АО «ПРИН» Применение Apache 4 c акустическим доплеровским профилографом течений (ADCP)

Применение Apache 4 c акустическим доплеровским профилографом течений (ADCP)

# Apache
# Беспилотная аэрофотосъемка

Знания для профи

Новости и обновления

08.10.2021

Введение

Реки питают землю, поддерживают экологический баланс и способствуют развитию сельского хозяйства, отсутствие постоянного мониторинга потока основных рек могут привести к засухе или наводнениям. Исследование скорости потока является одной из основных проблем в мониторинге как крупных рек, так и небольших ручьев. Приборы, которые использовались ранее, такие как механические и электромагнитные измерители тока, печатные измерители тока и т. д. могут измерять только одноточечную скорость потока и не позволяют точно измерить поток в поперечном сечении. С появлением ADCP (акустический доплеровский измеритель течений), который позволяет измерить скорость каждого слоя водораздела, визуализация речного потока стала интуитивно понятной и точной, что сделало данный прибор популярным среди гидрологов по всему миру.

Проблемные моменты при использовании традиционных методов в гидрологии

В настоящее время одним из традиционных гидрологических методов использования ADCP для измерения расхода в поперечном сечении является метод буксировки: погружаемый модуль, закрепленный на буксируемом судне, буксировка тримарана без двигателя и т.д.

Основные проблемы при гидрологических изысканиях:

Конструкция и поддержка погружаемого модуля, закрепленного тросом для буксировки, являются дорогостоящими и сложны в управлении.
Использование управляемого судна не всегда гарантирует достаточную маневренность при использовании ADCP для измерений потока, маршрут вдоль разреза часто следует не по прямой, что приводит к некачественным результатам и опасности для экипажа при турбулентных течениях.
Потеря данных отслеживания дна с ADCP может привести к потере данных измерения расхода, на точность компаса также действуют окружающие условия.

Преимущества Apache 4

Автономный гидрографический комплекс Apache 4 позволяет избежать затрат на техническое обслуживание системы буксировки, а также обеспечивает гибкость в работах над узконаправленными задачами. Компактность данного устройства позволяет легко перемещаться по району исследований, обеспечивая безопасный запуск и транспортировку в автомобиле до района исследований.

Apache 4 поддерживает широкий ряд систем ADCP, доступных на рынке. Данный аппарат предлагает решение для беспилотной эксплуатации с мелкой осадкой и высокой точностью навигационного сигнала, а также стабильным следованием маршруту для гидрологов при измерении скорости водного потока и расхода в гидрологическом створе. Apache 4 оснащен однолучевым эхолотом и ADCP, с целью компенсации потери данных отслеживания дна с ADCP и уязвимостей компаса к помехам окружающей среды.

Автономное гидрологическое исследование с использованием ADCP на реке Хуанхэ

Для проведения гидрологических исследований на реке Хуанхэ использовался Apache 4, передача данных с ADCP на берег осуществлялась через мобильную связь 4G.

После настройки передачи данных с ADCP, протокола NMEA (GPGGA и GPHDT), установки расстояния до берега в программе WinRiver II, Apache 4 «зависает» на первой точке маршрута и продолжает съёмку в автоматическом режиме после получения данных с берега. Apache 4 оснащен одночастотным эхолотом D230 и акустическим доплеровским профилографом Teledyne RiverPro ADCP для автоматической съёмки по заданному створу, данные профиля потока в поперечном сечении записываются в программу.

Полученные данные

Измерения речного потока в поперечном сечении выполнялись в 2 цикла, которые заняли порядка 20 минут. Использование обычных методов для выполнения подобной задачи заняло бы 2 часа. Количество сотрудников уменьшено с 3-х до 1 специалиста.

Рис.1 Результаты измерений речного потока, 1 цикл

Рис.2 Результаты измерений речного потока, 2 цикл

Результаты съёмки речного потока

Сравнение двух циклов измерений потока показало, что погрешность измерений составила всего 0,39%, что гораздо лучше, чем допустимая погрешность для данного проекта в 5%. Высокая эффективность работы Apache 4 была по достоинству оценена заказчиками.

Рис.3 Результаты измерений речного потока в обе стороны прохождения маршрута

Заключение

На сегодняшний день гидрографические исследования являются одной из самых рискованных отраслей, 70% всех несчастных случаев связаны с человеческим фактором. Использование полностью автономных судов меняют представление о традиционных методах работы с применением моторных лодок.

Применения беспилотных водных аппаратов позволяет специалистам оставаться на берегу, в то время как дроны, оснащенные интеллектуальными датчиками выполняют работы в автоматическом режиме. Внедрением беспилотных технологий позволяет снизить эксплуатационные расходы на гидрографические изыскания при увеличении эффективности и точности измерений.

Автономный дрон Apache 4 для измерения расхода воды решает вопросы повышения точности навигации и измерений, недостаточного расстояния для передачи данных, низкой эффективности и оценки расхода воды на большом удалении от берега, а также необходимых спецификаций для измерения расхода на реках.

Автор статьи

Головченко Филипп

Руководитель направления беспилотных гидрографических аппаратов. Имеет практический опыт в науке и морях. Помогает заказчикам автоматизировать гидрографию и познать глубины вод.

Последние статьи автора:

Понравилась статья?
Оцените:

Всего оценок: 5