为水电站进行日常“体检”

集“浮游—爬行”双模态为一体

采用多传感器融合的水下定位技术

比传统检测方式节约数百万元

做出创新成果并推广到全国

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这个可直接下水作业的机器人，来自天府新区！

提供源源不断的电力，承担着防洪、灌溉等重要职责，水电站在我们的生活中扮演了越来越重要的角色。但对水电站的“体检”，尤其是大坝水下部分的检查，对水电站来说却是一笔不小的开支。“如位于四川省苍溪县的亭子口水电站，过去每次对大坝进行检查，就要耗资上千万元。”天府新区清华四川能源互联网研究院智能水电枢纽研究所所长李永龙说。

节约数百万元 大大改变传统手段

为此，李永龙与同事共同创新研发了一款水下机器人。它不但能提高为大坝“体检”的效率，还能极大降低检查的费用，“初步估算，使用我们的机器人能比传统检测方式节约数百万元。”

据了解，亭子口水利枢纽年设计清洁发电量30亿千瓦时，具备灌溉近300万亩农田，为200多万人供水的能力。同时，它还承担了拦沙减淤、梯级补偿、拦污净水等公益职能。“为了保证大坝正常运转，运营方需要不时对大坝进行巡检以及时发现问题。”李永龙说，传统巡检主要靠人工下水和建设围堰，但这两种传统的巡检手段效率都不高，制约了枢纽的安全评估。

人工下水即让潜水员穿上潜水服到水底检查，但潜水员每天能在水下的作业时间非常有限，遇到水底淤泥厚时，检查精度也将受到很大影响；建设围堰的方式可将需要检测的部位积水提前抽干，但花费特别巨大。于是，在这一背景下，运营亭子口水电站的大唐公司与清华四川能源互联网研究院智能水电枢纽研究所达成合作，研发了一款可直接下水作业的机器人。“我们确定这一研发方向不单单是为了这一处水电站。”李永龙补充，我国作为水电大国，水库大坝数量已超过9万座，“水下结构的检测是所有大坝面临的共性问题，如果能在这一领域做出创新成果并推广到全国，很可能会创造一个规模很大的市场。”

采用多传感器融合的水下定位技术 水体浑浊也能实现表观缺陷巡检

原来，该水下机器人为“浮游—爬行”双模态水下巡检机器人，不仅能在水体底部贴地巡检，还能在水中浮游，灵活避开障碍物，“我们的机器人下潜水深能达到50米，并采用多传感器融合的水下定位技术。”李永龙说。据介绍，大坝一般在汛期后都会进行必要的检查，但此时水体浑浊，机器人下水后如何“看”清楚大坝情况就成为李永龙和同事们遇到的第一个难题。同时，运营一段时间后，大坝的水底部分往往会覆盖一层厚厚的淤泥，如何排开它们以观测大坝也是一个需要解决的问题。身处公园城市“首提地”天府新区，结合处处都是生态绿以及“科技创新策源”的理念，为科研工作者攻坚克难赋予了更多灵感。清华四川能源互联网研究院组建了以陈永灿教授为首席科学家的智慧水电与流域安全研究中心，围绕清洁低碳能源方向设立四个研究所，智能水电枢纽研究所便是其中面向水电安全的主力军，研发团队涵盖电子信息、水利工程等领域的人才。

在这一过程中，团队成员自行设计图纸，自行在机器人实验室组装机器人并实验改进，最终花费近2年时间将机器人研发成功。“经过不断迭代，我们最后采用的是排淤、水体置换、观测一体化的设计方案——只要水底淤泥厚度不超过30厘米，即使水体非常浑浊，我们也能实现表观缺陷巡检，精度达到毫米级。这款机器人不仅成功帮助亭子口水电站实现高效检查，还获得日内瓦国际发明展金奖。”李永龙说。目前，清华四川能源互联网研究院相关团队正在对机器人进行进一步优化，希望在增加机器人可应用大坝种类的同时，增加其直接修复坝体的功能。“当前，我们已初步实现研发成果的转化，如果进一步实现机器人的标准化生产和规模化生产，并力争实现其产业化，助力科技成果加速转化，更好的实现高质量发展。”李永龙说。（记者 刘倩婷）

编辑：邓莎

版面编辑：邓海燕

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