2021-09-01
CONTEXTE DU PROJET
Les rivières nourrissent la terre, maintiennent l'équilibre écologique et favorisent le développement agricole, mais si les changements dans le débit des principales rivières ne sont pas connus, des inondations ou des sécheresses peuvent se produire. Des grands fleuves aux petits ruisseaux, la surveillance de la vitesse et du débit a toujours été un casse-tête pour les mesures hydrographiques. Les premiers équipements représentatifs, tels que les courantomètres mécaniques, les courantomètres imprimés, les courantomètres électromagnétiques, etc., ne peuvent mesurer que la vitesse d'écoulement en un seul point et ne peuvent pas mesurer avec précision le débit transversal. L'émergence du profileur de vitesse à effet Doppler acoustique (ADCP), qui peut mesurer la vitesse de chaque couche de la section entière, affiche de manière plus intuitive et plus précise le débit des rivières, de sorte que les utilisateurs hydrologiques du monde entier l'apprécient.
UTILISATEURS POINTS DE PEINTURE
À l'heure actuelle, les méthodes utilisées par les utilisateurs hydrologiques traditionnels pour transporter l'ADCP afin de mesurer le débit transversal comprennent principalement le remorquage par téléphérique, le montage sur un bateau sans équipage, le remorquage par un trimaran, etc.
Par conséquent, les points problématiques peuvent être énumérés comme suit :
1. L'installation de l'équipement pour le remorquage dans un téléphérique est coûteuse et sa maintenance est compliquée.
2. Le bateau artificiel n'est pas flexible lorsqu'il transporte un ADCP pour mesurer le débit. La route le long de la section n'est souvent pas droite, ce qui entraîne des résultats de données médiocres et un danger pour les personnes dans les courants turbulents.
3. La perte des données de suivi au fond de l'ADCP entraîne l'absence de données de mesure du débit ; en outre, l'environnement peut facilement affecter la précision de la boussole.
Figure 1. L'Apache 4 USV termine l'étude hydrologique.
SOLUTION
L'APACHE 4, un USV autonome pour les levés hydrographiques, permet d'éviter les coûts de maintenance élevés liés au remorquage des poissons dans un téléphérique. Il est compact, facile à lancer et à manipuler sur le site de la mission, et fonctionne efficacement dans un environnement étroit. En outre, il peut être facilement transporté en voiture.
L'APACHE 4 a été intégré à un échosondeur à faisceau unique et à un ADCP pour compenser la perte des données de suivi du fond et du compas de l'ADCP, vulnérables aux conditions environnementales. Cet USV prend en charge une grande variété de systèmes ADCP disponibles sur le marché ; il offre une solution d'opération sans équipage avec un faible tirant d'eau, une grande précision de navigation et un vol stationnaire stable pour les hydrologues lorsqu'ils mesurent la vitesse d'écoulement et le débit de l'eau de la section courante.
L'USV APACHE 4 réunit le meilleur de la technologie de positionnement de haute précision et de contrôle automatisé de la navigation, conçu autour des habitudes de l'opérateur lorsqu'il effectue des mesures hydrographiques ADCP sur des sections transversales. Même lorsque des environnements obstrués peuvent dégrader le positionnement GNSS, le module GNSS+IMU interne continue de fournir une position et un cap fiables à l'ADCP et au contrôleur du pilote automatique. Par conséquent, l'APACHE 4 est une solution parfaite pour obtenir des mesures de débit et de vitesse de haute qualité dans des eaux où l'accès par bateau n'est pas possible.
CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES DE L'APACHE 4 USV POUR MENER À BIEN LE PROJET
ÉTAPES DE LA MISE EN ŒUVRE DU PROJET
1. INSTALLATION
Le trou d'installation de l'ADCP de 17 cm de diamètre est réservé au centre de gravité de la coque de l'USV et est compatible avec la plupart des ADCP disponibles sur le marché. Dans ce projet, APACHE 4 est équipé d'un échosondeur à simple faisceau D230 de CHCNAV et d'un ADCP RiverPro de Teledyne RD Instrument. Les utilisateurs peuvent donc les installer et les retirer rapidement sur le site.
La figure 2 montre l'installation de l'ADCP dans l'APAC. Installation de l'ADCP dans l'APACHE 4
2. PLANIFICATION DE LA MISSION
Une ligne aller-retour a été planifiée à l'avance dans le logiciel AutoPlanner le long de la section transversale de la rivière, qui serait l'itinéraire aller-retour suivi de manière autonome par l'USV APACHE 4 pour collecter les données de profondeur et de débit.
Figure 3. Itinéraire aller-retour planifié pour l'étude avec l'APACHE 4
3. OPÉRATION HYDROLOGIQUE AUTONOME
Dans ce projet, l'APACHE 4 transmet les données ADCP au logiciel de la station terrestre à terre via le réseau 4G. Après avoir configuré les données ADCP, le positionnement NMEA GPGGA, l'accès aux données d'orientation GPHDT et le réglage de la distance au rivage dans le logiciel WinRiver II, APACHE 4 est entré en mode de vol stationnaire au point fixe sur le rivage, et a été libéré après que l'ADCP ait collecté les données sur le rivage.
APACHE 4 a ensuite été équipé d'un échosondeur à simple faisceau D230 et d'un ADCP RiverPro pour naviguer automatiquement le long de la ligne de section transversale de la rivière prévue, et le logiciel a enregistré les données du profil d'écoulement transversal.
Figure 4. APACHE 4 recueille les données d'une étude.
4. COLLECTE DES DONNÉES
Dans ce projet, l'USV APACHE 4, équipé d'un ADCP RiverPro, a effectué deux allers-retours de mesure du débit transversal en seulement 20 minutes, réduisant le temps d'un seul aller-retour à 2 heures, ce qui a permis de réduire les ressources humaines à 2 personnes.
Figure 5. Données obtenues après la première mesure aller-retour
Figure 6. Données obtenues après la deuxième mesure d'aller-retour
5. RÉSUMÉ
L'erreur de comparaison du débit total des deux séries de mesures n'est que de 0,39 %, ce qui est bien meilleur que les 5 % requis par la spécification de précision de mesure du débit de ce projet.
Les utilisateurs ont fait l'éloge de la grande efficacité et de la grande précision d'APACHE 4.
CONCLUSION
L'exploitation de l'eau est l'une des industries les plus dangereuses aujourd'hui, où les facteurs humains sont à l'origine d'environ 70 % des accidents. Les applications intégrées de l'USV ont commencé à modifier les conditions de travail du personnel et des navires concernés. Le personnel est déjà partiellement transféré des bateaux vers la terre lorsque les bateaux sont équipés de capteurs intelligents pour naviguer de manière autonome. En conséquence, les coûts d'exploitation sont réduits et l'efficacité et la précision des mesures sont grandement améliorées.
L'APACHE 4, USV autonome de mesure du débit, résout les problèmes liés à la faible précision de la navigation et des mesures, à la courte distance de transmission des données, à la faible efficacité du travail et à l'estimation de la distance du débit à terre, qui sont si fréquents dans les études hydrologiques. Il répond aux exigences des spécifications de mesure et innove dans la manière dont nous effectuons les relevés hydrologiques.
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À propos de CHCNAV
CHC Navigation (CHCNAV) crée des solutions innovantes de navigation et de positionnement GNSS pour rendre le travail des clients plus efficace. Les produits et solutions de CHCNAV couvrent de nombreux secteurs tels que le géospatial, la construction, l'agriculture et la marine. Avec une présence dans le monde entier, des distributeurs dans plus de 120 pays et plus de 1 500 employés, CHC Navigation est aujourd'hui reconnue comme l'une des entreprises à la croissance la plus rapide dans le domaine des technologies géomatiques.
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