秦皇岛海平面自动监测系统与数据库建设

张立海 赵洪彦 于道永 赵亮宇 张业成

(国土资源部实物地质资料中心，北京 101149)

摘要 介绍了秦皇岛海平面新旧两种监测系统工作原理，通过数据对比，总结出自动监测系统具有的五方面优良功能，还阐述了海平面观测的数据库功能和未来的建设目标。

关键词 秦皇岛；海平面；自动监测；数据库

一、前言

秦皇岛海平面观测站始建于1979年，是根据著名地质学家李四光的地质力学理论和地球系统科学思想建造的，目的是通过监测研究海平面变化，探索水圈、气圈、岩石圈运动规律与动力来源，并通过海平面异常变化探索地震预报新途径。

该站建成后，于1982年1月1日开始使用HCJ1-2型卷筒验潮仪正式观测，迄今已取得了24年的连续实测数据。

为了提高监测精度和服务功能，在中国地质调查局支持下，依托“环渤海湾重点地区环境地质调查及脆弱性评价”项目，对秦皇岛海平面观测系统进行改造升级，建成了自动监测与远程传输系统。2004年9月，该系统开始安装调试，2004年11月按《海滨观测规范》GB/T14914—1994开始试运行，至2005年11月，连续工作一年后，开始正式运行。至2005年12月，连续工作13个月，设备运行良好，共获取50余万个数据，数据保存安全完整。

为了检验对比海平面自动监测系统性能，在安装使用自动监测系统以后，仍保留验潮站原有的HCJ1-2型卷筒验潮仪，两套监测系统并行。经过一年多应用实践，两套系统取得的数据相互吻合对应，说明两套观测系统都是可靠的。与此同时，建立了海平面观测数据库，为环渤海地区环境地质信息系统增补了海平面数据信息。

二、海平面监测系统运行

1HCJ1-2型卷筒验潮仪

HCJ1-2型卷筒验潮仪是20世纪80年代比较先进的验潮仪器，此仪器自1982年秦皇岛海平面观测站建成后一直使用至2005年。这种半机械化的卷筒式潮汐观测设备的观测工作比较复杂、繁锁。

此仪器观测工作程序为：早8时给卷筒验潮仪安装专用记录纸，并校正潮时潮位数值；验潮仪用墨笔记录历时24小时的潮汐变化曲线；次日早8时，更换记录纸，取回前24小时的潮汐记录纸，人工分析处理验潮曲线——潮时、潮位校正，读取整时潮位值，分析高低潮的潮时和潮高，手工填写潮汐月报表。

秦皇岛海平面观测站自建站以来，运用此仪器完成了24年的潮汐数据观测，为地质调查、城市发展、港口建设以及减灾防灾提供了准确可靠的基础数据。

2潮汐自动监测系统

2004年11月，潮汐自动监测系统在秦皇岛海平面观测站投入试运行。该系统主要有：传感器、数据采集器、数据显示器、无线传输设备、网络终端、存储设备等(图1)。传感器——设置在验潮井内，灵敏感知潮位信息，并将潮位电信号传送到数据采集器；数据采集器——是测量系统的核心部件，完成数据采集、处理和暂存功能，并将采集数据传输给数据显示器和无线传输模块；数据显示器——在观测现场，由采集器支持的电子屏显示实时采集的潮位数据；无线传输设备——通过无线调制解调器，运用CDMA无线网络系统传送数据信息；网络终端——即数据管理中心，通过计算机网络，运用应用软件解译传输信息，获取观测数据，并分析管理数据；存储设备——将接收的数据安全存储到数据库。

图1 秦皇岛海平面自动监测系统框图

潮汐自动监测系统具有自动化数据采集与无线传输功能，实现了自动连续潮汐测量，数据采集间隔时间为1分钟，每天记录的潮汐原始数据为1440个，通过自动分析还可得到每天高低潮的潮时和潮高数据。为避免因无线传输中断引起的原始数据丢失，数据采集器还有60天的全部观测数据的临时存储功能。通过数据采集器内置时钟校准装置和无线通讯网络，实现时间校准，做到潮时准确、可靠。观测现场的实时潮位显示屏的潮位数据，提供观测工作人员与现场校正皮尺的潮位数据随时对比，检查潮汐自动数据采集记录的准确性。

潮汐自动监测系统功能优良：①数据采集量大，提高了潮汐观测精度，自动采集系统每分钟采集1个数据，每天采集1440个数据，而原HCJ1-2型验潮仪，只能从记录曲线读取每天24个整点潮位数据，二者相比较，数据采集量是原来的60倍，显然，数据精度和准确度也相应提高了几十倍；②实现了自动观测和实时传输功能，特别是在风暴潮来临时，无须工作人员到海上观测房查看潮位数据，能够通过无线传输系统实时、准确获取潮位数据，及时向港口、减灾等部门提供潮位数据；③实现了潮时的自动校准，通过数据中心计算机的时刻和无线网络校正数据采集器的时间，取代原HCJ1-2 型验潮仪人工校正验潮曲线潮时的工作，减少了人为因素造成的误差，提高了数据处理的准确度和可靠性；④实现了数据自动存储、自动打印，应用计算机技术将每年50余万个观测数据全部存入硬盘，可以随时查询应用，取代了保存曲线纸和手工填写潮汐月报表的工作；⑤提高了信息服务功能，无线传输系统实现了随时随地的实时潮位查询，不受时间、地点限制，能够及时提供实时潮位数据，此项功能是原HCJ1-2型仪器不可能实现的。

潮汐自动监测系统存在的问题：①由于受资金限制，现在使用的无线传输系统信号比较弱，有时出现传输中断现象；②数据采集部分因受海上环境影响，容易受到腐蚀，需配备相应的备用器件，如数据采集主板、专用通讯调制解调器，此外还需配置避雷设施、不间断电源等；③为保证观测数据的准确性，须加大投入，进行验潮井维护工作，包括验潮井周围海洋环境和验潮井淤堵情况调查。

三、海平面观测数据库功能

2004年10月，本站开始潮汐自动监测系统试运行，本观测系统采用自动监测数据采集导入数据库软件，数据库主要有如下4个方面的功能。

1数据录入

数据录入是指工作人员运用自动监测系统采集数据，将潮汐观测数据由数据采集器传输到数据整理中心的计算机中的过程。数据录入分为：全部数据、逐时数据、原始数据、定时数据4种。全部数据录入——包括自动观测采集的整点数据和原始数据；逐时数据录入——录入自动采集的整点数据，即录入每天24个整点时刻的观测数据；原始数据录入——录入每1分钟的潮汐观测数据；定时录入——选择录入某一天的具体整点时刻的观测数据。

工作人员选择录入数据的方式和时间段后，开始数据录入，并可在主界面状态栏跟踪数据录入情况。

2数据管理

数据管理包括所有录入的观测数据，在数据管理界面中，由数据显示和曲线图两部分组成。

数据管理具有以下主要功能：查询功能——方便快捷地查找用户所需的某日观测数据和曲线；打印功能——打印出用户所需的某日观测数据和观测曲线；曲线对比——用户选定对比图像的“步长(以小时为单位)”，数据曲线连续移动，用户能够了解观测要素的变化趋势；整日数据对比——选定某一天的数据，可以前后自动翻页，对比整日数据和查找数据；数据增删——工作人员可以检查修改录入数据，可以增加或删除数据记录，但此功能应谨慎 *** 作，以免误删数据。

3月报表生成

根据《海滨观测规范》规定，经过一个月观测后，观测数据应整理生成月报表。数据整理时可根据实际观测数据选择性地生成所需要月份的月报表，也可生成全部月报表，并可在浏览窗口查看生成月报表的结果。

4数据存储

潮汐自动数据采集与传输系统能够保证数据存储内容完整、准确。观测数据全部存储在计算机硬盘上的jwtz文件夹，便于管理和利用，并可随时刻录到光盘中备份。截止到2005年12月已存储潮汐观测数据50余万个。

四、结语

秦皇岛海平面潮汐自动观测系统已达到国内领先水平，为了更好服务于地质调查和区域经济发展，秦皇岛海平面观测站拟建成一个融气象、水文、环境和地壳运动为一体的综合性监测站。为完善环渤海地区环境地质信息系统提供更加丰富的基础数据，提高地质环境评价水平。

Qinhuangdaosea-Levelselfmonitoringsystem and Database Construction

Lihai Zhang，Hongyan Zhao，Daoyong Yu，Liangyu Zhao，Yecheng Zhang

(National Geologicalsample Center，ministry of Land and Resources，Beijing 101149)

Abstract This paper introduces the working principles of old and newsea levelmonitoringsystems in QinhuangdaoBased on data comparison between twosystems，the papersummarizes five functional advantages of automaticmonitoringsystem，and elaborates on the functions ofsealevelmonitoring database and its future construction goals

Key words Qinhuangdao；sea level；automaticmonitoring；database

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