应用|河道巡查如此简单？ 6 m9 L: H9 e# k, _$ G5 l1 c. `: n3 R
上个月，9号超强台风“利奇马”席卷而至，多个地区遭遇暴雨，河道水情的变化牵动着人们的心，要做好台风的应急工作，水文测量是必不可少的。尽管水文测量范围很广，视不同的要求而定，但测量流速流向，对水文测量来说却是相当重要的。
6 \% J3 |/ K+ `; t2 B3 x 水流是水文测量中极其重要的一个要素，观测水流的目的在于掌握它的特性，研究它在时间上的变化和空间上的分布，经过分析研究找出其活动规律。 1 z* B4 _/ {4 P9 H$ W
目前，水文行业的测流方式主要包括定点测流与不定点巡测。定点测流的方式仅限于特定位置的点式测量，其具有极大的局限性。不定点巡测的方式只能在桥上、岸边进行，对于河流较宽、流域面积广、水体流速高的河流很难进行精细的测流。特别是有泥石流灾害发生的地区，测流难度极高，目前尚没有合适的设备进行准确的水文数据采集。无人机测流系统可以实现降低人工测量的危险系数、提高测量精度以及提高工作效率的优点。  3 t" A) `* o' V9 \# G
解决方案  01系统构成
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5 X8 v& R& n* q* F' ] 系统特点：
7 G/ Q3 p6 A5 q: g ★快速精准的提供水流信息，水体流速 6 p! |" j' S4 j
★采用实时差分，定位精度达到厘米级 + r. z) q0 P9 ?4 X; k1 z+ L
★采用C2飞控的先进非线性高精度算法，飞行稳定
6 z+ d! [& L0 e+ q. K7 B" g a ★三屏显示测流进程，方便工作人员统筹兼顾，平衡整个测流过程 ! `# C9 ?7 f1 {1 l
飞行平台iFly D6 7 g6 M) f! z0 L* E; S5 \* V8 L
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★电动多旋翼无人机
4 C/ j& P7 @& F3 |) R' ?; C ^" A6 U ★进口碳纤维一体化机身，免工具快速折叠，方便使用和维护 # B7 [( r6 J3 N
★支持多种载荷接口 0 t$ L6 g. |! B
★高效续航，飞行时间可达40分钟 # g$ u. {3 D7 m$ w, G
★智能飞行可完成精准悬停、匀速巡航、航线规划等
: ?& P' R7 u4 r2 X* W# S ★采用iFlyC2飞控，核心板+扩展板的模块化设计，核心算法采用先进的非线性高精度GPS/SINS/AHRS算法和基于总能量控制算法。 吊舱& I0 w# h, y! |7 c9 X/ o
★现场实时摄像，配合自带系统，高效清晰的在后方大厅实时地获取异地相关视频 iCam SVR雷达流速仪
. e) W7 h) T8 B+ _# R& @ ★软硬件一体
4 v8 Y6 g4 n$ ~' D* K& w ★自主飞行，无需缆道 % G# z `; ^! ? H% a. h
★测流地点灵活选择 / s9 T8 Y$ B0 _) a* h% r9 m/ |
★测流成本低 ' y" [. g0 E% V) J) E' I
★操作便捷，应急性强 & m1 T8 s) m) K0 Z$ J4 a* Y8 {% w
★设备不受污泥、泥沙等腐蚀影响 02技术原理雷达流速仪采用多普勒效应原理测流体表面流速。在声学领域中，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率将有所变化，此种频率的变化称之为频移，即多普勒效应。
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& v' }' C$ V+ q 雷达流速仪测流示意图 ( O- _) X j t
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测流断面示意图 03工作流程
04测流软件及结果应用+ a5 x7 Y" m5 z* z0 C( `! @9 o
(1)无人机机载雷达测流系统地面移动终端配套测流软件与空中的无线雷达流速仪形成配套一对一使用，测流软件可以手动描点设置测流断面或将断面导入软件。如下图所示：
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- |9 z5 v, Z( w- M& B3 z# _* L) ~ 描点设置断面 3 T/ e l8 Q/ u- T6 b2 |/ K- b0 u
(2)提前获取断面信息，并生成对应 TXT 文本 文件，进行断面导入。点击“导入”按钮，软件会弹出断面导入对话框，下图所示，选取对应的断面信息即可。
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: V* i* y5 U; w6 Y# H' k; S/ H 断面导入 * x- P7 l& a% E |7 G( J
(3)测流软件主界面会显示测试站点、测试人员、天气、测量参数及测流断面， 如下图所示。可以对站点、测试人员及天气信息进行编辑。 ) R: F8 [/ f0 c# r' e4 I8 K
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测流软件主界 & G7 h5 t8 y5 E c9 T4 b; Q( ~( |
(4)测量参数里面包括水位、左右两岸边坡系数及对应垂线水面流速系数、垂线号以及每条垂线表面流速测速历时等。通过选取垂线号、设置水面流速系数和对应的测速历时时间，点击“测速”按钮，即开始当前垂线处表面流速测试。所有垂线测试完毕后，点击“保存测试结果”按钮，软件会自动生成流量统计报表并保存，可以随时导出，进行资料整编和归档。
- U8 @2 c' b$ o (5)此次测流过程可以三屏同时显示，如下图所示
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7 K5 q& ^# v+ ?4 ?0 N' N5 x 三屏显示 8 Y6 P g1 V8 ?; L
屏1：实时显示飞机姿态，能及时的了解飞机状况，遇到紧急情况可随时调整。 ( G5 F6 }/ m8 ]1 a2 t# B! m& e' b
屏2：现场实况水流视频，能随时了解到水流状况，并能体现出测流位置的水流程度， 屏3：计算水体的流速，显示计算的进程及数据情况。
9 k& G$ G) N( e. U1 N- _! M& E5 { 结果应用：采用无人机进行水流测速，安全准确的反映出水体情况，快速精准的提供水流信息，提高了处理紧急预警突发事件和灾害的办事效率，快速准确地为受灾地区进行航拍、定损；为救援人员提供宝贵的搜救信息。能够快速准确地为水利设施设备提供实时监控，解决了人工作业缓慢和不能力及的缺陷。三屏显示则实时显示飞行姿态、实时显示水面视频和实时显示测流数据，方便工作人员统筹兼顾，平衡整个测流过程。更加便利的反应测流状况，为无人机测量及应急救灾提供保障。 05应用案例
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! m5 S: `. i, Q+ L* C3 w 无人机拍摄新墙河下游河段洪水画面 5 M, N/ `: Q) A2 f
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为积极应对某地区超警戒洪水，我公司使用无人机航拍测流，快速、安全、高效地完成了洪峰流量的应急监测工作。 4 l! y5 @. V' h$ ], V) q1 j4 J7 u
此次使用无人机完成测流工作，体现出无人机在水文应急监测中具有速度快，拍摄范围广，拍摄不受地形限制，特别是测流准确，能在非正常状态下能及时传递现场实况，可以为水文应急监测提供科学的参考依据。 06附件：产品介绍6.1 无人机平台iFly D6
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8 y I2 u, l6 }, F 技术参数 & n4 f8 r p$ k# S- }! H
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6.2 实时差分
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RTK(Real Time Kinematic)测量系统一般由三部分组成：即GPS接收设备、数据传输系统和实施动态测量的软件系统。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的，有快速高精度定位功能的载波相位差分测量技术，它能够实时获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果，且具有厘米级的定位精度。
7 S+ g5 y6 C6 F% r4 L7 H! ?' ? 6.3 图传模块
% n+ I! x: R0 {& a! h0 E2 x1 k; q 高清数字无线图传 1 H' d; z0 l# N" \. e
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高清数字无线图传：具备灵活的配置方案，支持HDMI＆手机同时输出视频，遥控协议支持：PPM、S.Bus.数传通道：UART、波特率可自定义配置。
+ J4 Y3 r+ F g# ]9 J( V 技术参数 i1 _' }6 X. _
% }/ d% T! {: ~, Q7 F
6.4吊舱
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无人机挂载吊舱进行现场实时摄像，配合自带系统，高效清晰的在后方大厅实时地获取异地相关视频。同时配合雷达测流仪，协同合作，展示水文信息。 * H: l; E1 i0 r' c$ w# F
技术参数 # I. x- m* X' M4 l) D/ t! e
1.像素4k ; `4 V" p7 |- s* w& z0 j8 a
2.镜头4mm，水平现场角：79°
. {7 H3 G! O7 |5 {. j 3.红外距离30米 4 j I; h' m$ d& K0 t
4.重量裸机重量：530g & Z" ?" {+ ^3 g9 O, j7 I/ |* }! K
6.5 iCam SVR雷达流速仪
' |1 D5 l/ @ P$ Q" `$ }8 l 雷达流速仪通过解析多普勒频移与相对速度V之间的关系，测量流体表面流速。iCam SVR雷达流速仪安装在无人机上，对灌溉渠道、天然河流的表面流速进行测量，适用于水利、水文监测领域。雷达在线测流系统可连续取得流速数据，是流速实时监测的一种新手段，尤其在复杂流态的情况下，能代替人工作业，真正实现7x24小时在线监测。并可通过输入河流断面形状自动时时计算流量。
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iCam SVR雷达流速仪功能特点
# G( ~( k+ o. s6 Z8 l( Q （1）自主开发后台软件系统，通过输入河道断面数据可以实时计算断面流量；
0 A9 j- T/ J X7 g3 N （2）采用专业测流控制算法和检测微弱目标的雷达天线，可监测0.1m/s的表面流速；
/ v0 e; A3 a" j+ c+ a （3）可探测水流方向； * i6 z2 m N3 B" w
（4）采用24GHz频率的电磁波，低功耗，适用于各种极端天气环境； ) q; T& o) h' m. c
（5）iCam SVR雷达流速仪”获得《水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心》检测报告； - P2 X9 ?1 u( L9 F; _; W
（6）“表面流速雷达显示控制软件”获得《计算机软件著作权登记证书》；
* P! d1 q! z/ I6 r （7）产品外观小巧，安装方便，易于集成； ; P6 d% _- S, M5 Q5 e
（8）RS-485数据接口，可自定义通讯协议； , Z j) Q4 n# ]6 S; U) @6 U
（9）非接触的测量方式，不受污水腐蚀及泥沙影响，易于维护，操作简单；
5 N( S F6 Q* l ^' r, F 技术参数
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" u$ j/ z( n9 q  作者/于欣路 编辑/石真真 1 @1 F4 M' J- e8 O6 X/ I8 l& i3 J
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