走航式聲學多普勒流速儀研究范文

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《黑龍江水利科技雜志》2014年第七期

1設備兼容性實驗

硬件連接當ADCP無法測得河底深度并利用底跟蹤模式測得測船速度時，需要外接測深儀和GPS得到深度和速度數據。因此，驗證ADCP與外接設備的通訊能力是分必要的，結合黑龍江省水文局現有設備，將高頻、低頻ADCP和GPS、測深儀設備分別進行數據通訊實驗。數據通訊試驗內容包括數據傳輸和測量精度2個方面。測流設備、GPS和測深儀分別通過RS232接口與電腦連接。試驗以高頻ADCP和低頻ADCP為核心設備分兩組進行，分別連接GPS設備和測深設備［4］。GPS設備可以為RiverSurveyor程序(高頻ADCP設備測量程序)和WinRiver程序(低頻ADCP測量程序)提供航線信息，包括位置、速度和時間等信息，程序可以計算出測船航行的速度和方向。測量程序具備連接外置GPS的功能，GPS設備可以與高頻ADCP和低頻ADCP設備協同工作。回聲測深儀可以為測量程序提供水深數據，程序中同樣具備外置測深儀的連接功能。通過設置通訊參數，ADCP與GPS和測深儀可以進行數據通訊，數據格式滿足測流軟件計算要求。ADCP與GPS和測深儀設備連接參數見表2。通過連接試驗，高頻ADCP和低頻ADCP均可以與兩種GPS設備和測深設備進行通訊，GPS數據能夠實時發出，信號質量穩定，傳輸速度正常，可以為測量程序提供有效數據。

在完成數據傳輸試驗的基礎上進行測量精度試驗。GPS設備可以提供3種測量模式分別提供導航模式，差分模式和RTK模式，即米級、分米級和厘米級精度。根據《聲學多普勒流量測驗規范》(SL337—2006)要求，外接GPS提供的數據精度不能低于差分精度，也就是說差分模式和RTK模式的數據精度才能滿足ADCP測流要求。ADCP與GPS數據通訊精度測試結果表3。由表3可知，導航模式下的數據精度不能滿足ADCP測流要求，天寶GPS不具備接收靜止衛星差分信號的功能，同樣不能測流要求;徠卡和南方GPS的主機能夠接收靜止衛星發送的差分信號，因此滿足測流要求，3個品牌GPS在RTK模式下的數據精度同樣可以滿足測流要求［5］。

2設備組合比測分析

比測實驗分兩組進行，第一組是高頻ADCP與天寶GPS連接，ADCP采用底跟蹤模式，GPS采用RTK模式;第二組是低頻ADCP與徠卡GPS連接，ADCP采用底跟蹤模式，GPS采用差分模式。第一組實驗結果見表4，第二組實驗結果見表5，兩組比測實驗數據結果見表6。通過比測實驗數據可知，通過外接GPS獲得船速能夠對存在走底現象造成的流量數據偏小的情況能夠進行修正。由于試驗樣本數量不足，只能定性分析測流數據，不能得出確定具體修正數據。因此還需要進行大量的實驗進行分析。

3結語

結合高頻ADCP和低頻ADCP外接GPS比測試驗的結果可以看出以下3點:1)在存在走底現象的測驗斷面，高頻設備與低頻設備均會受到走底現象的干擾，導致測量結果偏小，但低頻設備對走低現象適應性更好，在沒有其他設備輔助的情況下，可以選擇低頻設備減少測驗誤差。2)外接GPS設備后，能夠對測量結果進行一定的修正，由于試驗樣本數量不足，僅能進行定性說明可以修正。3)對于不同的水位基、水沙關系、水位流量關系和斷面沖淤情況，還需要進行大量、詳細的比測試驗，才能夠準確修正走底現在帶來的測量誤差，提高ADCP測驗準確性。

作者：李世強單位：黑龍江省水文局