无人机水文测流的的系统组成

一、系统概述

水流是水文测量中极其重要的一个要素，观测水流的目的在于掌握它的特性，研究它在时间上的变化和空间上的分布，经过分析研究找出其活动规律。观测水流的方法很多，其中方便可靠的是使用各种不同的水文测流仪器。

目前，水文行业的测流方式主要包括定点测流与不定点巡测。定点测流的方式仅限于特定位置的点式测量具有极大的局限性，不定点巡测的方式只能在桥上、岸边进行，对于河流较宽、流域面积广、水体流速高的河流很难进行精细的测流。特别是有泥石流灾害发生的地区，测流难度极高，目前尚没有合适的设备进行准确的水文数据采集。

二、系统简介

无人机以其灵活、便捷的工作方式，结合以需求为导向、创新服务的要求，在水文测验应急要求更快、环境恶劣的条件下，可实现降低人工测量的危险系数，提高工作效率及测量精度等优点。

三、系统组成

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系统由以下几个部分：

1. 无人机：用于挂载雷达流速仪、无线摄像头等设备。

2. 稳定云台：可以调整雷达流速仪的姿态，使其符合雷达流速仪测流的安装要求。

3. 雷达流速仪：利用多普勒效应，测流水体表面的流速。

4. 电台通信系统：用于传输无人机控制指令和相关挂载设备的信息。

5. 地面控制系统：用于发送指令和接收无人机等装置的相关数据。

6. 供电系统：给整套系统供电。

四、系统传输的框图

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五、功能特点

1.智能航线规划，测试点上空悬停

2.自主飞行，无需缆道，减少建设成本

3.“增稳云台”最大程度减少风力和机身震动对测流精度的影响

4.多垂线测流，符合水文规范

5.测速数据无线传输至地面控制终端

6.配套测流软件自动生成流量报表操作简单，

7.适用于应急测流

8.测流地点灵活选择。

六、主要设备

雷达流速仪

DX-LLX-1是一款雷达式测流产品，采用多普勒雷达测速原理，对水流的表面流速进行探测，微波雷达不受温度梯度、压力、空气密度、风或其他气象环境条件的影响，可全天候全天时稳定工作。同时，雷达可以设置不同发射频率，在多点近距离探测时，可有效地避免相邻产品的雷达波束互扰影响。另外，监测系统或单位可根据探测获得的速度值（多点测量），加之河道断面几何形状信息等，对天然河流/城市河流、渠/涵/管道剖面水流量进行测定。

产品特点

●内置进口雷达探测模块。

●CW平面微带雷达非接触式探测，不受气候、泥沙及漂浮物影响。

●快速精确测量，数据输出稳定，且适用于洪水期高流速环境。

●天线发射频率灵活可调，能有效避免多个产品相互干扰。

●可设定多种数据通讯接口，方便用户系统对接。

●测量运行和休眠模式相结合，节能降耗。

●防内部结露、防水、防雷设计，适用于各种野外环境。

●外观小巧，安装方便、易维护。

产品应用

技术参数：

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测量范围：0.01-20m/s

测量精度：±0.01m/s

雷达垂直倾斜角修正：自动修正

流速方向识别：双向

雷达频率： 24GHz

有效距离：0-40m

供电范围：12 VDC

输出接口：RS485

功耗：＜1W

工作温度：-10-60℃

存储温度：-20-70℃

相当湿度：0-95%RH 防护等级：IP67

七、雷达流速仪测流原理

雷达流速仪是利用多普勒效应原理制成，工作时向水面发生电磁波，电磁波遇到运动的水面会发生散射，并构成回波，由于接收到的回波频率相对于发射频率发生一定偏移，由多普勒频率方程可求得水面流速，一个运动目标会在雷达传感器产生一个低频输出信号。这个信号的频率取决于移动速度,幅度取决于安装的距离，反射率和运动目标的尺寸大小。多普勒频率F和运动速度成正比关系。

八、雷达测流要求

流速仪在河流、渠道等水体上方（安装高度大于0.5m），沿水面夹角约45-60度方向，向水面发射雷达信号，反射回来的信号会被传感器接收，并通过分析计算转换为表面平均流速，在无人机上需要增加防震动装置，防止晃动对设备测量产生影响。

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