Cấu tạo phao báo hiệu: Chi tiết từ trong ra ngoài

Bên cạnh việc hiểu rõ cách chọn phao phù hợp thì việc hiểu rõ cấu tạo của phao báo hiệu cũng quan trọng không kém. Nắm bắt thông tin ấu tạo của phao báo hiệu không chỉ dành cho kỹ sư thiết kế hay đơn vị thi công mà còn là yêu cầu quan trọng với cả cơ quan quản lý và người trực tiếp vận hành, nhằm đảm bảo mọi phao đều hoạt động đúng chuẩn, đúng tuyến và đúng chức năng. NLT Group sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện về cấu trúc kỹ thuật và các yếu tố ảnh hưởng đến việc lắp đặt phao báo hiệu đúng chuẩn theo quy định hiện hành.

Phao đường thủy là gì và chức năng chính

Khái niệm theo QCVN 39:2011/BGTVT

Theo QCVN 39:2011/BGTVT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo hiệu đường thủy nội địa, phao báo hiệu là một dạng báo hiệu nổi, được neo cố định tại một vị trí trên luồng hoặc khu vực sông, kênh, cửa biển nhằm phục vụ mục đích hướng dẫn, cảnh báo và phân luồng cho các phương tiện thủy. Mỗi phao được thiết kế với hình dạng, màu sắc, đặc điểm đèn tín hiệu, cấu trúc vật lý và chiều cao cụ thể, giúp người điều khiển phương tiện nhận diện được vị trí luồng chạy, khu vực nguy hiểm hoặc điểm giới hạn hoạt động.

Phao không chỉ là vật thể nổi đơn giản mà còn là công trình báo hiệu chuyên ngành chịu sự quản lý chặt chẽ về kỹ thuật, vị trí và quy định vận hành theo quy định của Bộ Giao thông Vận tải. Hiểu rõ về cấu tạo của phao báo hiệu sẽ giúp việc lựa chọn và lắp đặt chính xác hơn.

>> Xem thêm sản phẩm Phao đường thủy nội địa của NLT Tại đây

Phân loại phao theo chức năng: phân luồng, cảnh báo, neo đậu

Dựa trên chức năng chính, hệ thống phao báo hiệu đường thủy thường được chia thành ba nhóm cơ bản:

• Phao phân luồng: Đặt ở ranh giới bên trái và bên phải luồng chạy tàu. Phao trái thường có màu đỏ, phao phải màu lục hoặc màu xanh. Đèn tín hiệu có nhịp chớp khác nhau để phân biệt rõ vào ban đêm.
• Phao cảnh báo nguy hiểm: Dùng để chỉ các chướng ngại vật ngầm, khu vực nước cạn, đá ngầm hoặc công trình thi công trên sông. Các phao này có thể có màu vàng, hình trụ hoặc hình cầu, đèn chớp màu vàng để thu hút sự chú ý.
• Phao neo đậu: Được bố trí tại khu vực tàu thuyền được phép neo đậu hoặc chuyển tải hàng hóa. Phao loại này có thiết kế đặc thù, chịu tải trọng cao hơn, thường không có đèn tín hiệu hoặc chỉ có đèn chớp trắng đơn.

Mỗi loại phao có chức năng riêng biệt và cấu tạo phao báo hiệu riêng biệt không thể thay thế lẫn nhau, do đó việc xác định đúng loại phao trước khi thi công và vận hành là yêu cầu bắt buộc.

Tại sao cấu tạo phao báo hiệu phải khác nhau tùy vào vị trí và mục đích?

Không phải tất cả các tuyến đường thủy đều có điều kiện môi trường giống nhau. Phao được lắp ở vùng sông nước ngọt sẽ có yêu cầu vật liệu và cấu tạo phao báo hiệu khác với phao đặt ngoài biển. Những phao đặt tại vị trí có dòng chảy mạnh, sóng lớn hoặc va chạm thường xuyên cần có kết cấu chắc chắn hơn, dùng vật liệu chịu mặn, ăn mòn tốt như nhựa HDPE dày hoặc thép mạ kẽm. Ngược lại, những phao đặt trong kênh đào, khu công nghiệp hoặc vùng tĩnh có thể dùng dạng nhẹ hơn, ưu tiên độ nổi và dễ lắp đặt.

Hơn nữa, mỗi loại chức năng yêu cầu một thiết kế đèn tín hiệu, hình dạng topmark và màu sơn khác nhau, nhằm giúp người điều khiển phương tiện nhận diện nhanh từ xa mà không nhầm lẫn. Vì vậy, cấu tạo phao báo hiệu không chỉ phụ thuộc vào môi trường vật lý mà còn vào chức năng và vai trò cảnh báo cụ thể của từng tuyến đường thủy.

Tổng thể cấu tạo phao báo hiệu đường thủy

Topmark và đèn tín hiệu – phần nhận diện chính

Bộ phận đầu tiên trong cấu tạo phao báo hiệu là Topmark, đây là dấu hiệu định hướng được gắn ở phần cao nhất của phao, dùng để nhận biết loại phao từ xa theo hệ thống quy chuẩn. Hình dáng và màu sắc của topmark được quy định theo QCVN 39:2011/BGTVT. Topmark phải được chế tạo bằng vật liệu nhẹ, chống gió, không gỉ và có khả năng phản quang tốt.

 Ví dụ: Hình trụ cho phao phân luồng bên trái, hình nón ngược cho bên phải, chữ “X” cho phao báo vật cản. 

Ngay dưới topmark là đèn tín hiệu (Lantern), bộ phận phát sáng ban đêm hoặc trong điều kiện thời tiết xấu. Đèn sử dụng LED chuyên dụng, có khả năng phát tín hiệu nhấp nháy theo mã định sẵn (ví dụ chớp đơn, chớp đôi, chớp theo chu kỳ), giúp phương tiện nhận biết loại phao và hướng đi phù hợp. Đèn thường được tích hợp cảm biến ánh sáng tự động bật khi trời tối và tắt khi có đủ ánh sáng. Đây là phần không thể thiếu trong cấu tạo phao đường thủy và đóng vai trò khác quan trọng.

Solar panel, pin, khoang kỹ thuật – phần điện tử

Đèn tín hiệu cần nguồn điện ổn định để duy trì hoạt động liên tục, do đó cấu tạo của phao báo hiệu hiện đại thường được trang bị tấm pin năng lượng mặt trời (solar panel) lắp bên hông hoặc phía trên đèn. Solar panel sẽ sạc vào ban ngày và lưu điện vào bộ pin tích trữ bên trong khoang kỹ thuật.

Khoang kỹ thuật (khoảng giữa phần mid body của phao) có thể tháo mở thông qua hatch thép không gỉ, cho phép kiểm tra và bảo dưỡng pin, bộ điều khiển đèn và các mạch điện bên trong. Tại đây, một số loại phao còn tích hợp thêm modul GPS, LoRa, NB-IoT để phục vụ việc giám sát định vị từ xa.

Tất cả thiết bị điện tử này phải được đặt trong khoang kín, chống nước đạt chuẩn IP68, chống ăn mòn, chống sốc và dễ thay thế.

Thân nổi – vật liệu, cấu trúc, độ nổi

Thân nổi là phần tạo ra lực đẩy Archimedes giúp phao duy trì trạng thái nổi và ổn định trên mặt nước. Theo bản vẽ bạn cung cấp, phần thân nổi có đường kính lớn nhất (825–900mm), được thiết kế dạng trụ hoặc tròn phình giữa, giúp tăng diện tích tiếp xúc với nước, hạn chế lật nghiêng khi có sóng lớn hoặc va chạm.

Vật liệu phổ biến là nhựa HDPE đúc nguyên khối hoặc composite gia cường sợi thủy tinh. Bên trong được đổ foam polyurethane cách nước để đảm bảo không chìm kể cả khi thân bị thủng.

Toàn bộ bề mặt thân được phủ sơn phản quang đạt chuẩn về màu sắc theo quy định chức năng từng loại phao (đỏ, xanh, vàng, đen trắng…).

Móc neo, vòng chốt, đáy hình chóp – phần ổn định và định vị

Phía dưới phần thân nổi là hệ thống đáy và móc neo là bộ phận quan trọng giúp phao giữ đúng vị trí cố định trong luồng.

Cấu trúc đáy được thiết kế hình chóp cụt, có tác dụng giảm lực cản dòng chảy, giúp phao không bị nghiêng khi gặp dòng xiết. Dưới cùng là móc neo thép không gỉ (32mm hoặc 36mm), kết nối với xích chìm hoặc dây neo. Kết cấu này phải đảm bảo:

• Không xoắn dây dù phao xoay 360 độ
• Không gỉ trong nước mặn
• Dễ tháo lắp khi bảo trì

Ngoài ra còn có vòng nâng (lifting bush) để cẩu phao lên bờ hoặc đưa xuống nước, thường được hàn chắc vào khung kim loại trong lõi thân phao.

Cấu tạo phao báo hiệu thông minh với những tính năng đặc biệt

Tấm pin năng lượng mặt trời và pin lưu trữ

Tấm pin năng lượng mặt trời (solar panel) thường được lắp trực tiếp trên đỉnh đèn hoặc gắn vào phần đầu thân phao theo hướng đón nắng. Công suất phổ biến từ 3W đến 10W, đủ để sạc pin bên trong ngay cả trong điều kiện nhiều mây hoặc sương mù.

Nguồn năng lượng thu được sẽ được nạp vào bộ pin lưu trữ lithium hoặc gel kín khí, có dung lượng từ 7Ah đến 24Ah tùy loại phao. Thiết kế pin thường đặt trong hộp kỹ thuật kín nước IP68, gắn cố định bên trong thân phao.

Hệ thống này giúp đèn có thể hoạt động liên tục từ 5–10 ngày không có nắng, đảm bảo an toàn tín hiệu ban đêm và hoàn toàn độc lập với hạ tầng điện bờ.

H3: Thiết bị định vị GPS và truyền dữ liệu (LoRa, NB-IoT)

Cấu tạo phao báo hiệu thông minh được tích hợp module GPS để xác định vị trí thực tế và đối chiếu với tọa độ thiết kế. Thông tin này được truyền về trung tâm điều hành qua các mạng truyền dữ liệu không dây như:

• LoRa (Long Range): tiết kiệm năng lượng, truyền được trong bán kính đến 10–15 km, phù hợp với cụm phao liên kết.
• NB-IoT: sử dụng hạ tầng viễn thông, tín hiệu ổn định trong vùng phủ sóng 3G/4G, phù hợp với cảng biển và đô thị.

Hệ thống này cho phép trung tâm điều hành giám sát trạng thái phao theo thời gian thực, phát hiện trôi lệch, mất tín hiệu, đèn tắt hoặc lỗi kỹ thuật mà không cần kiểm tra thủ công.

H3: Cảm biến nghiêng, cảm biến đèn, bộ thu phát sóng

Một số phao cao cấp còn được trang bị:

• Cảm biến nghiêng (tilt sensor): cảnh báo nếu phao bị lật nghiêng quá giới hạn an toàn (thường là 15–20°).
• Cảm biến đèn (light sensor): kiểm tra hoạt động của đèn, tự động phát tín hiệu lỗi khi đèn tắt hoặc chớp sai nhịp.
• Bộ thu phát sóng UHF/VHF: dùng trong vùng biển, cho phép truyền tín hiệu cảnh báo hoặc đồng bộ trạng thái giữa các phao với trạm bờ.

Những cảm biến này đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện sớm lỗi, giảm nhân lực kiểm tra và nâng cấp hệ thống báo hiệu theo hướng tự động hóa.

Vật liệu cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật theo QCVN

Nhựa HDPE, composite, thép mạ kẽm 

Vật liệu	Ưu điểm	Nhược điểm
HDPE (nhựa mật độ cao)	– Kháng UV, không giòn nứt – Chống ăn mòn nước mặn – Tuổi thọ 10–15 năm- Không cần sơn phủ lại	– Giá thành cao – Cần khuôn đúc chuyên dụng
Composite sợi thủy tinh (FRP)	– Nhẹ, dễ tạo hình – Chống nước tốt – Có thể gia cường theo yêu cầu thiết kế	– Dễ bị lão hóa nếu không phủ lớp chống UV – Giòn khi va đập mạnh
Thép mạ kẽm nhúng nóng	– Cứng, chắc chắn – Phù hợp với phần neo và khung – Dễ gia công	– Nặng – Dễ bị ăn mòn nếu lớp mạ trầy xước – Không phù hợp cho phần nổi

Yêu cầu chống tia UV, nước mặn, ăn mòn

Vì đặc thù phao đường thủy phải hoạt động lâu năm ngoài trời, chịu nắng mưa, nên cấu tạo phao báo hiệu cần có:

• Chống tia cực tím (UV-resistant): tránh giòn nứt, phai màu
• Chống ăn mòn hóa học: đặc biệt trong vùng nước lợ, nước mặn
• Chống bám rêu, rong, sinh vật biển: để giữ rõ nét nhận diện

Toàn bộ thân phao và các bộ phận lộ thiên phải đạt độ bền cơ học tối thiểu 5 năm không thay thế, theo khuyến cáo trong QCVN 39:2011/BGTVT.

Tiêu chuẩn độ kín nước và khả năng chịu lực

Để chống chịu lại với môi trường hoạt động khắc nghiệt thì cấu tạo phao báo hiệu cần các yếu tố như:

• Các khoang kỹ thuật bên trong phao (chứa pin, điều khiển, GPS) phải đạt tiêu chuẩn IP67 trở lên, với IP68 là lý tưởng, đảm bảo thiết bị không bị thấm nước khi ngâm tạm thời.

• Thân phao phải chịu được lực va chạm do tàu tiếp cận dưới vận tốc 5–7 km/h, không bị vỡ, nứt hay mất cân bằng nổi.

• Hệ thống neo phải chịu được lực kéo tối thiểu 3.000–5.000 N, không bị xoắn, đứt hoặc xê dịch phao khỏi vị trí thiết kế.

Những lưu ý khi lắp đặt hoặc thay mới phao

Không thay đổi hình dáng, màu sắc, tần số đèn tùy tiện

Mỗi loại phao đều có chuẩn nhận diện riêng về hình học, màu sắc và nhịp chớp đèn theo quy định tại QCVN 39:2011/BGTVT và tiêu chuẩn quốc tế IALA. Vì vậy, không được phép thay đổi:

• Hình dạng topmark (trụ, nón, chữ X…)
• Màu sơn chủ đạo (đỏ, xanh, vàng, đen…)
• Tần suất và chu kỳ đèn chớp (ví dụ chớp đơn 0.5s, chớp đôi…)

Việc thay đổi sai quy chuẩn có thể gây nhầm lẫn tín hiệu luồng tuyến, dẫn đến nguy cơ va chạm và vi phạm quy định an toàn đường thủy.

Phải kiểm tra và nghiệm thu trước đưa vào vận hành

Trước khi thả phao mới hoặc sau khi sửa chữa, các bước kiểm tra và nghiệm thu bắt buộc phải được thực hiện:

• Đo kiểm độ nổi, mức cân bằng
• Kiểm tra toạ độ GPS so với thiết kế
• Kiểm tra độ sáng và tần số đèn
• Kiểm tra độ kín nước khoang kỹ thuật

Tất cả phải được ghi nhận vào biên bản nghiệm thu hiện trường, có chữ ký của đơn vị thi công, đại diện quản lý tuyến và lưu trữ trong hồ sơ kỹ thuật.

Cập nhật dữ liệu phao lên hệ thống quản lý tuyến

Sau khi lắp đặt xong, toàn bộ thông tin về phao cần được cập nhật vào hệ thống quản lý luồng tuyến, bao gồm: Mã số phao, vị trí toạ độ GPS, tình trạng kỹ thuật, loại đèn, ngày vận hành và ảnh thực tế và sơ đồ vị trí. 

Nếu sử dụng phần mềm GIS hoặc phần mềm giám sát từ xa, các thông tin trên sẽ tự động đồng bộ với trung tâm điều hành, giúp quản lý hiệu quả và kiểm tra nhanh tình trạng mọi thời điểm.

Kết luận 

Cấu tạo phao báo hiệu không chỉ là vấn đề kỹ thuật vật liệu, mà còn là nền tảng đảm bảo tín hiệu cảnh báo đúng chức năng, đúng vị trí, đúng thời điểm. Một sai sót nhỏ trong thiết kế hoặc lắp đặt có thể kéo theo hệ lụy về an toàn luồng tuyến, vận hành tàu thuyền và cả trách nhiệm pháp lý. Hiểu đúng về cấu tạo phao báo hiệu, lắp đặt đúng và kiểm soát vận hành đúng là cách duy nhất để đảm bảo rằng mỗi chiếc phao thực sự làm tròn vai trò “người gác cửa thầm lặng” trên các tuyến giao thông thủy

H2: FAQ