% l1 y( d# W# [# e 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! 2 ~0 h2 N$ W' P- d- D
背景
& q L- n4 N! x9 e8 [' }3 V: _1 X Application Background
5 O% B) r# i4 P 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。  7 ]4 R1 B& P/ J! E% ^
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。 0 X" o& U: w! ~" t/ q
小科普-ADCP 9 X; k, t% A7 v
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。
% U. |5 G. P0 e( H 合众思壮UB115搭载ADCP系统组成  " r0 T1 i# ^4 E3 K s3 B
▲无人船搭载ADCP系统组成
/ S) K c5 ^, W: V, b" B 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。
: q/ T# {# J* h! \6 z+ z 项目应用 6 Y1 r' i9 l4 U. ?5 r" g" U: b- J
Project Application
/ I% [4 M1 F. C* t" o( p8 @ 项目地点:广西壮族自治区某水文站 . |5 i& j8 }, D3 J* o+ D8 _
项目设备:合众思壮UB115无人船+ADCP
6 V2 g2 T, Y: _1 U 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
" O" [" ~$ M% ~# k- M* B% R 项目过程: % a2 I* l5 P) F6 g" W2 y; ]
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。
% T2 ^1 N M$ E3 c9 O5 x 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。
) I$ X: q% _7 D- Q2 z% g# i6 t 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。
: f3 d& r% h2 p8 O 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。
! N/ ^9 E2 D5 ^- B& I. \6 ` ▲水文站工作人员操控无人船
/ W4 S* K* m! m9 d- U4 l Performance Comparison 3 w. d' F1 L* ~# H2 x
传统缆测 VS 搭载ADCP
! F, m1 y$ F0 |" g' c5 T) ` 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。 
/ v* k+ u; @. k 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。
3 r) I& W3 n+ Q' _ Project Achievements
- {' T o4 p, ^+ M* |4 o 项目成果
% _7 W8 X+ ]) A* ~) \9 ^8 ` 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。 8 `9 v: @/ p7 d- g
▲测量数据 7 f/ V8 `; S% t4 l
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。
% K# Q+ O4 }. U; U 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。 " ?# X R% X/ I/ x; a6 l+ x& _
优势总结 \ L9 n! N) O' z4 D0 ?9 S
Summary of Advantages 7 _# |# \. u& u* { W% h
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:
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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。 + k1 W- B0 \+ y3 r& Z
2  ) }+ d+ V' `' T$ p6 [5 _* n; a' 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。 8 d$ H+ a T/ y5 N, R. j1 j9 G7 h
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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。 # ]* m% m" H* \ {3 h: ~
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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。
0 Q: G7 @- @0 M! A# [* ]8 s ▲无人船走航测量示意图 * P Z+ Z0 V' _3 u) Q2 |% P z
敬请期待: : N" m7 [6 v, c& n& H- F# B" z
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