案例分享丨合众思壮无人船搭载ADCP成功应用于广西某水文站
发布时间:2024/4/28 来源:合众思壮 阅读:1884
分享到:

  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,提供基本信息和科学的决策依据。

  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。

  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。

  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。

合众思壮UB115搭载ADCP系统组成

  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。

项目应用 Project Application

  项目地点:广西壮族自治区某水文站
  项目设备:合众思壮UB115无人船+ADCP
  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
  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。

  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。


测验数据

优势总结 Summary of Advantages

  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:
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。


▲无人船走航测量示意图