无人船搭载浅剖在潮间带极浅水登陆管道勘测的应用
2024-08-19
测试背景
本次测试位置选定于宁波某水陆交汇地带，该区域设有登陆管道掩埋，其深度范围介于2至4米之间。在潮汐影响下，涨潮时水深最深处可达3米，而落潮时则显露出广阔的滩涂。经过初期的详细对比，我们发现GeoScope200（以下简称GS200）设备，在采用原频200KHz进行数据采集时，其数据清晰度显著优于GeoScope100，因此更适宜于本次极浅水环境下的登陆管道勘测任务。鉴于此，我们决定采用HydroFrog 25型无人船作为平台，搭载GS200型浅地层剖面仪，以此验证无人船搭载浅剖系统在极浅水区域及浅滩环境中的作业可行性与有效性。
- 尺寸 2.5m*1.25m*0.7m
- 重量 45kg（含电池）
- 吃水 0.22米
- 有效载荷 45kg
- 最大航速 10节
- 经济航速 4-5节
- 续航时间 经济航速10小时,最大航速2小时
GS200参量阵浅剖
- 原频频率180-220 kHz
- 差频频率10-35 kHz
- 脉冲长度0.05-1ms
- 原频张角~3.8°
- 差频张角3.4-4°
- 原频声源级＞236dB/uPa@1m 200kHz
- 差频声源级＞194dB/uPa@1m 20kHz
- 距离分辨率 最优可达4cm
1. 在进行作业时，换能器需深入水下30厘米，且部分结构超出船体外部。该作业环境布满渔网，这些渔网存在高度风险，易与换能器及无人船的推进器发生缠绕现象。鉴于此，我们特选定上午10:00至下午13:30的时间段作为作业窗口，此时段内作业区域的水深维持在1至2米之间。然而，需要注意的是，这一适宜作业的时间窗口相对较短。
作业准备
根据实地勘察结果，我们决定在三个不同区域布设测线，测线之间的间距设定为20米，每条测线的长度介于60米至150米之间。随后，我们将这些测线数据导入无人船控制系统中，以确保后续操作的精确性和高效性。
• 将无人船转换至自动模式，随后无人船将依据预设的测线，以恒定的4节航速执行测量任务。
• 接下来，启动浅剖设备，并着手进行发射操作，同时精细调整频率、增益等相关参数以确保测量精度。
• 在整个过程中，需持续记录并收集所有关键数据。
为实现无人船工作站与地面工作站之间的通讯，我们采用网桥技术进行连接。通过此连接，地面工作站能够利用远程桌面访问功能，实现对无人船工作站的直接访问。这一措施使得监控人员能够实时监控浅剖采集软件的运行状态，并据此实时调节浅剖的相关参数，以确保数据采集的准确性和有效性。
数据分析
本次测试过程中，水深主要集中在1米左右。我们共布设了88根测线，实际完成了82根测线的作业，并成功获取了77个管线数据。随后，我们根据这些数据将管线位置进行了路径生成，具体路径如下所示：
总结在极浅水环境中，无人船搭载浅剖系统成功完成了预定任务，尽管过程中遭遇了缠绕、搁浅等挑战，但最终以圆满结束告终。本次测试覆盖了1.6公里的管线区域，所采集的位置数据、埋深信息及参考资料均表现出高度的一致性，从而有力地验证了GS200系统在极浅水作业条件下的可行性与可靠性。
此次极浅水作业不仅是对GS200系统性能的一次全面检验，更促使我们深入总结了以下关键结果：
1. 渔网等异物需要额外注意
宁波海域水体呈现浑浊状态，且近海区域散布着大量渔网、垃圾等异物。在无人船执行航行任务期间，由于未能及时发现并规避这些水体中的障碍物，导致推进器不幸被渔网缠绕。
针对此问题，我们特此宣布，翱飞科技正积极自主研发一款全新无轴推进器，旨在从根本上解决缠绕等潜在问题。该产品预计将于明年正式投放市场，我们相信其出色的性能将为用户带来更加稳定、高效的航行体验。在此期间，我们诚挚地邀请各位关注并支持翱飞科技的最新进展。
2. 设备结构
本次测试过程中，我们选用了GS200一体式换能器与HydroFrog25双体船作为测试设备。然而，在设备入水后，我们发现其产生了显著的阻力和水花现象，这一状况直接对后续的数据质量产生了不利影响。回顾之前的测试经验，特别是在太湖进行的一体式浅剖测试中，我们也观察到类似的现象，即由于设备入水深度较浅，导致船体后方产生了较大的水花，对测试结果的准确性构成了一定程度的干扰。
针对双体无人船的应用需求，我们强烈推荐采用分体式结构的浅剖系统。该系统的水下组件尺寸更为紧凑，且采用水滴型换能器结构设计，有效降低了水下运行时的阻力，并显著减少了气泡产生的可能性。此外，我们即将推出新款分体式200K型参量阵浅剖系统，该系统与HydroFrog系列双体船具有极高的适配性，能够为用户带来更加卓越的性能体验。敬请广大用户保持关注，期待新款产品的上市。
3. 防晒
当日作业之际，阳光炽烈，室外温度攀升至35℃以上。尽管如此，HydroFrog 25无人船展现出了卓越的耐高温性能，在烈日的炙烤下仍能保持稳定穿梭。这一成就的核心在于其船舱具备出色的隔热效能及内部集成的主动冷却系统，该系统有效地将核心发热部件的温度维持在约50℃，确保无人船在稳定的工作温度范围内运行。同时，在保证水密性的前提下，该系统还实现了对无人船供电系统及控制系统的有效冷却。
面对酷热的室外作业环境，且缺乏室内空调设施的条件下，OPT公司所推出的无人船移动工作仓成为了工作人员避暑的理想之选，并为船舶操控提供了安全可靠的空间。在此，我们先行展示这一移动部署方案的初步面貌，敬请期待不久的将来，在展会上与各位详尽分享其精彩之处。
