[发明专利]一种无人船流速流量测量系统

说明书

本发明涉及无人船监测的技术领域，提出了一种无人船流速流量测量系统，通过在船体上布置用于提供纵横方向的水体过流通道的量测管路，在量测管路上设置流量计从而实现了船体在浸没深度内相对河湖水体的流速流量的直接测量，通过在船体上设置用于获取船体实时位置信息的差分GPS模块从而实现了河湖水体表面流速的间接测量，通过在船体上设置用于探测感知断面水深的声呐探测传感器从而实现了河流断面流量的估算测量。本发明的上述方案基于量测管路能够实现表层盲区的流速流量精确测量，可为实时调整船体供能模块的能量输出和舵机方向提供定量化依据，从而能够有效提升无人船控制系统的动作响应精度，可直接服务于具有相应精度要求的水文业务工作。

技术领域

本发明涉及无人船监测的技术领域，更具体地说，是涉及一种无人船流速流量测量系统。

背景技术

无人船是一种可以无需遥控控制，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人，英文缩写为USV(unmanned surface vessel)，其融合了船舶、通信、自动化、机器人控制、远程监控、网络化系统、信息处理、运动控制等专业技术，可实现自主规划、自主导航、自主环境感知、智能避障、远距离通信、模式识别、视频实时传输和网络化监控等功能。ADCP(声学多普勒流速剖面仪)是目前被广泛使用于海洋、河口的流场结构调查和流速流量测验的仪器，利用声学多普勒效应原理进行流速测量，能直接测出断面的流速剖面，基于ADCP的无人船流速测量设备，减少了常规人工测验的时间，降低了工作强度，被广泛应用于海洋、河口的流场结构调查和流速流量测验。然而，现有的基于ADCP的无人船流速测量系统通常会存在测量盲区，常见的如顶部盲区，顶部盲区又称为表层盲区,通常由三方面原因造成:一是因测量探头入水后,探头无法施测其以上部分的水体流量产生的盲区；二是换能器电陶瓷片发射声波后,压电陶瓷片会产生余震压，要等到余震衰减掉后压电陶瓷片才能够正常接收回波信号，余震衰减需要一点时间，这个时间乘以声速即为声学多普勒流速仪的盲区；三是连续发送的声波脉冲与脉冲之间有一定的距离,大约为二分之一单元深度。顶部盲区通常为无人船浸没深度范围的深度区域，针对顶部盲区通常通过软件来进行估算，存在一定的测量误差，从而影响无人船控制系统的动作响应精度，最终影响有相应精度要求的水文业务工作。因此，如何实现待测水体表层盲区的流速流量精确测量，有效提升无人船控制系统的动作响应精度成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人船流速流量测量系统，旨在解决现有技术中如何实现待测水体表层盲区的流速流量精确测量的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无人船流速流量测量系统，安装在船体上，包括设于所述船体内的船载控制模块，分别与所述船载控制模块电性连接的供能模块、数据采集模块、通信模块，以及与所述通信模块连通的远程控制模块，其特征在于，所述数据采集模块包括布置于所述船体上用于提供纵横方向的水体过流通道的量测管路，设置于所述量测管路上的流量计，设置于所述船体上用于获取所述船体实时位置信息的差分GPS模块，以及设置于所述船体上用于探测感知断面水深的声呐探测传感器。

进一步地，所述量测管路包括纵向管路和横向管路，所述纵向管路沿所述船体轴线方向分别布置于所述船体左右两侧，所述横向管路沿垂直于所述船体船轴线方向分别布置于所述船体首尾两侧，所述纵向管路和所述横向管路均布置于所述船体吃水线以下位置，且所述纵向管路与所述横向管路均分别与河湖水体联通。

进一步地，所述纵向管路沿所述船体侧板的外侧并紧靠所述船体的船肋呈流线型布置。

进一步地，所述横向管路垂直于所述船体的轴线方向穿过所述船体的侧板布置。

进一步地，所述供能模块包括蓄电池模块和燃油模块，所述船体内部沿首尾方向依次设置密封舱，用于容纳所述船载控制模块的控制舱，用于容纳所述声呐探测传感器的工作舱，用于容纳所述蓄电池模块的电池舱以及用于容纳所述燃油模块的动力舱。