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, v1 L2 v. A/ E B 背景
1 ]1 `' b# h6 p+ }0 x7 N0 d5 E Application Background
$ ?0 c; W& s1 j" v) n9 E* S 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。  & J5 C& \' `$ e7 `3 F
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。 4 t) N# t/ ^- f, q3 M5 ?
小科普-ADCP
3 `6 S( x; \5 g, h$ h, s0 l- Y0 t, F 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。
2 v4 q3 e' g/ Q @$ \6 W7 x 合众思壮UB115搭载ADCP系统组成  * F8 k& c$ {0 ^
▲无人船搭载ADCP系统组成
& v8 u. h; [+ U 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。
4 Z8 ~, g2 R& Z) ?9 l" p( e 项目应用
3 L; l" r) D) m/ o6 s5 Y Project Application % S- B& ?& z! Y0 `
项目地点:广西壮族自治区某水文站 ; r3 U! l) @5 _$ I1 J7 o
项目设备:合众思壮UB115无人船+ADCP 3 y: u& r& F3 Y8 }! m/ x# }' ^9 y% J# ?6 j
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 8 W7 U6 O: L V7 g% Q: a* s
项目过程: % V* Q, y# x1 ]9 J: u. q( }/ c( q
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。
5 d, U5 @* ~; s) R2 j3 I4 h 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。 * b6 ?4 c9 y3 C6 w' r
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。
6 @& Z3 G5 }: S) N, B8 w( M 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。
, O9 [$ }; G( e4 X ▲水文站工作人员操控无人船
# O+ n0 e: U) W8 F ?$ s7 H _ Performance Comparison
' R. Q' U0 b8 j' r* g2 p 传统缆测 VS 搭载ADCP - k5 {! I J/ G& [1 h3 l
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。 
$ i& k# J% r6 s, Z 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。
+ {2 f! G1 _/ s( G Project Achievements
y. B8 ?' B% }7 s- |4 M$ ~ 项目成果 ) R- f' j3 |; f% [, y' z$ m
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。 ! y# O H9 ^. J: [2 Y# _$ B
▲测量数据 ! Z$ u1 o; k+ E8 v
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。
- x% L J$ ~; H. O* \' h 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。
+ i7 [( i2 ]. s4 {1 _7 [( F1 l 优势总结 0 ]" a. }" P+ C: O/ `. J2 h
Summary of Advantages
: B2 h/ e9 [9 e" @' z+ `' v 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: , m' x2 p+ [: z% ]8 s
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6 T- H5 A3 y" r7 I. G" A 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。
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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。
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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。 ! x) @& [* `, i9 v
4 
6 ^( d/ r5 |0 G& _ 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。 + q( G5 Q2 m r9 p6 D) a
▲无人船走航测量示意图
( B7 n5 X" ]2 J3 }; d* O0 X 敬请期待: 8 W+ l3 m- f J S" ~
更多无人船实用案例
" ^2 i' |3 W$ [* W8 L# F 欢迎留言或致电咨询:
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