案例分享丨合众思壮无人船搭载ADCP成功应用于广西某水文站 - 声学多普勒流速仪走航式测流时水流速度过小

作为水利工作的重要基础，水文工作通过对流量、水位、降水、蒸发、泥沙、水质、地下水、水温等水文要素的长期、连续观测，收集系统、全面的水文资料，并通过水文情报预报、水资源分析计算和评价等工作，为流域综合治理开发、防汛抗旱、工程建设、水资源开发和可持续利用和保护，提供基本信息和科学的决策依据。传统的流量测量方法，例如流速仪法、浮标法、人工船测、桥测、缆道测量和涉水测量等手段费工费时，效率低下，无法满足信息化时代对流量测量的需求。

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。无人船搭载ADCP走航式测流，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。

合众思壮UB115搭载ADCP系统组成

$ V# r( X9 j2 x" Z* Q( E7 s- {& }- d3 {

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。 " G- F B6 s6 X/ ~2 g2 z3 J

项目应用

V) L9 Z* C! Y* w9 e( r# D

Project Application

项目地点：广西壮族自治区某水文站

项目设备

：合众思壮UB115无人船+ADCP

项目要求： , _0 A' ~3 Z- J& s+ B

采集河道断面流速流量数据，船速小于流速，速度均匀横渡

7 ? c2 T& c- Y+ O' x% d 项目成果：规划好作业航线后，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。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。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，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。 ; ]# r/ F8 b; p. j) S' `6 y6 W

测验数据

优势总结

! N- K3 c4 h4 w7 x6 E) R* s% n

Summary of Advantages

+ K$ G2 f' y4 N1 K) I8 `! ~

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，优势显著：

1.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。2.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在断面上布设了密度更大的测点，采集率更高，获得的流量数据自然精度更高。3.传统方式中，通常都是将测流断面与河岸垂直。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。4.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。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，确保每次测量都是同一个断面测线，使数据准确性大大提高。5.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。 ' @7 x! b0 t# O* `0 d6 O( k

▲无人船走航测量示意图稿件来源丨武汉空间

-推荐阅读-

▼香港小学生代表团到访合众思壮北斗卫星导航应用博物馆合众思壮旗下企业受邀参加2024年中国石油石化信息通信技术交流大会“一带一路”空间科学与应用国际培训班莅临合众思壮参观学习