|
/ v2 l2 o$ S+ a" 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。 0 i/ G" v- t- A0 x$ C0 R2 f0 \
, b+ X2 ^: t; ~/ n+ x: ^: U# A. b
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。 5 l+ \; D* w( Z( U' {
3 m& W: v- t% ]8 O+ ^ 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。 / z: w, j2 t$ ` t0 Q* c
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。
+ r# w4 I0 P3 p5 b# e 合众思壮UB115搭载ADCP系统组成
, i9 l* Y- A- o( f h 
/ m+ \0 d% d4 o/ k4 b+ a" z$ } 
1 }& |& n% i+ W2 P4 A; R3 X 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。
3 C+ Z- H2 M) P! ]! n 
. D0 b( O# B9 P. K( I$ j
项目应用
# x+ L: P. o$ Z6 L+ S3 G
) d3 E5 B9 P3 ?; `, J
Project Application
! ?* R# ~ n1 [ 项目地点：广西壮族自治区某水文站
; b! }; w# u6 R& n 项目设备 + P3 {- A P6 Y0 D$ n) B- G, k
：合众思壮UB115无人船+ADCP
6 o) Q1 W- X5 c5 h p+ j& ^* S 项目要求/ _$ Q) E( ?% C7 O2 s
：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 D- G# D4 q0 x 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。
5 ?2 h# O0 L% {* u 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。 2 C; y' Q9 I/ t0 p4 g
. E- j* C( ~: B8 I+ O6 B, U
测验数据
6 r9 o+ ~. s, [$ z; k$ b3 ^+ w. Y$ M j* N+ u
1 S! X# a" E) f: t+ t8 I' U+ U: ?& i
优势总结
- B! ]. Q6 i% Y
! L5 u/ D! z' x5 {
Summary of Advantages 4 u; r0 G& ?' R) ~1 M
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：
/ @9 z1 R1 F1 J: `* G) J
( ~" V$ T% g" d4 C% d$ a6 t3 |: V 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。
7 O6 ^$ K* n. \% w$ F. z4 c: J 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。
( Q! ^* v! a$ @/ w5 X" r. Q 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。
" i! }# g2 S% U7 o/ |6 y 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。
$ V5 x- s3 t/ c3 f 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。 1 s* A0 ]$ X$ R- b% g) A5 W
- Z* {+ O+ W) J% ?; K" p ▲无人船走航测量示意图 4 L" u# I- W0 j7 {0 `
* e4 ^, d3 [8 Y! y0 F7 B* z/ K
作者 |武汉空间 吴迪 , z0 n) F) A8 E: [- Z
5 k" D) e5 V4 E0 N- J( G7 ~
编辑 | 王维璟 校对 | 李心玉 7 n1 u' [( G* n. R; R3 g
* 温馨提醒 * / d3 W& j9 ]# H5 H4 u
凡本公众平台原创文章，版权均属航空港投资集团。 . s* H7 }& B: U8 A( V! y
未经授权，禁止转载。
2 `. y5 S7 W- Q8 T8 J2 m 其他公众号和媒体如需转载，请联系取得授权。 0 |; v" i$ Y* |: A/ r( L" R; j6 S
转载请注明来源：航空港投资集团(ID：Henanhkgtouzi）
7 f7 m+ N( d, B% n
! W; Y- {4 E+ e, d/ Y, i
1 i( A s, [/ l8 A0 |
" g" U1 i# E7 r1 q9 W" ^
3 D `: R2 k* k7 b) r8 G" s | 
