4 |" I; C/ [* Q 成为时空信息领域全球领先的高精度专业产品与服务提供商!
! |+ Z9 n/ O. U5 J& N$ j9 D 背景
) Q2 x1 j) E# i Application Background
! S, _' {$ z! j) a) A# Z 随着社会的发展进步,水文工作的重要性日益凸显。水文流量测验各种数据的获取对于水资源调度、防汛等工作至关重要。传统的河流流量测量方法主要包括流速仪法、浮标法等,人工船测、桥测、缆道测量和涉水测量等手段也常被使用。尽管这些方法原理简单明了,但费工费时,效率低下。因此,传统的测流方法已无法满足信息化时代对流量测量的需求。  0 n$ R; B6 ~9 O4 R! S. s* A
无人船搭载ADCP走航式测流应运而生,它具有精度高、测验时间短、分辨率高、资料完善、信息量大等特点,可满足河宽较大、泥沙等多因素影响较大的水文测量需要。这种方式的应用对于水文现代化和信息化具有重大意义,也将成为水利系统现代化建设的发展趋势。 2 k6 w& C3 w1 G0 |, I2 D
小科普-ADCP * k# M0 g: m3 q8 m% Q
声学多普勒流速剖面仪(简称:ADCP)是一种融合水声物理、水声换能器设计、电子技术和信号处理等多学科而研制的测速声纳设备,利用声波的散射和回波延时来确定流速和方向。
, G9 G, [' U5 y5 B3 H 合众思壮UB115搭载ADCP系统组成  ! H" ?4 k2 `: Z# L4 N, D! f
▲无人船搭载ADCP系统组成 ; v5 X/ }( i3 t
合众思壮UB115无人船采用M体船型设计,船体小,重量轻,便于搬运携带。其任务载荷系统采用模块化设计,核心部件及搭载设备可灵活更换,使其在野外复杂水域中具有极强的适应性。可搭载多款ADCP进行走航测量,并能够外接罗经、北斗/GNSS和无线电台等多种设备,能直接测出断面的流速剖面,不扰动流场,测验历时短,测速范围大。ADCP分别记录下底跟踪速度和断面水流速度信息,用测流软件可以分析得到水流速度及流速在整个断面的分布情况,进而计算出整个断面的流量。 6 S# G- J' e$ S( y
项目应用
% {3 D; G( r' \' z J S$ Z6 B* U Project Application
& ^, c! p" `3 J9 U+ F3 V7 `4 | 项目地点:广西壮族自治区某水文站
/ a* E* c; u3 d! w( j) [( S. C 项目设备:合众思壮UB115无人船+ADCP
( a0 j7 |+ |: ~) M6 v 项目要求:采集河道断面流速流量数据,船速小于流速,速度均匀横渡 ( F+ k8 O9 O- J$ `* L& T8 ^. R
项目过程:
+ r9 E w+ Z4 O9 I# @% F7 M 首先,向水文站工作人员介绍无人船搭载ADCP的工作原理、操作流程,展示无人船搭载ADCP参数性能。
( t% a# \1 X% b( G5 o; ^% ? 然后,在水文站采集河道断面流速流量数据,与水文站传统的缆线测量数据进行对比。 - d& O- L1 ~( o+ \6 {
最后,论证无人船搭载ADCP用于流速流量测量的实用性与可行性,可提高水文测验能力,助力水文行业装备技术发展。
) A( m/ ?2 C- Q1 _2 V; o, a 合众思壮UB115无人船+ADCP 智能无人船测量系统下水后,由于船体小,吃水浅,对水体扰动极小,并且船速可人为设置,以较小的速度匀速横渡断面,船体通过设置的计划线导航,实时调整自身姿态,严格按照断面线航行。不但保障了过程中航行的稳定性,也更好地满足了“船速小于流速,速度均匀横渡”的项目要求。 6 q% N5 f( ^! i2 r" f! \; o" i
▲水文站工作人员操控无人船
( l& n F8 `1 _1 p Performance Comparison * X6 Z5 H3 n8 i9 b0 {! u
传统缆测 VS 搭载ADCP 2 B0 X. ?* j, o' _4 \% l. z2 O
传统的断面测量需要借助桥梁对固定断面进行测量,或者以租用有人船的方式在河流断面上测量。  7 c. ?4 t! B. N7 ~ q; y2 L' x2 ~
而运用全自动测量无人船搭载相应的ADCP,即可无须局限于固定位置,不用人工进行测量,借助全自动、高精度的导航系统,可实现比人工测量更笔直的断面测线,确保每次的测量都是同一个断面测线,使数据准确性大大提高。
% |: o3 ^+ A1 Z* L% Y" a2 R4 _ Project Achievements
5 ]0 L6 P8 Y" i 项目成果 : W& e& m5 U4 Z# I6 P2 A
规划好无人船作业航线后,利用UB115无人船自动巡航功能,来回往返2趟,共采集4组数据。采集数据后,对数据进行分析、剪切,实现单次数据图。 : p7 x) S1 |+ p( a" C4 v
▲测量数据 3 D! s* c8 f4 y6 d P, u
与传统缆测数据对比,无人船测量更加便捷高效,两个测回即可满足测量精度,测量人员只需在岸边进行操作,以更少的时间精力轻松完成测量,降低了测量人员劳动强度。 , J3 y+ z, t2 |- R4 Y# b, r
经过多次实测,无人船系统采集的测景数据准确、可靠,稳定性高。经济价值显著,过去的水上测量,除了费时费力,船只等物资的维护还需要不菲的开支,无人船的出现,可以在保障更高效率作业的基础上,减少人力物力的投入,运作成本更低,一举两得。 ) z& f/ @- | ^5 R& v
优势总结 - k4 N, W' f& J) f3 X1 ~! m. i
Summary of Advantages
5 Y* N! b" P& G- y 从理论上讲,无人船搭载ADCP流量测验原理与传统的人工船测、桥测、缆道测量和涉水测量的基本原理一样,都是在测流断面上布设多条测速垂线,在每条测速垂线处测量水深并测量多点的流速,经计算得到垂线平均流速。但与传统测流方式相比,无人船搭载ADCP走航式测流,其优势也很明显: ) q3 w/ x: A( z5 E3 q
1  ' z- i6 @8 H! K( m
传统流速仪是静态方法,流速仪固定于水中不同深度逐点施测。而无人船搭载ADCP测流方法是动态方法,其在随测船移动过程中持续发射脉冲波进行测量。 ) J3 p/ J( M- d3 B, x! i* D
2  f( C3 R" Z* \+ p$ L# ]- c. n
传统流速仪测量方法一个断面只能布设若干个测点,且需要进行人工计算流量值,而无人船搭载ADCP走航式测流方法相当于再断面上布设了密度更大的测点,由于采集率更高,获得的流量数据自然精度更高。 - T5 D* e, t: {
3 
4 s/ y! j" Q+ P 传统方式中,通常都是将测流断面于河岸垂直。而采用无人船搭载ADCP进行测量时,其测量结果并未与船只至河流此岸到彼岸间航线存在联系,无论是斜线或者是曲线的轨迹都可以,从而将测量工作进一步简化。 2 V* }# V, |9 X9 W8 d
4 
& m* H" E2 |% N& M) f 可根据无人船设置航线,按照既定航线进行数据采集,走航式ADCP测量船易于保养,且故障率低,可靠性好。
- {8 M, I2 x7 A0 C# l: k- Z4 ]! X ▲无人船走航测量示意图 # T& ]% B- u/ r
敬请期待: . g( w2 m, m2 K1 c' b+ K6 t
更多无人船实用案例 3 C1 g$ Y4 Y* E7 H D) c% u B- R
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