【生态环境创新案例】人不下井却能高效清淤？水下机器人助力环保新突破！

　　人不下井却能高效清淤？

　　水下机器人助力环保新突破！

　　随着水环境保护和安全生产标准的提升，泵站、渠箱等排水设施清淤养护工作已成为水生态环境治理的痛点难点之一。传统的泵站清淤采用“停运+人工清淤”的方式，效率低、安全风险大，特别是停运可能导致的污水溢流对水环境治理成效带来破坏性影响。

　　为破解这一清淤困局，广州市城市排水有限公司（以下简称广州排水公司）自2021年开始，利用两年半的时间，研发出水下清淤机器人，有效解决了排水设施停产减产引发的污水溢流污染，消除有限空间内人工作业的安全隐患，真正实现了“人不下井、水不断流、泥不落地”的不停产清淤目标。

　　智能型装备 多场景应用

　　广州排水公司总工程师袁嵘介绍，水下清淤机器人是一款适用于泵站、渠箱、集水池等有限空间的新型装备，具有清淤能力强、智能化程度高、安全性好、绿色环保等优点。

　　“我们这套装备采用机电液技术，将集料、泵送、行走、水下感知等控制单元集成一体，搭载可视化智能操作系统，具备远程控制机器人运动，实时查看机器人工作场景、设备运行状态、水下定位导航、识别障碍物等功能。目前已成功应用在22座污水泵站、2个浅层渠箱和东濠涌深隧，得到了同行的广泛关注，并成功应用于广州市中心城区的泵站、渠箱、深隧等多元化场景。”

　　针对排水管网系统长期运行容易积聚淤泥、沉砂、杂物等的情况，清淤机器人头部设有一个“抓斗”，抓斗内布满“牙齿”并配有高压清洗喷头，可以有效拦截大件物体和纤维物质；机器人的“腿脚”是两排倒V型履带，这种高适应性履带避障系统可以进行37度的角度调整，不仅能在平地行驶，遇到管道、斜坡等也可以轻松驶过；高密封性水下作业防漏电系统作为“防护罩”，可以有效保障设备在水下作业的安全性和可靠性。

　　除了便于清淤的外观设计，机器人内部的智能“头脑”也是破解泵站、渠箱、深隧等恶劣污水作业环境下智能定位、导航、避障等难题的利器。图形化声呐避障系统就如同机器人的“千里眼”和“顺风耳”，通过可视化的声呐测距仪，可以多角度探测污水泵池及箱涵内的作业工况，提前发现提前规避，有效做到“决胜千里之外”；船舶姿态监测系统是机器人的“小脑”，综合机器人的航向、三维姿态与液压数据等信息，实时监测机器人的运动轨迹和倾斜角度，控制机器人精准作业；直观友好的人机交互操作界面是机器人的“大脑”，通过利用 js+ css+ html +unity等编程技术编写友好界面，使得各类数据以图像化的方式呈现在交互操作界面上，便于操作者准确判断并发出作业指令。

　　水下机器人工作现场

　　接力式作业 高效率清淤

　　每年的3月份左右，在一年一度的汛期来临之前，广州不少单位都会趁着晴好天气，抢抓时机保养防汛设备设施，以便雨季到来时可及时投入使用，东濠涌深隧便是其中之一。

　　广州排水公司自2022年1月起正式运营维护东濠涌深隧，每年都会完成一次非汛期专项清疏工作，使深隧以最佳状态投入汛期排水工作。而在2024年3月6日，在日常清疏的基础上，广州排水公司对东濠涌深隧进行了一次非同寻常的清专项清疏。

　　东濠涌深隧的主隧部分，位于地下43.2米的深处，该深度已超出常规设备的使用极限，在国内外均无相关经验参考的情况下，广州排水公司成功探索出了一套适用于深层排水隧道智慧化、机械化的清疏工艺方法，为行业提供了思路方案和示范样板。

　　针对东濠涌深隧的实际特点，首先，广州排水公司基于自有科研创新技术研发出了“深隧慧眼”——深隧测绘数据实时采集处理系统。借助这一系统，广州排水公司深隧运维团队不仅可以清晰了解东濠涌深隧整体结构，还能提前探明主要淤积物所在位置，为下一步精准清淤做好充足准备。

　　其次，由于需要直接深入到43.2米的深度进行作业，深隧运维团队在地下14米处搭建平台沉淀池，为后续“接力式”作业奠定基础。

　　最后，为最大限度减少人员进入深隧作业可能产生的安全隐患，深隧运维团队派出了水下清淤机器人，在深处恶劣环境下实现有效智能化定位、导航、避障。同时搭配高扬程吸污车进行清淤作业，突破了单一设备无法深入高纵深的主隧进行有效抽吸的极限，“接力式”地解决了超深泵池的清淤问题。

　　通过31天的“洗澡式作业”，广州排水公司从东濠涌深隧清理出358立方米淤积物，扫清了深隧中容易淤积的盲点，让东濠涌深隧能够以最佳状态投入汛期排水工作。

　　创新性发明 可推广实践

　　目前，广州排水公司的水下清淤机器人已在广州市中心城区的多个泵站、渠箱、深隧得到应用，累计清理淤积物超1500立方米。

　　水下清淤机器较传统“停产+人工”清淤方式，作业时间缩减约30%，现场作业人员减少近50%，提高了排水设施运营管理的安全系数和工作效率。同时，科学有序开展排水设施清淤养护，设备故障率降低，大大减少了维修成本。

　　相关专家评价，该案例的成功为全省乃至全国范围内泵站、渠箱、深隧清淤提供可借鉴的宝贵经验，也为其他行业领域的有限空间场所清淤作业提供了新的解决思路和有效启示，具有推广价值。

　　袁嵘介绍，现在水下清淤机器人已取得专利授权11件（发明专利2件、实用新型专利8件、外观设计专利1件），还有4项发明专利申请进入实质审查阶段，经专家鉴定达已到国际领先水平。由于在泵站、渠箱、深隧等多元场景中的清淤效果显著，水下清淤机器人发明还荣获广东省市政行业协会科学技术奖特等奖以及由广州市总工会颁发的2020—2022年女职工创新工作室“十大创新成果”等奖项。

　　袁嵘表示：“此次能够荣膺‘首届广东省十大生态环境创新案例’，也充分证明我们这一生态环境科技成果具有良好的发展前景、显著的社会效益、经济效益和示范作用，有助于推动绿色低碳环保产业发展，为培育壮大绿色发展新动能、加快发展方式绿色转型提供坚实的科技支撑。”