Aalto-yliopisto tilasi Masinotekilta ADCP-laitteiston virtavesimittauksiin

Masinotek on toimittanut kesän 2025 lopulla Aalto Yliopiston Vesi- ja ympäristötekniikan osastolle veden virtaamaprofiilia mittaavan ADCP laitekokonaisuuden (Acoustic Doppler Current Profiler). Systeemillä pystytään mitaamaan tarkasti veden virtausprofiili erilaisissa kanavissa ja etenkin leveillä jokialueilla. Mittaus perustuu doppler-ilmiötä hyödyntävään mittauspäähän, jossa on useita ultraääniantureita. Masinotekin toimituskokonaisuuteen kuuluu myös kauko-ohjattu mittauslautta sekä tämän sijantipaikan määrittävä tarkka satelliittikorjattu RTK GNSS -laitteisto. Hanke avaa Masinotekille uusia markkinoita jokien ja virtavesien virtaamamittauksissa ja ympäristöliiketoiminnassa.

ADCP-laitteisto Yhdysvalloista Teledyne Inc -yhtiöltä

Maailmassa on vain muutama ADCP-laitteistoja valmistava yritys. Masinotekin kumppanina hankkeessa toimii Teledyne, joka on alan johtava valmistaja. Teledyne on toimittanut satoja ADCP-laitteistoja ympäri maailmaa paikallisten ympäristömittauksiin erikoistuneiden toimittajiensa kautta. Masinotekiin Teledyne otti yhteyttä saatuaan Aallon julkaiseman tarjouskyselyn. Teledyne arvosti kumppanivalinnassaan Masinotekin pitkää kokemusta virtavesien mittausjärjestelmien toimittamisesta sekä läheisiä suhteita suomalaisiin ja pohjoismaalaisiin tutkimuslaitoksiin. Lisäksi taustalla oli jo aiemmin aloitettu kaupallinen yhteistyö Teledynen tytäryhtiöiden doppler-pohjaisten virtausmittareiden osalta.

ADCP yhdistettynä kauko-ohjattuun Drone-mittauslauttaan

Teledynen ADCP -laitteisto pystyy mittaamaan tarkasti virtaamaa eri syvyyksiltä. Maksimissaan Aalto-yliopistolle toimitettu laitteisto pystyy määrittelemään joen poikkisuuntaisen virtausprofiilin 40 m syvyydelle saakka. Tällaisessa syvyydessä ADCP mittaa virtaaman jopa 18 eri syvyydeltä yhdellä mittauskerralla. Joen poikkisuunnassa voidaan mittauksia tehdä minimissään 15 sekunnin taajuudella. Masinotek toimitti ADCP-mittalaitteen lisäksi myös erillisenä toimituksena mittauslautan, johon ADCP-kiinnnitetään niin, että ultraäänianturit osoittavat mittauslautan keskellä olevan reiän läpi alaspäin. Mittauslautta on vakaa, mutta riittävän pieni, jotta sitä voidaan helposti kääntää vedessä ja toisaalta kuljettaa jopa henkilöautolla. Mittauslautta toimii kuten drooni eli se on varustettu akuilla virroitetuilla potkureilla ja sitä voidaan ohjata rannalta käsin kauko-ohjainpaneelilla.

Mittauslautta saa tarkan sijaintitiedon RTK GNSS -satelliittipaikannuksesta

Jotta lautan sijaintitieto ja tätä kautta virtaamprofiilin mittauspaikat tiedettäisiin tarkasti, mitataan mittauslautan ja ADCP:n sijantia sekä lautan GPS-satelliittipaikantimen että maalle sijoitettavan RTK-laitteiston (Real-Time Kinematic) avulla. RTK:ta käytetään yksittäisten satelliittipaikantimien sijainnin tarkentamiseen ja sillä pystytään määrittelemään RTK-aseman sijanti lähes 1 cm tarkkuudella. Maa-asemalla oleva RTK synkronoi koko ajan UHF-radiotaajuudella lautan mittaaman oman satelliittipaikantimen ja oman korjatun tarkan sijaintipaikan tietoja. Laskennan kautta saatu lautan tarkka sijaintitieto välittyy ADCP:n analysointiohjelmistolle, joka nauhoittaa koko ajan sekä lautan RTK:lla seurattavaa sijaintia että ADCP:n mittaamia virtaamatietoja lautan ajoreitillä. Lopputuloksena saadaan jo heti kentällä kenttätietokoneen ruudulla tarkat tiedot virtaamista eri pisteissä ja syvyyksillä.

Jokien virtaamatiedoista määritellään purkautumiskäyrät ja kokonaisvirtaama

ADCP-mittalaitteella tehty virtaaman luotaus on käytännössä tarkin mahdollinen nykyajan tapa määritellä veden virtausprofiili etenkin isommilla jokileveyksillä. ADCP:n virtausprofiileista määritellään ohjelmallisesti ns. purkautumiskäyrä, joka käytännössä kertoo keskimääräisen veden virtaaman tietyllä veden pinnankorkeudella. Kun samasta virtavesipaikasta kerätään ADCP-ajoilla useiden eri pinnankorkeusaikojen virtausprofiilit, voidaan purkautumiskaavoja käyttää sitten jatkuvatoimisilla mittausasemilla, joilla mitataan esimerkiksi veden pinnankorkeutta paineanturitekniikalla. Kun näiden pinnankorkeusasemien data kerätään Masinotekin kehittämään EMMI-järjestelmään ja lisätään siihen ADCP-mittauksilla tuotetut purkautumiskäyrien yhtälöt, saadaan EMMIn Johdettujen tulosten -ominaisuudella laskettua tarkat virtaamamäärät jatkuvatoimisesti, vaikka varsinainen automaattimittaus perustuukin raakamittausdatana vain vesistön pinnankorkeuden tietoja.

Masinotekilta useita erilaisia Doppeler-mittalaitteita

ADCP-laitteet edustavat monipuolisuudessan huippua virtausmittaustekniikoissa. Niillä voidaan Aalto-yliopiston tyyppisen hankkeen lisäksi mitata virtaamaa myös meren tai järven pohjasta. Tähän tarvitaan hieman erilainen ADCP-laitemalli, myös Masinotekin laitevalikoimana kuuluva, joka sijoitetaan vesistön pohjalle ja joka mittaa virtaamia ylöspäin suunnatuilla antureilla. Näiden lisäksi Masinotek toimittaa samalla tavalla virtaamamittaustarpeisiin Doppler-ilmiöön pohjautuvia yhden mittauspään sisältäviä antureita, jotka voidaan asentaa myös pienemmän uoman tai vaikka hulevesikanavan pohjalle. Nämä ADCP-monianturitekniikkaan verrattuna suhteellisen edulliset anturit voivat mitata veden virtaamaa myös jään alta. Mikäli jää ei ole esteenä, esimerkiksi hulevesi- tai jäähdytysvesikanaaleissa, voi Masinotek toimittaa virtaaman mittaukseen myös veden päälle asennettavan veden nopeutta ja samanaikaisesti veden pinnankorkeutta mittaavan mikroaaltotutkan.

Lue lisää aiheesta: emmi pinnankorkeus virtaama vesiensuojelu vesistökunnostus jatkuvatoiminen ympäristömonitorointi vesimäärä