[發明專利]一種無人船流速流量測量系統

有效

• 申請號: 202010859829.2
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112113611B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 杜永超;鐘華友;周武;袁麗麗;盧翔;樊波;周芷安
• 申請（專利權）人: 深圳市國藝園林建設有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;B63B35/00
• 代理公司: 深圳冀深知識產權代理有限公司 44597
• 代理人: 蔡鵬娟

本發明涉及無人船監測的技術領域，提出了一種無人船流速流量測量系統，通過在船體上布置用于提供縱橫方向的水體過流通道的量測管路，在量測管路上設置流量計從而實現了船體在浸沒深度內相對河湖水體的流速流量的直接測量，通過在船體上設置用于獲取船體實時位置信息的差分GPS模塊從而實現了河湖水體表面流速的間接測量，通過在船體上設置用于探測感知斷面水深的聲吶探測傳感器從而實現了河流斷面流量的估算測量。本發明的上述方案基于量測管路能夠實現表層盲區的流速流量精確測量，可為實時調整船體供能模塊的能量輸出和舵機方向提供定量化依據，從而能夠有效提升無人船控制系統的動作響應精度，可直接服務于具有相應精度要求的水文業務工作。

技術領域

本發明涉及無人船監測的技術領域，更具體地說，是涉及一種無人船流速流量測量系統。

背景技術

無人船是一種可以無需遙控控制，借助精確衛星定位和自身傳感即可按照預設任務在水面航行的全自動水面機器人，英文縮寫為USV(unmanned surface vessel)，其融合了船舶、通信、自動化、機器人控制、遠程監控、網絡化系統、信息處理、運動控制等專業技術，可實現自主規劃、自主導航、自主環境感知、智能避障、遠距離通信、模式識別、視頻實時傳輸和網絡化監控等功能。ADCP(聲學多普勒流速剖面儀)是目前被廣泛使用于海洋、河口的流場結構調查和流速流量測驗的儀器，利用聲學多普勒效應原理進行流速測量，能直接測出斷面的流速剖面，基于ADCP的無人船流速測量設備，減少了常規人工測驗的時間，降低了工作強度，被廣泛應用于海洋、河口的流場結構調查和流速流量測驗。然而，現有的基于ADCP的無人船流速測量系統通常會存在測量盲區，常見的如頂部盲區，頂部盲區又稱為表層盲區,通常由三方面原因造成:一是因測量探頭入水后,探頭無法施測其以上部分的水體流量產生的盲區；二是換能器電陶瓷片發射聲波后,壓電陶瓷片會產生余震壓，要等到余震衰減掉后壓電陶瓷片才能夠正常接收回波信號，余震衰減需要一點時間，這個時間乘以聲速即為聲學多普勒流速儀的盲區；三是連續發送的聲波脈沖與脈沖之間有一定的距離,大約為二分之一單元深度。頂部盲區通常為無人船浸沒深度范圍的深度區域，針對頂部盲區通常通過軟件來進行估算，存在一定的測量誤差，從而影響無人船控制系統的動作響應精度，最終影響有相應精度要求的水文業務工作。因此，如何實現待測水體表層盲區的流速流量精確測量，有效提升無人船控制系統的動作響應精度成為需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無人船流速流量測量系統，旨在解決現有技術中如何實現待測水體表層盲區的流速流量精確測量的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種無人船流速流量測量系統，安裝在船體上，包括設于所述船體內的船載控制模塊，分別與所述船載控制模塊電性連接的供能模塊、數據采集模塊、通信模塊，以及與所述通信模塊連通的遠程控制模塊，其特征在于，所述數據采集模塊包括布置于所述船體上用于提供縱橫方向的水體過流通道的量測管路，設置于所述量測管路上的流量計，設置于所述船體上用于獲取所述船體實時位置信息的差分GPS模塊，以及設置于所述船體上用于探測感知斷面水深的聲吶探測傳感器。

進一步地，所述量測管路包括縱向管路和橫向管路，所述縱向管路沿所述船體軸線方向分別布置于所述船體左右兩側，所述橫向管路沿垂直于所述船體船軸線方向分別布置于所述船體首尾兩側，所述縱向管路和所述橫向管路均布置于所述船體吃水線以下位置，且所述縱向管路與所述橫向管路均分別與河湖水體聯通。

進一步地，所述縱向管路沿所述船體側板的外側并緊靠所述船體的船肋呈流線型布置。

進一步地，所述橫向管路垂直于所述船體的軸線方向穿過所述船體的側板布置。

進一步地，所述供能模塊包括蓄電池模塊和燃油模塊，所述船體內部沿首尾方向依次設置密封艙，用于容納所述船載控制模塊的控制艙，用于容納所述聲吶探測傳感器的工作艙，用于容納所述蓄電池模塊的電池艙以及用于容納所述燃油模塊的動力艙。