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摘 要：钱塘江涌潮监测工作为船舶通航安全做出了巨大贡献，但目前海事部门以人员监测和报告为主的方式，使数据获取手段单一，信息处理水平较低，容易存在监测时效性差、主观错误，造成误报或漏报等局限。针对上述问题，结合航道内广泛布设的航标，以AIS航标数据的采集、存储、分析和应用为基础，融合现有的海事监管手段，提出一种基于AIS航标涌潮监测和现有监测模式相结合的方法，完善监测质量，实现钱塘江涌潮信息多样化传输。从而推进四型海事建设、信息化建设，辅助海事监管，提高海事服务通航水平。
关键词：AIS航标 涌潮监测 信息化
中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-269-02
1 钱塘江的潮汐形成
钱江潮汐是海洋潮汐的一部分，是海水震动的潮波和天体中太阳与月亮的引潮力两部分结合而形成；钱塘江口的地理位置和形状所决定，钱塘江平面呈喇叭形，内窄外宽，杭州湾口（南汇嘴到镇海），其宽度达100多公里，而杭州闸口江面仅一公里宽。纵部面：杭州湾到窄浦平坦，从窄浦开始，约0.01%-0.02%的坡度向上抬升，四工段一带河床为最高，此后约0.006%倒坡向上游降低，河床纵向抬起形成巨大的沙坎，当外海的潮波进入河口受到河口地形的压缩，受到水下沙坎的磨擦阻力，这种阻力积累到一定程度，潮波动力仍有力量使潮波向前推进，但其前波产生直立的变形现象，最后形成闻名世界的钱江潮。但由于气候的变化，每年降雨量的不同，流经不同，台风的影响等因素，钱塘江沙坎高程不同，淤积和河床、浅滩变化多端，故而造成有些年份潮水较少，有些年份潮水较大，这就是钱江涌潮的成因和演变过程及其规律。因此针对船舶通航安全的涌潮监测，就显得非常重要。
2 钱塘江的涌潮情况
据钱塘江海事部门的监测统计，钱塘江平均每年涌潮的天数就达270天左右，占全年天数的74%，而2013年的钱江潮特点早、乱、大，2013年上半年度钱塘江报潮天数达130天，农历初三潮高就达1.8米（早），而6月27日早潮（农历五月二十日）（乱），潮高更是达到了3.4米（大），也是9年来同期监测到的最大潮高。
3 海事部门监测钱塘江涌潮情况的发展历史
为做好监测和报潮工作，在1959年以前，隶属杭州交通部门的钱江航管处，靠派航政工作人员在潮水来之前1小时进行防潮宣传：“潮水快要来了，请待装卸的所有船舶立即做好防潮安全工作”，这就是钱江最早的原始叫潮方法。1972年开始改变了人工沿江徒步叫潮方法，利用港监艇叫潮，这一叫潮形式一直延续到1989年。90年代初，钱江航运管理所与省气象台签订了气象有偿服务合同，由省气象台及时提供台风、大风等恶劣天气的警报，并使用了气象警报接收器，及时了解气象变化情况。钱江所于1989年又采用了强有力的措施，强调航行在钱塘江的每艘船舶必须配备一台涌潮警报接收器，钱江所建立了赭山水纹站报潮点、七堡报潮点，通过人工观测，站点潮到报告的形式，将涌潮经过的时间，潮高信息传送给所属的海月桥信号台，海月桥信号台再通过涌潮发射机发布并预报涌潮情况，使航行在钱江的船舶能及时掌握信息，该办法一直沿用至今。进入科技社会的今天，海事部门涌潮监测工作的转型发展再次被提上议事日程，AIS航标技术在钱塘江涌潮监测方面的运用或将成为现实。
4 AIS航标技术介绍
4.1 AIS航标功能
为了更好、更快地发展和管理内河航运，当前船舶和钱塘江海事管理部门所需要的信息主要有：航道尺度信息、水文信息、气象信息等信息。航道尺度信息可以由航标本身进行标识。
4.1.1 水文信息
影响船舶航行安全的水文信息主要包括水流速度、方向和水深。水流速度过大时将会对船舶的操纵和避碰产生不利的影响；流向变化预示着潮水变化情况。水深涨幅信息可以在潮水监测中提供潮涌高度情况，而当河道水深较浅时会引起船舶搁浅等危险，及时将水文信息发送给船舶及海事监管部门将能减少和避免事故的发生。
4.1.2 气象信息
能见度和风速的变化将会影响到船舶的航行安全，当能见度很低或者风力较大时，如果不及时对航道进行管制，就可能会发生溢油及撞船事故，造成人员死伤及财产损失，对环境造成严重的污染。
4.1.3 定位和识别信息
航标受到船舶的碰撞或者大风和急流的影响发生移位和由于航道随着潮水涨落，漂移范围超过了设定的允许航标偏差距离时可进行定位，甚至识别碰撞航标船舶的基本数据信息。
4.2 AIS航标的信息采集与传输
AIS航标包括AIS功能模块与传感器信息采集板，其中AIS功能模块主要通过甚高频，即VHF接收附近船舶的AIS信息及对外广播；传感器信息采集板通过现场采集总线读取传感器的数据信息。通过GPRS将采集到的水文数据信息、气象数据信息、航标的GPS位置信息、蓄电池的电流电压以及接收到的AIS船舶信息实时的传输到海事监管中心，实现了航道的智能化管理。另外，它还能将采集到钱塘江水域的风速、风向、流速、流向及能见度，以每6分钟（可设定时间）一次的速度自动向过往船舶（安装AIS设备的船舶）“群发”。
4.3 区别传统航标的优点
AIS航标系统具有设备少、投入成本低、建设周期短、功能强大、方便易行等优点。
5 AIS航标与钱塘江港航（海事）部门现有涌潮监测手段的结合运用
5.1 钱塘江港航（海事）部门现有潮涌监测工作
目前监测点有：仓前、六堡、海月桥三处。
海事人员监测后，通过VHF17向辖区发布涌潮信息（警报）。为确保涌潮监测工作的严肃性、准确性，海事部门还制定规范了工作流程，全面掌握潮水动态，收集会影响潮水的风、流等气象信息，力求潮水不漏报、不误报。 5.2 目前钱塘江海事部门（钱江处）可升级为AIS智能航标的公用航标分布情况
5.3 AIS航标技术与潮涌监测工作的结合运用
将以上所有航标或部分升级成AIS航标，开创全新涌潮监测手段。
5.3.1 方案一
（1）根据潮水经过的路线实行监测，主要方法为：仓前监测点人工监测；钱01、04、05标实行 AIS技术智能监测；六堡监测点人工和AIS技术智能共同监测（钱07）；钱09标 AIS技术智能监测；海月桥人工监测；钱13标 AIS技术智能监测；并结合其他专用浮标AIS技术智能监测。
（2）海月桥信号台仍沿用VHF17发送信息的方法，利用仓前、六堡、海月桥三处监测点人工数据，向辖区发布涌潮信息（警报）。另外，AIS智能航标自动发送相关信息给海事部门终端和过往船舶。实现人工和终端智能发送两种途径对外发送监测信息。
（3）仓前人工监测负责区分涌潮警报和涌潮信息并发布。
（4）钱01、04、05、07、09、13标 AIS技术智能监测，负责对本地区水域船舶和海事监管终端进行信息发送。
（5）六堡人工监测时，根据仓前数据以及钱01、04、05 标AIS技术智能监测数据情况提前做好准备，待潮水来时进行信息报送，以避免因仓前漏报而出现六堡站点连锁漏报情况。
（6）其他人工和AIS技术智能监测点用以上办法依次进行发送、报送。
5.3.2 方案二
（1）在现有“仓前、六堡、海月桥”三处监测点设立AIS航标，取代人工监测。
（2）将各监测点现（或）有“视频系统”、“AIS航标信息系统”及海月桥信号台“涌潮发射机系统”三大系统进行整合，实现自动化涌潮监测。
原理：涨潮时将“视频系统”中界面监管所监测的水尺数据和AIS航标信息采集数据共同传输到海事监管终端。海事终端将这些数据进行分析和处理，通过与海月桥信号涌潮发射机互通，利用VHF17频道统一向钱塘江辖区发布涌潮信息；另一方面，AIS智能航标自动发送相关信息给过往船舶。
5.4 AIS航标技术与潮涌监测工作结合的好处
AIS航标它能将航标的实时位置及时通报给船舶驾驶员和海事部门，帮助船舶驾驶人员在模糊的视野中探明前方的路。使船员能尽情地享受到更加完美的电子信息服务。内置的水文气象传感器能将采集到的水域信息：如涌潮情况、风速、风向、流速、流向及能见度，通过AIS系统传输给过往船舶和海事管理部门。船舶不再是以往只能接收海事部门发送的航行信息那么单一，信息渠道多样化、信息实时化。能大大调动目前船舶管理人和所有人安装AIS的积极性，有效推进了京杭运河标准化航区建设。
目前，对于钱塘江海事部门来说，该项技术革新切实提高了涌潮监测水平。管理手段从以往单一的人力监测转向智能化监测层面。彻底改变了之前模式的数据获取手段单一，信息处理水平低，监测时效性差、容易出现主观错误，造成误报和漏报等缺点，节约了海事监测所耗费的管理资源。另外，该项技术还可以利用于洪水监测、施工水域流速监测，为提升海事部门非现场执法能力，提供了强大技术支撑。
6 结束语
AIS航标技术在其性能上的独特优势，与目前地方海事管理工作形成互补，使航标为航行船舶提供了更完善的助航服务，具有广阔的发展前景。但考虑到目前京杭运河标准化航区建设以及钱塘江水系延伸AIS信息监管工作还未全面铺开，基于目前部海事局积极推广内河船舶AIS系统这一大前提，AIS航标技术与钱塘江涌潮监测工作相结合的模式必将成为以后通航管理科学发展的大趋势。
关键词：AIS航标 涌潮监测 信息化
中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-269-02
1 钱塘江的潮汐形成
钱江潮汐是海洋潮汐的一部分，是海水震动的潮波和天体中太阳与月亮的引潮力两部分结合而形成；钱塘江口的地理位置和形状所决定，钱塘江平面呈喇叭形，内窄外宽，杭州湾口（南汇嘴到镇海），其宽度达100多公里，而杭州闸口江面仅一公里宽。纵部面：杭州湾到窄浦平坦，从窄浦开始，约0.01%-0.02%的坡度向上抬升，四工段一带河床为最高，此后约0.006%倒坡向上游降低，河床纵向抬起形成巨大的沙坎，当外海的潮波进入河口受到河口地形的压缩，受到水下沙坎的磨擦阻力，这种阻力积累到一定程度，潮波动力仍有力量使潮波向前推进，但其前波产生直立的变形现象，最后形成闻名世界的钱江潮。但由于气候的变化，每年降雨量的不同，流经不同，台风的影响等因素，钱塘江沙坎高程不同，淤积和河床、浅滩变化多端，故而造成有些年份潮水较少，有些年份潮水较大，这就是钱江涌潮的成因和演变过程及其规律。因此针对船舶通航安全的涌潮监测，就显得非常重要。
2 钱塘江的涌潮情况
据钱塘江海事部门的监测统计，钱塘江平均每年涌潮的天数就达270天左右，占全年天数的74%，而2013年的钱江潮特点早、乱、大，2013年上半年度钱塘江报潮天数达130天，农历初三潮高就达1.8米（早），而6月27日早潮（农历五月二十日）（乱），潮高更是达到了3.4米（大），也是9年来同期监测到的最大潮高。
3 海事部门监测钱塘江涌潮情况的发展历史
为做好监测和报潮工作，在1959年以前，隶属杭州交通部门的钱江航管处，靠派航政工作人员在潮水来之前1小时进行防潮宣传：“潮水快要来了，请待装卸的所有船舶立即做好防潮安全工作”，这就是钱江最早的原始叫潮方法。1972年开始改变了人工沿江徒步叫潮方法，利用港监艇叫潮，这一叫潮形式一直延续到1989年。90年代初，钱江航运管理所与省气象台签订了气象有偿服务合同，由省气象台及时提供台风、大风等恶劣天气的警报，并使用了气象警报接收器，及时了解气象变化情况。钱江所于1989年又采用了强有力的措施，强调航行在钱塘江的每艘船舶必须配备一台涌潮警报接收器，钱江所建立了赭山水纹站报潮点、七堡报潮点，通过人工观测，站点潮到报告的形式，将涌潮经过的时间，潮高信息传送给所属的海月桥信号台，海月桥信号台再通过涌潮发射机发布并预报涌潮情况，使航行在钱江的船舶能及时掌握信息，该办法一直沿用至今。进入科技社会的今天，海事部门涌潮监测工作的转型发展再次被提上议事日程，AIS航标技术在钱塘江涌潮监测方面的运用或将成为现实。
4 AIS航标技术介绍
4.1 AIS航标功能
为了更好、更快地发展和管理内河航运，当前船舶和钱塘江海事管理部门所需要的信息主要有：航道尺度信息、水文信息、气象信息等信息。航道尺度信息可以由航标本身进行标识。
4.1.1 水文信息
影响船舶航行安全的水文信息主要包括水流速度、方向和水深。水流速度过大时将会对船舶的操纵和避碰产生不利的影响；流向变化预示着潮水变化情况。水深涨幅信息可以在潮水监测中提供潮涌高度情况，而当河道水深较浅时会引起船舶搁浅等危险，及时将水文信息发送给船舶及海事监管部门将能减少和避免事故的发生。
4.1.2 气象信息
能见度和风速的变化将会影响到船舶的航行安全，当能见度很低或者风力较大时，如果不及时对航道进行管制，就可能会发生溢油及撞船事故，造成人员死伤及财产损失，对环境造成严重的污染。
4.1.3 定位和识别信息
航标受到船舶的碰撞或者大风和急流的影响发生移位和由于航道随着潮水涨落，漂移范围超过了设定的允许航标偏差距离时可进行定位，甚至识别碰撞航标船舶的基本数据信息。
4.2 AIS航标的信息采集与传输
AIS航标包括AIS功能模块与传感器信息采集板，其中AIS功能模块主要通过甚高频，即VHF接收附近船舶的AIS信息及对外广播；传感器信息采集板通过现场采集总线读取传感器的数据信息。通过GPRS将采集到的水文数据信息、气象数据信息、航标的GPS位置信息、蓄电池的电流电压以及接收到的AIS船舶信息实时的传输到海事监管中心，实现了航道的智能化管理。另外，它还能将采集到钱塘江水域的风速、风向、流速、流向及能见度，以每6分钟（可设定时间）一次的速度自动向过往船舶（安装AIS设备的船舶）“群发”。
4.3 区别传统航标的优点
AIS航标系统具有设备少、投入成本低、建设周期短、功能强大、方便易行等优点。
5 AIS航标与钱塘江港航（海事）部门现有涌潮监测手段的结合运用
5.1 钱塘江港航（海事）部门现有潮涌监测工作
目前监测点有：仓前、六堡、海月桥三处。
海事人员监测后，通过VHF17向辖区发布涌潮信息（警报）。为确保涌潮监测工作的严肃性、准确性，海事部门还制定规范了工作流程，全面掌握潮水动态，收集会影响潮水的风、流等气象信息，力求潮水不漏报、不误报。 5.2 目前钱塘江海事部门（钱江处）可升级为AIS智能航标的公用航标分布情况
5.3 AIS航标技术与潮涌监测工作的结合运用
将以上所有航标或部分升级成AIS航标，开创全新涌潮监测手段。
5.3.1 方案一
（1）根据潮水经过的路线实行监测，主要方法为：仓前监测点人工监测；钱01、04、05标实行 AIS技术智能监测；六堡监测点人工和AIS技术智能共同监测（钱07）；钱09标 AIS技术智能监测；海月桥人工监测；钱13标 AIS技术智能监测；并结合其他专用浮标AIS技术智能监测。
（2）海月桥信号台仍沿用VHF17发送信息的方法，利用仓前、六堡、海月桥三处监测点人工数据，向辖区发布涌潮信息（警报）。另外，AIS智能航标自动发送相关信息给海事部门终端和过往船舶。实现人工和终端智能发送两种途径对外发送监测信息。
（3）仓前人工监测负责区分涌潮警报和涌潮信息并发布。
（4）钱01、04、05、07、09、13标 AIS技术智能监测，负责对本地区水域船舶和海事监管终端进行信息发送。
（5）六堡人工监测时，根据仓前数据以及钱01、04、05 标AIS技术智能监测数据情况提前做好准备，待潮水来时进行信息报送，以避免因仓前漏报而出现六堡站点连锁漏报情况。
（6）其他人工和AIS技术智能监测点用以上办法依次进行发送、报送。
5.3.2 方案二
（1）在现有“仓前、六堡、海月桥”三处监测点设立AIS航标，取代人工监测。
（2）将各监测点现（或）有“视频系统”、“AIS航标信息系统”及海月桥信号台“涌潮发射机系统”三大系统进行整合，实现自动化涌潮监测。
原理：涨潮时将“视频系统”中界面监管所监测的水尺数据和AIS航标信息采集数据共同传输到海事监管终端。海事终端将这些数据进行分析和处理，通过与海月桥信号涌潮发射机互通，利用VHF17频道统一向钱塘江辖区发布涌潮信息；另一方面，AIS智能航标自动发送相关信息给过往船舶。
5.4 AIS航标技术与潮涌监测工作结合的好处
AIS航标它能将航标的实时位置及时通报给船舶驾驶员和海事部门，帮助船舶驾驶人员在模糊的视野中探明前方的路。使船员能尽情地享受到更加完美的电子信息服务。内置的水文气象传感器能将采集到的水域信息：如涌潮情况、风速、风向、流速、流向及能见度，通过AIS系统传输给过往船舶和海事管理部门。船舶不再是以往只能接收海事部门发送的航行信息那么单一，信息渠道多样化、信息实时化。能大大调动目前船舶管理人和所有人安装AIS的积极性，有效推进了京杭运河标准化航区建设。
目前，对于钱塘江海事部门来说，该项技术革新切实提高了涌潮监测水平。管理手段从以往单一的人力监测转向智能化监测层面。彻底改变了之前模式的数据获取手段单一，信息处理水平低，监测时效性差、容易出现主观错误，造成误报和漏报等缺点，节约了海事监测所耗费的管理资源。另外，该项技术还可以利用于洪水监测、施工水域流速监测，为提升海事部门非现场执法能力，提供了强大技术支撑。
6 结束语
AIS航标技术在其性能上的独特优势，与目前地方海事管理工作形成互补，使航标为航行船舶提供了更完善的助航服务，具有广阔的发展前景。但考虑到目前京杭运河标准化航区建设以及钱塘江水系延伸AIS信息监管工作还未全面铺开，基于目前部海事局积极推广内河船舶AIS系统这一大前提，AIS航标技术与钱塘江涌潮监测工作相结合的模式必将成为以后通航管理科学发展的大趋势。