水下機(jī)器人在水利水電工程檢測(cè)中的應(yīng)用研究

陸興祥

貴州聚誠鑫源建設(shè)工程有限公司 貴州貴陽 550000

1 水下機(jī)器人的基本概述

水下機(jī)器人是水下潛水器的形象化稱呼。雖然被稱為“機(jī)器人”，但是實(shí)際上水下機(jī)器人的形狀并不是與人類相似，而是它的功能具有智能化的特點(diǎn)，可以代替人來完成水下設(shè)備的檢查工作[1]。與此同時(shí)，水下機(jī)器人還可以長時(shí)間地在水中進(jìn)行作業(yè)，即使是面對(duì)大范圍和大深度的情況，水下機(jī)器人也可以很好地發(fā)揮作用。在作業(yè)的過程當(dāng)中，水下機(jī)器人會(huì)與水面支持系統(tǒng)保持聯(lián)系，為人們提供水下設(shè)備的相關(guān)信息。當(dāng)前在水利水電工程當(dāng)中所使用的水下機(jī)器人主要包括有纜型和無纜型這兩種，前者又被稱為遙控型水下機(jī)器人，后者則被稱為智能型水下機(jī)器人。目前最為常用的是有纜型水下機(jī)器人，它在作業(yè)的過程當(dāng)中可以依靠母船來源源不斷地獲取能源，使其能夠長時(shí)間地保持在水下工作的狀態(tài)。在使用的過程當(dāng)中，人們還為其安裝了機(jī)械手等工具，這使它的使用效果得到了更為充分地發(fā)揮。

2 水下機(jī)器人在水利水電工程檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 對(duì)大壩滲漏點(diǎn)的檢測(cè)

當(dāng)前，我國水利水電工程所修建的大壩主要以鋼筋混凝土材料為主，是一種面板堆石壩。在對(duì)該石壩進(jìn)行檢測(cè)的過程當(dāng)中，水下機(jī)器人主要是對(duì)其滲漏點(diǎn)進(jìn)行定位，了解滲漏點(diǎn)的具體位置和滲漏情況。通常來說，水利水電工程的大壩庫區(qū)主要以清水環(huán)境為主，使用的水下機(jī)器人則主要是有纜型設(shè)備。在檢測(cè)的過程當(dāng)中，操作人員需要現(xiàn)制定周密的檢測(cè)計(jì)劃，制定監(jiān)測(cè)報(bào)告，然后對(duì)水下機(jī)器人進(jìn)行遙控，使其對(duì)水利水電工程存在缺陷的部位進(jìn)行分區(qū)域地排查。在這個(gè)過程當(dāng)中，水下機(jī)器人會(huì)結(jié)合水下多波束聲吶來形成相應(yīng)的圖像，并將高清的視頻通過相應(yīng)的設(shè)備傳輸?shù)桨渡系南到y(tǒng)當(dāng)中。與其他檢測(cè)方式相比，水下機(jī)器人在對(duì)大壩滲漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，具有安全性高、信息采集準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 對(duì)水閘底板缺陷的檢測(cè)

水利水電工程當(dāng)中所使用的水閘通常是由閘室和上下游兩個(gè)連接段所共同構(gòu)成的。這其中，閘室是主體部分，而在閘室當(dāng)中底板是基礎(chǔ)，它的功能是將整個(gè)閘室上部結(jié)構(gòu)的重量和荷載量傳遞給地基，同時(shí)還可以防止?jié)B漏和防止被沖擊。在使用水下機(jī)器人對(duì)水閘底板的缺陷進(jìn)行檢查之前，操作人員要向?qū)λ姽こ痰乃l設(shè)計(jì)圖、施工運(yùn)營資料進(jìn)行分析，了解水利水電工程在施工和運(yùn)行過程當(dāng)中的實(shí)際情況，從而為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作提供重要的指導(dǎo)。與此同時(shí)，在檢測(cè)作業(yè)的過程當(dāng)中，操作人員要先將閘門關(guān)閉，以此來使水質(zhì)更加清晰，同時(shí)也使水流的速度更加緩慢，這樣可以為水下機(jī)器人的運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，有效提高作業(yè)的效率[2]。

2.3 對(duì)水下金屬結(jié)構(gòu)銹蝕情況的檢測(cè)

在過去，人們對(duì)水利水電工程水下金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)的過程當(dāng)中會(huì)遇到各種問題。首先，水利水電工程水流比較快，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的潛水員也無法開展相關(guān)的工作；其次，水利水電工程水下部分的金屬結(jié)構(gòu)通常比較復(fù)雜，難以發(fā)現(xiàn)其中的問題。而水下機(jī)器人的應(yīng)用可以有效解決這兩個(gè)問題。一方面，它可以通過自身的矢量推進(jìn)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，即使面對(duì)混亂的水流也能夠做到隨時(shí)懸停。另一方面，水下機(jī)器人還可以通過專業(yè)的方式對(duì)水下部位技術(shù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集，這可以為整個(gè)水利水電工程的安全性評(píng)估提供重要的依據(jù)。

3 水下機(jī)器人在水利水電工程檢測(cè)中的應(yīng)用趨勢(shì)

3.1 全自主水下機(jī)器人檢查

ROV 遙控水下機(jī)器人需要由電纜與母船相連，電纜承擔(dān)供能和通訊介質(zhì)兩項(xiàng)功能，根據(jù)檢測(cè)深度實(shí)現(xiàn)電纜收放，細(xì)長的電纜懸在水下成為水下機(jī)器人最脆弱的部分，大大限制了機(jī)器人的工作半徑和工作效率，在應(yīng)用過程中往往出現(xiàn)線纜易纏繞及難以發(fā)現(xiàn)大壩滲漏點(diǎn)等問題。隨著人工智能、控制技術(shù)的發(fā)展，基于AUV 技術(shù)的水利檢測(cè)技術(shù)，將逐步完善，可以完全自主完成水下檢測(cè)任務(wù)，無需人工干預(yù)，最大限度地提高了工作效率，以及纜繩帶來的不便[3]。

3.2 水下維修

在漫灣水電站的工程實(shí)踐中，已經(jīng)采用水下澆筑混凝土的方法對(duì)水墊塘底板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，并取得了良好的效果。隨著水下機(jī)器人負(fù)載能力和本體穩(wěn)定性的增強(qiáng)，操作結(jié)構(gòu)的更加靈活，水下機(jī)器人將不但具備水下檢測(cè)的功能，還將越來越多搭載各種機(jī)械手和水下工具，替代潛水員進(jìn)行水下加固維修的工作，能夠有效應(yīng)對(duì)壩前淤積和發(fā)電站進(jìn)水口攔污柵前雜物的清理工作、泄洪涵洞及閘門的密閉、泄洪檢修閘門門槽的維修工作，進(jìn)一步增強(qiáng)水利水電工程的運(yùn)維水平。

4 結(jié)語

綜上所述，遙控水下機(jī)器人對(duì)于水下大范圍快速探測(cè)、細(xì)部結(jié)構(gòu)檢查、清水或濁水情況下檢查等均有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。尤其是對(duì)大壩滲漏點(diǎn)、對(duì)水閘底板缺陷以及對(duì)水下金屬結(jié)構(gòu)式銹蝕情況可以進(jìn)行有效檢測(cè)，這對(duì)于保障水利水電工程的安全性和穩(wěn)定性具有重要的意義。在未來，還將出現(xiàn)全自動(dòng)的水下機(jī)器人，它們可以自主地完成水利水電工程的水下檢測(cè)任務(wù)，同時(shí)進(jìn)行水下維修。