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。

“志浦号”即将下水作业。 张军 摄

　　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，可能存在裂缝、漏水、淘刷、空蚀等缺陷，影响水电厂安全运行。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测关键技术及应用”，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。测试结果显示，“志浦号”各项功能达到设计要求。

　　“以东江水电厂为例，以前，人工单次巡检一般需要8至10个小时，还会受到天气的影响。而这台机器人2个小时就可以完成同样的工作任务。”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，还非常危险。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备，很多细微的隐患难以发现，有些隐患发现了也难以及时处理。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)