).Enabled = False Directie(0).Enabled = True Directie(0).SpecialOp = 1 Directie(0).Left = 8400

Directie(0).Top = 7560 Directie(0).Enabled = False Vapor(l).Visible = False Vapor(0).Visible = True

i = -480

sens = 0

End If

DoEvents

End If

Vapor(sens).Left = i

DoEvents

msg = "S.O.S.! Lobi longitudinali dezaxați! Pericol de eșuare!"

msg1 = "Revenire la curs inițial…"

If sus=l Then

y = y-10

If y = 4440 Then

MsgBox msg, 16, "S.O.S."

sus = -l

MsgBox msgl, 64,"."

End If

End If

If sus = -1 Then

y = y+10

If y = 4800 Then

Directie(1).Enabled = True

Directie(1). SpecialOp = 1

Directie(1).Left = 9360

Directie(1).Top = 7200

Directie(1).Enabled = False

End If

End If

If jos = 1 Then

y = y+10

If y = 5400 Then

MsgBox msg, 16, "S.O.S."

jos = -l

MsgBox msgl, 64,""

End If

End If

If jos = -l Then

y = y-10

If y = 4800 Then

Directie(2).Enabled = True

Directie(2). SpecialOp = 1

Directie(2).Left = 9360

Directie(2).Top = 7920

Directie(2).Enabled = False

End If

End If

Vapor(sens).Top = y

Vapor(sens). SpecialOp = 1

If rad=10 Then

Radar(0). SpecialOp = 1

Radar(1).SpecialOp = 1

Radar(2). SpecialOp = 1

rad = 1

Else rad = rad + 1

End If

End Sub

Subrutină condusă de evenimente. La apariția întreruperii de la Timer2, balizele sunt aprinse

sau stinse,în funcție de sensul de deplasare

Sub Timer2_Timer ()

If sens = 0 Then

For k = 0 To 20

Baliza(k).Enabled = True

Baliza(k + 21).Enabled = True Baliza(k).SpecialOp = 1

Baliza(k + 21).SpecialOp = 1 Baliza(k).Left = 1200 + 480 * k Baliza(k + 21).Left = 1200 + 480 *k Baliza(k).Top = 3960

Baliza(k + 21).Top = 5640 Baliza(k).Enabled = False

Baliza(k + 21).Enabled = False

cod = 0

DoEvents

Next k Else

For k = 0 To 20

If cod = 0 Then

Baliza(k).Frame = 1

Baliza(k + 21).Frame=l

Baliza(k).Refresh

Baliza(k + 21).Refresh

DoEvents

cod= 1 End If

Next k

End If

End Sub

Baliza(k).Enabled = False

Baliza(k + 21).Enabled = False

cod = 0

DoEvents

Next k

Else

For k = 0 To 20

If cod = 0 Then

Baliza(k).Frame = 1

Baliza(k + 21).Frame=l

Baliza(k).Refresh

Baliza(k + 21).Refresh

DoEvents

cod= 1

End If

Next k End If

End Sub

CONCLUZII:

Asigurarea navigației cu mijloace costiere datează încă din antichitate, când navele cu rame care se deplasau mai ales de-a lungul coastelor aveau nevoie de o serie de repere care să le dea indicații asupra poziției lor și să le ofere posibilități de orientare.

Rădăcinile Marinei Române sunt și rădăcinile neamului și ale civilizației românești. Plutele, primele mijloace de navigație, și monoxilele – primele bărci cunoscute pe meleagurile noastre – au fost și cele dintâi mijloace de luptă utilizate la noi.

Astfel, dezoltarea navelor pe plan mondial a cunoscut realizări remarcabile, apărand unele nave de mare capacitate, cum sunt cele de peste 300.000 tdw , în perspectiva apropiată preconizându-se apariția unor nave gigant cu un tonaj până la l.000.000 tdw.

Capacitatea de transport a navelor se determină în funcție de greutatea și volumul mărfurilor pe care le pot transporta, exprimată în unitatea de măsura denumită tona-registru, care este egală cu 100 picioare cubice, adică 2.83 m.c.

Clasificarea navelor maritime comerciale este valabilă pe o perioadă limitată de timp ( de regula 4 ani), după care este necesară reclasificarea acestora, conform condițiilor tehnice la data reverificării și eventual după efectuarea reparațiilor necesare.

Sectorul Dunării maritime, între Brăila și Sulina, se numește astfel deoarece adâncimea de până la 12 m și lățimea albiei de (1 km permite intrarea navelor de tonaj mijlociu (maritim) cu pescaj de 7m și tonaj de 40000-50000 t). Importanța navală a crescut prin darea în folosință a Canalului Dunăre-Main-Rhin și Dunăre-Marea Neagră.

Sistemul prezentat permite dirijarea navelor pentru intrarea sau ieșirea în/din portul Sulina. Conform priorităților stabilite anterior, navele ce doresc să ajungă în Marea Neagră au prioritate superioară celor ce vor să intre în portul Sulina.

Sistemul rutei de navigație este un complex de măsuri privind rutele ce trebuiesc urmate de nave în scopul reducerii accidentelor de navigație. Sistemul include: S.S.T., rutele în ambele sensuri, drumurile recomandate, zonele de trafic costier, rutele de apă adâncă și apele de evitat.

Radiolocatoarele se folosesc pentru determinarea prezenței navelor, prin emisia unei unde electromagnetice (gen impuls) și recepționarea în prezența zgomotului a undei reflectate de către navă.

Radiofarurile sunt echipamente direcționale, ce lucrează împreună folosind principiul zonei de semnal egal.

Radiomarkerele au rolul de a determina printr-un semnal auxiliar începutul și sfârșitul canalului navigabil.

Balizele sunt destinate așezării în porturi sau în poziții costiere pe mare. Pentru o bună vizibilitate, balizele vor fi vopsite în roșu și verde aprins, corespunzător sensului de mers al navelor.

Cercetarea pornește de la necesitatea dezvoltării unei baze de hărți în trei dimensiuni în care să se unifice determinările topografice cu cele hidrografice într-un sistem de referință comun și un sistem de proiect adecvat navigației prin tehnologia GNSS (Global Navigation Satelite System). Acest obiectiv este nucleul cercetării din proiect dat fiind faptul că până acum aceste două domenii erau tratate complet separat, navigația pe Dunăre fiind singura utilizare din România a sistemului de referință (Sulina).

În etapele următoare această hartă electronică inteligentă va fi integrată într-un sistem SITRAD (Sistem Inteligent pentru TRAnsportul pe Dunăre) care va fi obiectivul părții de cercetare aplicativă din proiect.

Finalizarea proiectului va consta din pregătirea unei echipe de cercetători care să dezvolte SITRAD spre un sistem expert de navigație care să poată da soluții imediate în situații de criză.

Mediul Visual Basic, bazat pe un dialect extrem de simplu al limbajului Basic, permite accesul la programarea aplicațiilor Windows chiar și a nespecialiștilor.

Implicit Visual Basic-ul folosește o unitate numită twip care asigură că plasarea și proporția elementelor vizuale de pe ecran (forme, controale) este aceeași indiferent de tipul de display (ecran) folosit.

Bibliografie:

Iulian Badescu – Microprocesoare

Balaban Gheorghe – Tratat de navigație maritime

Luminița Fanaru ,Ioan Brava -Visual Basic

Constantin V. -Radiolocație navală

Maier Viorel -Mecanica și construcția navei

Anton Baviris, Gheorghe Bamboi – Transporturi marine

Watson G.C. -Marine Electical Practice

Registrul Naval Roman -Reguli pentru circulația fluvială și

maritimă

Maier Viorel -Exploatarea navelor maritime si fluviale

Siteografie:

1.www.naval-technology.com

2. www.navrom.ro/

3. www.ipa.ro

4. www.universitateamaritima.ro

5. www.edu.ro

6. www.kmarket.ro

7. www.ces.ro

8. http://gatekeeper.mt.ro/transparenta/2007/ordin%20RND.pdf