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1 m4 E/ U" k' ]* z* [$ b; z8 f 背景  . h8 q q/ \* x/ S
Application Background
( @/ G7 A+ K2 a6 E; y* ^7 o 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。  
& A) u3 B0 g3 I. y 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。
* A+ q8 Y" }; ^ 小科普-ADCP ' a# \3 j8 `7 H( s m! K
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。 ]4 |$ _# B2 M
合众思壮UB115搭载ADCP系统组成  + {2 A- M: D. ^& ]0 x$ d. O2 f
▲无人船搭载ADCP系统组成 / \$ @& g3 C! O$ S2 [0 C( G# v3 q
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。
0 \" S, A6 j' z 项目应用 . j" L( K1 f7 z% W) s- T1 _
Project Application
: C% c! }4 i% R. v9 ? 项目地点：广西壮族自治区某水文站 * c" o, L' |' {' V3 c" z8 @
项目设备：合众思壮UB115无人船+ADCP 3 G4 u t1 l) e( U9 Y" A, Z- 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 6 ?7 |# |0 ^, C: s5 l
项目过程：
0 i, o5 ]" e6 d( l! i* B+ c1 S2 F 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。
8 j1 S( [7 L/ u$ X6 e; \; 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。 4 s3 \) c5 ?- y# H
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。
+ O9 B4 w3 ^+ Y 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。  . u9 K% l0 k2 v- V) w/ ^4 U7 {
▲水文站工作人员操控无人船 ; _; x: G$ o) h. z: Z
Performance Comparison . D+ N6 w [5 C- F& _+ O
传统缆测 VS 搭载ADCP $ R1 n: V8 w: V+ k1 ?
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。   . Y9 V4 k3 r4 D# o& u1 N$ d0 \
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。 / r8 M9 v5 q7 }9 k
Project Achievements $ [, `; F4 w _% p( D
项目成果
3 o3 a! b* U( w- U5 ] 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。  6 `- I/ c* b) p. @
▲测量数据
! {( W' {! \7 c, z 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。 / p! n, |# }- L o
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。
5 _' h( }4 R7 o& L 优势总结
9 n- ^: t% P$ P: \8 V; W3 C Summary of Advantages  8 Q# T* Y3 _& ? Y U
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： : D" n$ u4 b* Z! q
1 # G$ Y4 t5 P9 R r) {
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。 * M/ o" O3 u5 |4 O
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7 }3 [4 F% |8 J0 b' _$ Y" R 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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* ?- Y+ c! b- D0 u% ~ 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。
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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。 
9 r0 Q4 L2 Z8 H1 H ▲无人船走航测量示意图
( K4 q! T$ c: r" ?- K 敬请期待： 5 O* ?6 g9 }5 ~/ |/ i+ v, g1 T
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