水下机器人在水利水电工程检测中的应用现状及发展趋势

水下机器人已成为水利工程智能检测方面最具潜力的水下探测工具,具备较大的发展空间,对于水利工程除险加固和大坝日常安全管理等均具备十分重要的应用价值。本文梳理了水下机器人在水利水电工程领域的典型应用场景和检测实践现状,归纳和分析了水下机器人的关键技术要点,结合技术发展,对水下机器人在水利工程领域的应用前景和发展趋势进行了展望。     

三维成像声纳技术在水下结构探测中的应用

由于受到水利工程水下工作环境的制约,常规的隐患探测方法很难实现对水下工程安全隐患的准确探测,本文在对常用水下探测技术(设备)及其应用发展情况进行探讨的基础上,介绍了三维实时声学成像声纳系统基本功能,并在岩石岭水库和坎门渔港防波堤对该系统的功能和效果进行了探测。结果表明:该系统可以快速、准确地对水库、海塘(堤防)等水利工程水下结构进行安全隐患探测,实时生成连续、清晰的三维图像,且具有较强的适用性,可以为水利工程建设和安全运行管理提供数据参考。     

多波束水下地形测量系统及其在水利建设方面的应用

多波束水下地形测量系统是一种具有高效率、高精度和高分辨率的水下地形测量新技术。主要介绍SEABEAM1185型多波束水下地形测量系统的工作原理、技术指标、配置与功能、操作，以及其在广东省水利建设方面的应用实例，指出其在堤防安全、溃口、崩岸监测及河道采砂管理等水利建设方面具有广泛的应用前景。     

ROV水下探测系统在水利工程中的应用初探

水下检查是水利工程日常管理、应急抢险、大坝安全鉴定等不可或缺的技术手段。针对水利工程中水下检查存在的困难,结合ROV系统技术优势与特点,通过ROV系统在水库大坝、水闸等水利工程中的应用实例,总结了ROV系统在水库(水闸)集中渗漏点查找、水下金属构件锈蚀检查、混凝土面板裂缝检查、消力池冲坑检查、水下构筑物声纳扫描成像等方面的应用方法和技术成果,同时对ROV的关键技术、应用难题与适用范围作了简单探讨。为科学、高效地查明水利工程水下安全隐患提供了新的思路。     

三维激光扫描声呐系统在渡槽水下结构检测的应用

渡槽水下基础长期承受各种荷载、高水流作用等,在经历较长运行期后的安全检测问题日益突出。鉴于三维激光扫描声呐系统的技术优势,介绍了系统组成、工作原理、技术参数和应用途径,并将其应用于某渡槽基础水下细部结构检测。检测结果表明,该系统成像速度快、图像清晰、监测效率高,能准确展示探测渡槽水下细部三维结构,可有效规避潜水员探摸安全风险和传统声呐扫描效果差的缺陷。同时,该系统还能够在含沙量大、能见度低的水域环境中工作,具有较好的适用性和推广性。     

基于三维成像声纳技术的水下结构探测新方法

水利工程水下结构安全隐患的探测至关重要,而传统声纳系统和水下可视化工具在单独使用时均存在不足.三维实时声学成像声纳系统有效克服了传统方法的弊端,具有实时、清晰、三维成像等特点,且能在零能见度(浑水)水域等多类复杂水质环境中工作.根据三维声纳设备的现场验收和初步应用情况可知,该系统整体性能稳定,各项关键技术指标均满足水利工程水下结构探测要求,具有较强的适用性,为快速、有效、科学地探测堤防、海塘等水利工程水下结构安全隐患提供了重要的技术手段.     

多波束水下测量超声仪(SeaBat8101)在水利工程中的应用

多波束水下测量系统(SeaBat8101)可以对水下地形地貌进行大范围全覆盖的测量及实时声纳图显示，结合实时动态(RTK)GPS定位，可以迅速获得各种比例尺的水下地形图和DTM数字高程图，其测量成果可以精确地反映水下细微的地形变化和目标物情况，从而极大地提高了测量的精度和效率，也是汛期进行水下监测的重要手段．目前，该系统巳在江西九江长江江岸整治工程建设及抚河大堤建设等国家重点项目中得到初步应用，应用效果较好，具有较高的测量精度和测量效率．     

基于多波束系统和ADCP的水下施工动态监测

为实现水下施工的准确、直观动态监测,提出了应用多波束测深系统和ADCP(多普勒流速仪)结合3D软件进行水下施工监测的方法,并在长江镇江段水下丁坝施工区选取较为典型的地段进行试验.试验结果分析表明,这种方法具有精度高、速度快、图像真实等优势,是有效可行的.     

差分GPS的测量精度及其在水下测量中的应用

随着GPS技术的不断成熟和发展,如何在水下测量中应用GPS先进的探测技术,给水下测量工作提供有益的帮助,使水下测绘事业更好、更快的发展,是水下测量工作人员应该研究的一个重点。只有深入了解GPS的技术种类和应用方向,才能思考如何将这些先进的探测技术应用到水下测量工作中。在GPS的诸多种类中,差分GPS是水下测量中研究运用较为广泛的一种GPS技术。     

水下礁石快速探测设备的研制与应用

该文针对水下礁石探测存在的问题和解决方法进行了探索,自行研制了一套新的探测设备,以钻速作为岩土坚固性评定指标,进行了钻速指标测定试验,提出了岩土坚固性快速比较评定方法,形成了一套新的水下礁石快速探测设备和方法。文中介绍了所研制的探测设备的技术特点、性能、试验及投入应用的情况,所介绍的设备、实验成果和实际应用经验,对解决水下礁石探测的快速性、准确性、适应性等问题有很好的参考价值。     

株树桥水库水下渗漏检测

株树桥水库多年来采用多种方法查渗漏都未能解决问题，后应用水下电视，查明水库渗漏主要是面板破损及面板坍塌形成的集中渗漏，用水下电视确定面板破损和渗漏的具体位置并进行渗漏水流速测定，为设计堵漏施工方案提供了依据。水下渗漏检测工作彩和水下彩色电视系统直接观测方式进行，根据实测结果证实水下电视检测水库渗漏是十分有效的方法之一。     

遥控水下机器人系统在水库大坝水下检查中的应用

通过遥控水下机器人系统在水库大坝面板趾板、水库进水口、宋代古陂等工程水下检查中的实际应用,总结遥控水下机器人在清水环境下渗漏点查找、浊水环境水下冲刷检查、流动水环境水下金属锈蚀检查、易缠绕环境条件下水下检查的应用技巧,归纳遥控水下机器人系统的特点、技术优势及适用范围,为解决遥控水下机器人系统应用中出现的线缆易缠绕及难以发现大坝渗漏点等问题积累经验。     

水下吸附机器人系统及其应用研究

重力坝长期运行过程中,大坝可能出现渗漏、结构破损等病害.对于大坝上游面水下部分的病害,为提高检测的安全性和效率,降低检测成本,研发了一套具备沿坝面吸附爬行和在水中浮游两种工作模式的水下吸附机器人系统,并开展了应用研究.笔者介绍了水下吸附机器人系统的组成部分和功能特点,并研究了该系统在重力坝水下检测中的应用方案,通过工程应用验证了水下吸附机器人系统可用于重力坝渗漏、结构破损、拦污栅锈蚀和坝前淤积等病害的检测,为类似工程检测提供了参考.     

水下结构影像探测技术在碗窑水库大坝面板检查中的应用

结合在江山碗窑水库大坝面板检查中对“水下结构影像探测技术”的应用,阐述水下结构影像探测技术的方法和优点,通过该技术进行水下结构检查,可实现快速简单、操作方便、安全可靠的目的。图2幅。     

遥控水下机器人在我省水利水电工程水下检测中的应用

该文介绍遥控水下机器人系统组成和技术参数,简要阐述遥控水下机器人在仙游金钟水库大坝上游面板、莆田东圳水库进水口、晋江安平桥闸上下游、仙游抽水蓄能电站工程上水库面板渗漏等工程水下检测中的应用情况,总结遥控水下机器人在我省水利水电工程水下检测中的应用特点与技术优势。     

基于图像识别的水下地形冲刷过程监测

针对水下地形冲刷过程发展的特点,引进医学领域图像处理与分析技术,提出了以波长635 nm的红色线状激光为辅助光源、以MATLAB图像识别处理技术为基础的水下地形冲刷监测方法.该方法具有非接触性测量、实时同步监测等特点.同时基于MATLAB的图像识别原理,提出了重现水下地形的数字化方法.通过在河工模型局部冲刷发展研究中的实际应用及误差分析,结果表明监测系统十分有效,可以实现水下地形冲刷过程的实时精细监测及动态分析.     

谈谈水下机器人

2003年3月,中国研制的6000米水下机器人正式下水投入使用。6年来,它已在海洋科考、海洋勘探等方面大显身手。什么是水下机器人水下机器人也称无人潜水器或深潜器,它的任务是进行水下探测和实验、打捞、搜救等。根据操纵方式,分缆式和无缆式;根据下潜深度,分潜水型、深水型和超深水型;根据任务不同,分科考型、军事型等。     

侧扫声呐在水下砂坑探测中的应用

水下砂坑严重影响河势稳定,危害防洪安全,侧扫声呐法是水下砂坑探测中较为常用的方法之一,具有工作效率高、横向分辨率高等特点。受到水下噪声和掠射角等因素的影响,使得水下砂坑的探测存在一定的难度。为了提高识别准确性,以淮河上游支流游河水下砂坑为研究对象,首先对侧扫声呐数据进行小波去噪处理,然后根据Lambert定律消除掠射角的影响,最终识别出两处砂坑,提高了水下砂坑的识别能力。     

三维声呐系统在水工建筑物水下结构检测中的应用

近年来,有较多的先进光学、声学探测设备投入到水下检测中来,如水下高清摄像机、水下激光成像、水下多波束测深系统、侧扫声呐等,但这些设备都存在一定的使用限制条件,而三维声呐技术,操作便捷,安装方便,可以通过处理软件实时显示水下结构的三维图像。通过三维声呐在水闸等水下结构检测中的应用,表明其具有较高适用性及工作效率,可以对整体结构及淤积情况具有清晰直观的了解。     

水下定位系统在长江堤防工程中的运用

在长江堤防隐蔽工程马鞍山和芜裕河段崩岸整治工程中,水下自动定位控制系统应用于水下抛石护岸和沉排护岸工程,将水声定位、水深探测、水下电视、机械传动和计算机软件技术融于一体,搜寻并确认水下目标,为工程现场监理、工程竣工验收、工程实施后评价、建设工程审计和工程建设监理工作提供了准确及时的第一手资料。着重介绍了水下自动定位控制系统工作原理及其在长江马鞍山和芜裕河段崩岸整治工程中的应用。