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【摘 要】 随着国内港口的建设，随时能够了解码头前沿水深、潮位的必要性已经越来越重要。码头前沿水深、潮位采集自动化的应用提高了潮位检测的时效性、准确性，为码头靠泊提供数据支持；并具备大浪的预警功能；同时其数据库记录的数据能够为研究潮水特征、变化提供依据。本文通过该工程的实施，总结了前沿水深、潮位采集自动化的施工步骤、难点及解决方案，为码头的潮位、水深采集提供参考。
【关键词】 前沿水深；潮位；自动化采集；软件界面可视化
1 码头水深、潮位自动化采集的概述
1.1码头水深、潮位自动化采集的概念
码头水深、潮位自动化采集是一种国内全新的对码头前沿水深与潮位进行自动化采集的采集技术，就是用一种码头前沿水深及潮位自动化采集装置进行数据采集，该装置包括码头、液位计、导波管和控制柜，所述导波管设置在码头的一侧，所述液位计设置在导波管的顶端，导波管的底端伸入海面，并根据水的连通原理解决浪涌干扰问题，所述液位计通过绝缘线缆与控制柜相连。
1.2码头水深、潮位自动化采集的重要意义
海水在引潮力的作用下发生涨潮落潮，海洋潮位的变化在遵循周期性规律的基础上体现出时空上的差异性。潮位信息对海域、海洋工程、气象研究等有重要影响，尤其在码头靠泊时，经常会出现靠泊依据的数据与当前潮位数据不一致，需重新调整，目前虽然有多重技术手段应用于海洋潮位的监测，如常用的海洋潮位见此一起包括压力式水位计、浮子式验潮仪、声学验潮仪等，但是，温度的变化会导致海水密度、浮力、声波传导性等参数的变化，因此直接影响这些仪器的测量精度，随着海洋开发的日益深入，对潮位检测的时效性、设备的简易性、数据的准确性等都有了新的要求，而目前的潮位采集技术尚未满足需求。
国内目前码头潮位的观测主要以潮汐表作为参考依据，通常潮汐表只对局限水域进行潮位的测量，导致码头实际位置与潮汐表测量位置存在地理位置上的差距，如实地理位置相距太远，潮汐表制作根据历年情况和人员经验来判定潮位，其实时性与实际反应准确性不强会导致实际潮位与潮汐表上的参考数据存在较大的差异，无法应对突发情况；目前国内对潮位的观测方法还有在码头现场安装潮位观测标，安排人员间隔时间去现场观测，这种方法如果遇到恶劣天气或夜间作业，对工作人员数据的采集会造成一定难度，会造成数据错误的几率增大。因此改善、优化前沿水深、潮位数据采集方式有着重大的意义。
1.3码头水深、潮位自动化采集使用后的作用
1、得到的数据准确、即时性强，为码头靠泊提供实际数据作为靠泊依据；
2、码头靠泊只采用设计值的理论水深靠泊，通常情况设计水深要低于实际水深，通过应用该成果，有效的利用高潮位时段的水深；
3、专用软件将会保存观测到的数据形成数据库，数据库可以有效保存发生过的水深数据，根据数据库记录，每年形成信息总汇，反映出每年潮位的大致变化，供相关人员了解、研究，如有需要，也可提供给国家专业机构进行研究、参考。
4、大浪的预警，大浪中的潮位起伏非常大，由于电脑数据高密度的采集，可以马上了解这一信息及时进行防范。
2 码头水深、潮位自动化采集项目施工内容
2.1项目基本情况
码头前沿水深及潮位自动化采集装置，包括码头、液位计、导波管和控制柜，所述导波管设置在码头的一侧，导波管的底端向下伸入海面，导波管的顶端设置有液位计，液位计通过绝缘线缆与控制柜相连。
控制柜的内部设置有主控装置、电源、存储装置、数据接收装置、数据转换装置、数据输出装置和控制终端，所述主控装置分别与电源、存储装置、数据接收装置、数据转换装置和数据输出装置相连，所述数据接收装置、数据转换装置以及数据输出装置之间依次通过线路相连，数据接收装置通过所述的绝缘线缆与液位计连接，数据输出装置和主控装置通过线路与控制柜外部的控制终端相连。
主控装置通过线路还与时钟装置相连，时钟装置通过主控装置控制潮位检测的时间间隔以及设定检测频率。
导波管3设置在码头的一侧，导波管的底端向下伸入海面，并根据水的连通原理解决浪涌干扰问题，导波管的顶端设置有液位计，液位计通过绝缘线缆与控制柜相连。
主控装置分别与电源、存储装置、数据接收装置、数据转换装置和数据输出装置相连，数据接收装置、数据转换装置以及数据输出装置之间依次通过线路相连，数据接收装置通过所述的绝缘线缆与液位计连接，数据输出装置和主控装置通过线路与控制柜外部的控制终端相连，数据接收装置接收液位计采集到的潮位数据，再通过数据输出装置传输给控制终端。
主控装置通过线路还与时钟装置相连，时钟装置通过主控装置控制潮位检测的时间间隔以及设定检测频率。
工作原理如下：
导波管插入海面，且导波管的底端低于该位置潮位最低时的海面，同时液位计2即时测得当前液位计与海面之间的距离，并将测得的数据传输给数据转换装置，数据转换装置将液位计测量的数据转换成当前实际潮位或水深，并通过数据传输装置传输给控制终端。
液位计自动采集当前的海面与液位计之间的距离C，当前潮位D=液位计标高-当前探测到的距离C，液位计的标高在液位计安装固定时即可测量获得，当前水深E=设计水深A+当前潮位D，设计水深A为各码头建成时以获知。
2.2导波管安装
导波管安装后能够根据水的连通原理解决浪涌干扰，大大提高了采集数据的准确性，安装导波管前，首先对导波管的材质和固定配件的材质有一定要求，必须采用不锈钢材质以免今后腐蚀；导波管安装地点尽量安装在固定条件好，受外界干扰较少的地方。
安装导波管过程中还要满足以下要求：
1、导波管必须进入理论最低潮海面内；
2、导波管底端装上过滤网，防止异物进入而导致探头探测不到海面，影響采集数据准确性 2.3液位仪安装
液位仪安装于导波管上端，配备特定尺寸的法兰连接液位仪与导波管，安装时要液位仪探测光线与导波管平行，确保下方无遮挡，避免液位仪光线碰到物体导致采集数据错误，液位仪安装后要及时测量探头处标高（换算水深、潮位重要数据），并在液位仪中输入相关数据，液位仪操作需要专门人员进行学习，以便今后数据调整，液位仪安装后不可随意调整位置。
2.4控制柜模块安装
选择离液位仪较近，电缆路线较为安全、路程较短的控制柜作为模块的安装载体，控制柜尽量放在室内，安装模块时确保该模块不与控制柜内其他设备冲突。
2.5采集软件安装
软件安装在公司中控楼电脑或监控电脑上，该软件为定做，软件基于组态软件cimplicity订做而成，组态软件cimplicity为国内成熟产品，已用于国内较多领域。
2.6核实软件数据与实际情况的准确性
项目全部完成后，通过现场潮位观测标采集实际潮位、水深数据并记录采集时间，将同一时间的实际数据与中控楼软件显示数据进行比对，排除海水正常起伏值在20cm左右，几乎没有误差，准确率在99%以上。
3 码头水深、潮位自动化采集项目难点及解决方案
3.1海面浪涌的干扰
该项目的潮位、水深采集主要通过液位仪发射红外光线，照射海面得到距离，而海面普遍存在浪涌现象，会导致数据存在误差，一般误差在0.4米左右，因此解决浪涌十分必要，根据水的连通原理，当导管插入水面，由于大气压强，导管内与导管外的气压是一样的，水位也是相同的，但是导管内的水面不受大风、乱流的影响因此几乎不受浪涌干扰，所以可以根据水的连通原理，自制一套不锈钢材质的导波管插入测量区域海面，解决该问题.
3.2海洋环境中导波管如何抗腐蚀及保养
海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。在这种复杂环境中如何延缓导波管的腐蚀是比较重要的，目前国内技术还没有确保能够完全避免构件在海洋环境中的腐蚀，考虑到费用等综合因素，导波管采用不锈钢材质，该项目采用的不锈钢材质抗氯性较好，型号为316型不锈钢，理论上可以在海洋环境中使用10年，具体情况相关负责人员会在今后工作中进行记录，得到相关保养、更换的年限参考。
4 結束语
码头水深、潮位自动化采集技术虽然作为一种全新技术投入使用，但从目前效果来看，它费用较低，准确性较好、较为稳定，建议在国内予以推广应用。码头水深、潮位自动化采集技术，解决了过去水深、潮位采集存在的缺陷和不足，从技术上、经济上都具有较大的优越性和可行性。
参考文献：
[1]交通运输部水运局《水运工程测量规范》（JTJ203-2012）[s].北京.人民交通出版社.2012
【关键词】 前沿水深；潮位；自动化采集；软件界面可视化
1 码头水深、潮位自动化采集的概述
1.1码头水深、潮位自动化采集的概念
码头水深、潮位自动化采集是一种国内全新的对码头前沿水深与潮位进行自动化采集的采集技术，就是用一种码头前沿水深及潮位自动化采集装置进行数据采集，该装置包括码头、液位计、导波管和控制柜，所述导波管设置在码头的一侧，所述液位计设置在导波管的顶端，导波管的底端伸入海面，并根据水的连通原理解决浪涌干扰问题，所述液位计通过绝缘线缆与控制柜相连。
1.2码头水深、潮位自动化采集的重要意义
海水在引潮力的作用下发生涨潮落潮，海洋潮位的变化在遵循周期性规律的基础上体现出时空上的差异性。潮位信息对海域、海洋工程、气象研究等有重要影响，尤其在码头靠泊时，经常会出现靠泊依据的数据与当前潮位数据不一致，需重新调整，目前虽然有多重技术手段应用于海洋潮位的监测，如常用的海洋潮位见此一起包括压力式水位计、浮子式验潮仪、声学验潮仪等，但是，温度的变化会导致海水密度、浮力、声波传导性等参数的变化，因此直接影响这些仪器的测量精度，随着海洋开发的日益深入，对潮位检测的时效性、设备的简易性、数据的准确性等都有了新的要求，而目前的潮位采集技术尚未满足需求。
国内目前码头潮位的观测主要以潮汐表作为参考依据，通常潮汐表只对局限水域进行潮位的测量，导致码头实际位置与潮汐表测量位置存在地理位置上的差距，如实地理位置相距太远，潮汐表制作根据历年情况和人员经验来判定潮位，其实时性与实际反应准确性不强会导致实际潮位与潮汐表上的参考数据存在较大的差异，无法应对突发情况；目前国内对潮位的观测方法还有在码头现场安装潮位观测标，安排人员间隔时间去现场观测，这种方法如果遇到恶劣天气或夜间作业，对工作人员数据的采集会造成一定难度，会造成数据错误的几率增大。因此改善、优化前沿水深、潮位数据采集方式有着重大的意义。
1.3码头水深、潮位自动化采集使用后的作用
1、得到的数据准确、即时性强，为码头靠泊提供实际数据作为靠泊依据；
2、码头靠泊只采用设计值的理论水深靠泊，通常情况设计水深要低于实际水深，通过应用该成果，有效的利用高潮位时段的水深；
3、专用软件将会保存观测到的数据形成数据库，数据库可以有效保存发生过的水深数据，根据数据库记录，每年形成信息总汇，反映出每年潮位的大致变化，供相关人员了解、研究，如有需要，也可提供给国家专业机构进行研究、参考。
4、大浪的预警，大浪中的潮位起伏非常大，由于电脑数据高密度的采集，可以马上了解这一信息及时进行防范。
2 码头水深、潮位自动化采集项目施工内容
2.1项目基本情况
码头前沿水深及潮位自动化采集装置，包括码头、液位计、导波管和控制柜，所述导波管设置在码头的一侧，导波管的底端向下伸入海面，导波管的顶端设置有液位计，液位计通过绝缘线缆与控制柜相连。
控制柜的内部设置有主控装置、电源、存储装置、数据接收装置、数据转换装置、数据输出装置和控制终端，所述主控装置分别与电源、存储装置、数据接收装置、数据转换装置和数据输出装置相连，所述数据接收装置、数据转换装置以及数据输出装置之间依次通过线路相连，数据接收装置通过所述的绝缘线缆与液位计连接，数据输出装置和主控装置通过线路与控制柜外部的控制终端相连。
主控装置通过线路还与时钟装置相连，时钟装置通过主控装置控制潮位检测的时间间隔以及设定检测频率。
导波管3设置在码头的一侧，导波管的底端向下伸入海面，并根据水的连通原理解决浪涌干扰问题，导波管的顶端设置有液位计，液位计通过绝缘线缆与控制柜相连。
主控装置分别与电源、存储装置、数据接收装置、数据转换装置和数据输出装置相连，数据接收装置、数据转换装置以及数据输出装置之间依次通过线路相连，数据接收装置通过所述的绝缘线缆与液位计连接，数据输出装置和主控装置通过线路与控制柜外部的控制终端相连，数据接收装置接收液位计采集到的潮位数据，再通过数据输出装置传输给控制终端。
主控装置通过线路还与时钟装置相连，时钟装置通过主控装置控制潮位检测的时间间隔以及设定检测频率。
工作原理如下：
导波管插入海面，且导波管的底端低于该位置潮位最低时的海面，同时液位计2即时测得当前液位计与海面之间的距离，并将测得的数据传输给数据转换装置，数据转换装置将液位计测量的数据转换成当前实际潮位或水深，并通过数据传输装置传输给控制终端。
液位计自动采集当前的海面与液位计之间的距离C，当前潮位D=液位计标高-当前探测到的距离C，液位计的标高在液位计安装固定时即可测量获得，当前水深E=设计水深A+当前潮位D，设计水深A为各码头建成时以获知。
2.2导波管安装
导波管安装后能够根据水的连通原理解决浪涌干扰，大大提高了采集数据的准确性，安装导波管前，首先对导波管的材质和固定配件的材质有一定要求，必须采用不锈钢材质以免今后腐蚀；导波管安装地点尽量安装在固定条件好，受外界干扰较少的地方。
安装导波管过程中还要满足以下要求：
1、导波管必须进入理论最低潮海面内；
2、导波管底端装上过滤网，防止异物进入而导致探头探测不到海面，影響采集数据准确性 2.3液位仪安装
液位仪安装于导波管上端，配备特定尺寸的法兰连接液位仪与导波管，安装时要液位仪探测光线与导波管平行，确保下方无遮挡，避免液位仪光线碰到物体导致采集数据错误，液位仪安装后要及时测量探头处标高（换算水深、潮位重要数据），并在液位仪中输入相关数据，液位仪操作需要专门人员进行学习，以便今后数据调整，液位仪安装后不可随意调整位置。
2.4控制柜模块安装
选择离液位仪较近，电缆路线较为安全、路程较短的控制柜作为模块的安装载体，控制柜尽量放在室内，安装模块时确保该模块不与控制柜内其他设备冲突。
2.5采集软件安装
软件安装在公司中控楼电脑或监控电脑上，该软件为定做，软件基于组态软件cimplicity订做而成，组态软件cimplicity为国内成熟产品，已用于国内较多领域。
2.6核实软件数据与实际情况的准确性
项目全部完成后，通过现场潮位观测标采集实际潮位、水深数据并记录采集时间，将同一时间的实际数据与中控楼软件显示数据进行比对，排除海水正常起伏值在20cm左右，几乎没有误差，准确率在99%以上。
3 码头水深、潮位自动化采集项目难点及解决方案
3.1海面浪涌的干扰
该项目的潮位、水深采集主要通过液位仪发射红外光线，照射海面得到距离，而海面普遍存在浪涌现象，会导致数据存在误差，一般误差在0.4米左右，因此解决浪涌十分必要，根据水的连通原理，当导管插入水面，由于大气压强，导管内与导管外的气压是一样的，水位也是相同的，但是导管内的水面不受大风、乱流的影响因此几乎不受浪涌干扰，所以可以根据水的连通原理，自制一套不锈钢材质的导波管插入测量区域海面，解决该问题.
3.2海洋环境中导波管如何抗腐蚀及保养
海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。在这种复杂环境中如何延缓导波管的腐蚀是比较重要的，目前国内技术还没有确保能够完全避免构件在海洋环境中的腐蚀，考虑到费用等综合因素，导波管采用不锈钢材质，该项目采用的不锈钢材质抗氯性较好，型号为316型不锈钢，理论上可以在海洋环境中使用10年，具体情况相关负责人员会在今后工作中进行记录，得到相关保养、更换的年限参考。
4 結束语
码头水深、潮位自动化采集技术虽然作为一种全新技术投入使用，但从目前效果来看，它费用较低，准确性较好、较为稳定，建议在国内予以推广应用。码头水深、潮位自动化采集技术，解决了过去水深、潮位采集存在的缺陷和不足，从技术上、经济上都具有较大的优越性和可行性。
参考文献：
[1]交通运输部水运局《水运工程测量规范》（JTJ203-2012）[s].北京.人民交通出版社.2012