水下机器人在水利水电工程检测中的应用研究

陆兴祥

贵州聚诚鑫源建设工程有限公司 贵州贵阳 550000

1 水下机器人的基本概述

水下机器人是水下潜水器的形象化称呼。虽然被称为“机器人”，但是实际上水下机器人的形状并不是与人类相似，而是它的功能具有智能化的特点，可以代替人来完成水下设备的检查工作[1]。与此同时，水下机器人还可以长时间地在水中进行作业，即使是面对大范围和大深度的情况，水下机器人也可以很好地发挥作用。在作业的过程当中，水下机器人会与水面支持系统保持联系，为人们提供水下设备的相关信息。当前在水利水电工程当中所使用的水下机器人主要包括有缆型和无缆型这两种，前者又被称为遥控型水下机器人，后者则被称为智能型水下机器人。目前最为常用的是有缆型水下机器人，它在作业的过程当中可以依靠母船来源源不断地获取能源，使其能够长时间地保持在水下工作的状态。在使用的过程当中，人们还为其安装了机械手等工具，这使它的使用效果得到了更为充分地发挥。

2 水下机器人在水利水电工程检测中的应用

2.1 对大坝渗漏点的检测

当前，我国水利水电工程所修建的大坝主要以钢筋混凝土材料为主，是一种面板堆石坝。在对该石坝进行检测的过程当中，水下机器人主要是对其渗漏点进行定位，了解渗漏点的具体位置和渗漏情况。通常来说，水利水电工程的大坝库区主要以清水环境为主，使用的水下机器人则主要是有缆型设备。在检测的过程当中，操作人员需要现制定周密的检测计划，制定监测报告，然后对水下机器人进行遥控，使其对水利水电工程存在缺陷的部位进行分区域地排查。在这个过程当中，水下机器人会结合水下多波束声呐来形成相应的图像，并将高清的视频通过相应的设备传输到岸上的系统当中。与其他检测方式相比，水下机器人在对大坝渗漏点进行检测的时候，具有安全性高、信息采集准确等优点。

2.2 对水闸底板缺陷的检测

水利水电工程当中所使用的水闸通常是由闸室和上下游两个连接段所共同构成的。这其中，闸室是主体部分，而在闸室当中底板是基础，它的功能是将整个闸室上部结构的重量和荷载量传递给地基，同时还可以防止渗漏和防止被冲击。在使用水下机器人对水闸底板的缺陷进行检查之前，操作人员要向对水利水电工程的水闸设计图、施工运营资料进行分析，了解水利水电工程在施工和运行过程当中的实际情况，从而为现场检测工作提供重要的指导。与此同时，在检测作业的过程当中，操作人员要先将闸门关闭，以此来使水质更加清晰，同时也使水流的速度更加缓慢，这样可以为水下机器人的运行创造一个良好的环境，有效提高作业的效率[2]。

2.3 对水下金属结构锈蚀情况的检测

在过去，人们对水利水电工程水下金属结构进行检测的过程当中会遇到各种问题。首先，水利水电工程水流比较快，即使是经验丰富的潜水员也无法开展相关的工作；其次，水利水电工程水下部分的金属结构通常比较复杂，难以发现其中的问题。而水下机器人的应用可以有效解决这两个问题。一方面，它可以通过自身的矢量推进系统来实现稳定，即使面对混乱的水流也能够做到随时悬停。另一方面，水下机器人还可以通过专业的方式对水下部位技术结构的数据和信息进行采集，这可以为整个水利水电工程的安全性评估提供重要的依据。

3 水下机器人在水利水电工程检测中的应用趋势

3.1 全自主水下机器人检查

ROV 遥控水下机器人需要由电缆与母船相连，电缆承担供能和通讯介质两项功能，根据检测深度实现电缆收放，细长的电缆悬在水下成为水下机器人最脆弱的部分，大大限制了机器人的工作半径和工作效率，在应用过程中往往出现线缆易缠绕及难以发现大坝渗漏点等问题。随着人工智能、控制技术的发展，基于AUV 技术的水利检测技术，将逐步完善，可以完全自主完成水下检测任务，无需人工干预，最大限度地提高了工作效率，以及缆绳带来的不便[3]。

3.2 水下维修

在漫湾水电站的工程实践中，已经采用水下浇筑混凝土的方法对水垫塘底板进行补强加固，并取得了良好的效果。随着水下机器人负载能力和本体稳定性的增强，操作结构的更加灵活，水下机器人将不但具备水下检测的功能，还将越来越多搭载各种机械手和水下工具，替代潜水员进行水下加固维修的工作，能够有效应对坝前淤积和发电站进水口拦污栅前杂物的清理工作、泄洪涵洞及闸门的密闭、泄洪检修闸门门槽的维修工作，进一步增强水利水电工程的运维水平。

4 结语

综上所述，遥控水下机器人对于水下大范围快速探测、细部结构检查、清水或浊水情况下检查等均有明显的技术优势。尤其是对大坝渗漏点、对水闸底板缺陷以及对水下金属结构式锈蚀情况可以进行有效检测，这对于保障水利水电工程的安全性和稳定性具有重要的意义。在未来，还将出现全自动的水下机器人，它们可以自主地完成水利水电工程的水下检测任务，同时进行水下维修。