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萬山海域水下地形測繪

項目信息

 時間   2021年5月

 設備   L25海洋調查無人艇、Kongsberg EM2040P型淺水多波束條帶測深系統、海卓同創MS8200型多波束測深系統


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應用背景

南方海洋科學與工程廣東省實驗室(珠海)為了科學有效地測試無人船艇在海上的實際工作能力,海洋科考平臺以完成萬山海域地形測繪任務為導向,采用無人艇實施本次任務。

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圖 | L25海洋調查無人艇



項目概況

1、測區概況

萬山海域整體地勢較為平坦,整體趨勢呈現為西北部向東南部傾斜,水深由西北部約20m逐漸變化至東南部27m。海底表面地勢平坦,無明顯人工地貌體和其他障礙物,岸坡附近坡度陡峭。

2、測區設置

試驗海區為萬山群島中心區域。在東澳島、白瀝島、小萬山島、大萬山島四島之間水域進行多波束地形測量。

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圖 | 多波束測區海圖

3、集成方案

多波束測深系統分為水下換能器和水上甲板單元兩部分,水下換能器安裝于升降鰭下端,通過液壓泵驅動升降機構,實現多波束的入水工作和出水回收。工作時,保證船舶工作航速航行時換能器浸沒在水中,并能有效避免亂流和附面層氣泡的干擾;回收后,設備離開水面,降低設備掛碰風險。

多波束甲板單元安裝于水密設備艙內,換能器線纜通過水密穿艙件進入設備艙并接入主機,主機數據接口為TCP/IP協議,通過RJ45網口接入工控機內,通過遠程桌面的形式在遠端控制基站進行參數配置、數據采集及存儲。

4、作業概述

本次任務由2條L25海洋調查無人艇共同執行,各自獨立作業最后于測區中部匯合。通信系統天線使用全向天線,距海平面約8m,測量過程中由兩人分別負責監控兩條無人艇的航行狀態,一人負責監控多波束測深系統工作狀態,每天測量開始前與結束后各進行一次聲速剖面測量。整個作業任務完成順利。

本次任務共計完成多波束116條、總長約443km的測線,測量海域面積約16km2。

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圖 | 多波束測線圖

5、試驗結果分析

5月29日預報浪高達1.0m以上,海況達到3級,測線實時涌浪數據如下圖所示。選取無人艇29日的姿態曲線,對整體船姿進行評估。從橫搖曲線圖中可以看出,船體橫搖值基本低于10°,平均橫搖值為±5°內;測線縱搖曲線圖可看出,受涌浪影響,船體縱搖幅度較大,平均在±4°以內。多波束測深系統在工作中通常具有姿態補償功能,以Kongsberg EM2040P為例,其橫搖補償波束為±15°,縱搖補償波束為±10°。三級海況下的L25仍能保持較好的船體姿態,船體姿態較好滿足多波束測深系統的工作需求。

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圖 | 實時涌浪數據

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圖 | 三級海況橫搖曲線圖

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圖 | 三級海況縱搖曲線圖

試驗完成后,經過處理得到測繪成果圖。

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圖 | 測繪成果圖



應用結論

島礁周邊水域處于自建寬帶專網通信范圍內,采用無人艇單獨開展水下地形測量,人員無需租船出海。在三級海況下,海洋調查無人艇仍可保持較好的航行姿態,滿足多波束測深系統的作業要求。單個測量隊伍使用單臺岸基基站即可實現多條無人艇測繪任務布置與監控,成倍提高作業效率。海洋調查無人艇作為智能化水面移動平臺,為海島調查與開發提供經濟高效的全新手段。


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