|
1 K0 x1 o. s* p* B* [ 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等提供基本信息和科学的决策依据。
8 J& @' {+ ?5 S
1 h- [1 ] H) Z/ o2 P8 } 而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。
+ A3 O) M* i" \2 z! q. B* ~7 ` 
6 c5 b: {; I$ n- P 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。 ! M- {1 m5 [1 H' F, O* e
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。
/ [4 _1 W9 ^1 P$ B8 A2 P 合众思壮UB115搭载ADCP系统组成
( H! h1 L% H6 m( A* Y" O7 [ 
4 x7 s% v3 T7 H( C4 ?1 z
: h8 i( s# Q" i$ C4 T0 I+ j: `0 n' Z
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。
5 K- [1 o7 f- X 
# f( Y0 L& J# T1 |1 ~$ Z& G 项目应用 & B/ {; n2 g, M1 l
1 O3 m5 Z4 x4 y) \4 ~! t& ?% X Project Application
, R* s! P0 r: r/ X 项目地点：广西壮族自治区某水文站 ; N% p5 {* J1 J% Z9 v: d" Y
项目设备 7 g3 Z! [: E& }$ O P3 w. g
：合众思壮UB115无人船+ADCP
& I- I. ]* U/ o 项目要求& A0 Y5 r, q0 z" O
：采集河道断面流速流量数据，船速小于流速，速度均匀横渡 % r) @* p5 F$ a4 F
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。
; s% ~: H* Q; O& Y2 [ 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( I/ s7 s4 | 
! n9 |$ ~: [( b& z, l' J! i! i6 j
测验数据 - @; ]/ K% @% [2 {3 C: v
, E! j n- W$ L6 o5 o: F0 }( ?8 P
) n% w* X7 ~3 ^" g3 c: p2 y% { 优势总结
5 v& i6 T' E: M) H
* R+ l+ F, C3 C Summary of Advantages
/ H6 B0 H+ x# ~" c' g 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：
3 b. y! s% p. [% V" y2 _! V2 s5 L: e' m1 t9 m' q
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。
8 p- Z8 L) S' C2 h 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。 6 F8 n. c( A S5 _: O
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。 9 c$ T; H* Y3 E
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。 & a, q' x/ `5 v8 q2 b' t% |* q
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。 3 u, y H0 l7 R( K1 W+ B
1 {) k* {: R$ }' k
▲无人船走航测量示意图
( F: h! z, p8 ^4 \! H8 Z) [$ e1 { 
! U6 O; h/ k, B' N# e9 w/ R, @ 作者 |武汉空间 吴迪
Q s; c/ {0 b2 C: ]' i 
7 R3 C/ h, r9 ^% Z- z
编辑 | 王维璟 校对 | 李心玉 : T- P6 g+ Y: @0 z
* 温馨提醒 *
$ a5 S- D( c4 E/ k: ] J/ L4 k 凡本公众平台原创文章，版权均属航空港投资集团。
6 D$ S, |% {. m. r8 e# a 未经授权，禁止转载。
8 K1 `- h( T; V 其他公众号和媒体如需转载，请联系取得授权。
, }9 K5 a/ S7 H! V' t( j& X 转载请注明来源：航空港投资集团(ID：Henanhkgtouzi）
1 k: Z) E/ y. v' g) z; w2 I3 p0 X0 x; {* u9 f; s
. E- H* e- ^3 Z# I$ h+ { G7 m. X
# M1 B7 b% v) q E4 m9 Y/ K( P% L3 b) V; r
| 
