国网湖南电力公司自主研发水下巡检作业机器人

  6月底，湖南遭遇今年入汛以来范围最广、强度最大的降雨过程。此前，国网湖南省电力有限公司运用自主研发的水下巡检作业机器人“志浦号”完成了柘溪水电厂大坝裂缝检查及修补作业，助力大坝安全度汛。

  “志浦号”于今年3月研发成功，可实现误差在0.1米范围内的水下声学定位，用声学、光学仪器排查水下大坝混凝土及金属结构的安全风险隐患，完成水下渗漏点检测、水下堵漏作业及水下清理杂物等任务。

  水电厂不仅可为社会提供清洁能源，还能通过调节水位减少流域内洪涝和干旱灾害的影响。国网湖南电力水电分公司所属的柘溪、凤滩、东江水电厂分别是湖南资江、沅江、湘江三大流域重要的水利枢纽。

  三座水电厂分别始建于20世纪60至80年代，受限于当时的经济条件和技术水平，总体建设标准偏低。如今，水工建筑物日益老化，有几率存在裂缝、漏水、淘刷、空蚀等缺陷，影响水电厂安全运作。因此，对水工建筑物的检查和维护工作尤为重要。

  一直以来，水电厂水下巡检、修复工作主要靠专业潜水员完成，成本高、效率低、安全风险高、作业水深有限。为了全方位掌握水电厂设备、设施状态，2023年，湖南电科院、湖南水电公司申报了国网湖南电力科技项目“水电厂水工建筑物水下巡检及缺陷检验测试关键技术及应用”，与国内机器人领域头部企业组建联合攻关团队，共同研发水下巡检作业机器人，弥补人工潜水作业时间有限和巡检覆盖度不足的缺陷，提高水工建筑物检查维护工作质效。

  研发之初，攻关团队围绕智能水下巡检开展广泛调研，收集具体的作业需求，确定了水下巡检作业机器人整体研发思路：采用分离式设计，开发一款适用于复杂水下环境作业的平台，再为平台搭载多种作业装备。

  将多种作业装备集成在水下巡检作业平台上会使机器人重量增加，影响机器人运输及后期维护成本。因此，攻关团队注重轻量化设计，用横向支撑板、纵向侧板及双“人”字形支撑架等组装成整体架构，再在上面配置声呐、激光尺、超短基线定位系统、电工打磨工具等作业装备。

  同时，攻关团队结合实际需求，优化设计电子舱、作业底盘等部件，突破了自抗扰浮游动力系统及远程高稳态运动控制管理系统等关键技术，提高了机器人的抗流性和姿态自稳定性，使其可在3节(约1.54米/秒)以内的流速下可靠作业。

  “志浦号”研发成功后，于4月17日在东江水电厂上游水库首航，在10米至100米水深作业环境下开展了极限功率潜行、飞溅区及结构物附近抗扰、基本部件及作业工具功能测试等7项核心测试项目。测试结果为，“志浦号”各项功能达到设计要求。

  “以东江水电厂为例，以前，人工单次巡检通常要8至10个小时，还会受到天气的影响。而这台机器人2个小时就能够实现同样的工作任务。”湖南水电公司库坝中心主任陈石桥介绍。他从事水工专业20多年，熟悉水下巡检的流程与难度。“潜水员下潜深度最深20多米，更深的地方就很难去了，看不清，还很危险。而机器人设计巡检深度可达水下300米。”

  “以前巡检只靠一双眼睛、一双手，加上简单的作业设备和录像设施，很多细微的隐患难以发现，有些隐患发现了也难以立即处理。这个机器人简直是给我们添了三头六臂。”在“志浦号”首航现场，东江水电厂运维人员感叹。

  现场测试中，“志浦号”巡检了2号泄洪闸门及其周边混凝土闸墩，利用搭载的探测系统发现闸墩附近有裂纹及漏水点，使用攻关团队自主设计的喷墨示踪查漏、堵漏、机械手臂、建筑物表面清扫等装置完成了局部堵漏作业，实现了对水工建筑物细微隐患的精准消除。

  攻关团队介绍，“志浦号”的性能和功能还有很大的优化空间，后期可更精准、更智能、更高效地开展水下巡检作业。

  基于此项研究成果，攻关团队已申请发明专利16项，获得发明专利授权2项，目前正在研究制订相应的技术标准和规范。(陈睿 张军)

  中国电力网于1999年正式上线运行，是中国电力发展促进会主办的全国性电力行业门户网站。