固體所研制水環(huán)境智能運(yùn)維機(jī)器人助力水環(huán)境科學(xué)化長(zhǎng)效管理

2025-01-07 13:21:04合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所閱讀量：16753      我要評(píng)論

　　近日，由中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所余道洋團(tuán)隊(duì)和聯(lián)合水務(wù)科技股份有限公司聯(lián)合研制的水環(huán)境智能運(yùn)維機(jī)器人在湖北赤壁市金雞山公園楊家湖首航，助力實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的科學(xué)化長(zhǎng)效管理。

　　黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè)，“綠水青山就是金山銀山”理念已深入人心，作為生態(tài)文明建設(shè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的水生態(tài)環(huán)境建設(shè)將是重中之重。受制于技術(shù)和裝備，現(xiàn)有的水生態(tài)環(huán)境修復(fù)多數(shù)是“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”，治標(biāo)不治本，雖然短期內(nèi)效果明顯，能夠?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)快速達(dá)標(biāo)，但破壞了生態(tài)。由于技術(shù)不成熟和工程項(xiàng)目的短期行為，部分修復(fù)項(xiàng)目已經(jīng)出現(xiàn)了水體反彈等問(wèn)題。特別是隨著國(guó)家集中治理大規(guī)模投資的減少，前期的集中整治可能會(huì)出現(xiàn)大量反彈。因此，如何提升水環(huán)境自我凈化能力，讓水質(zhì)常態(tài)化達(dá)標(biāo)不反彈，實(shí)現(xiàn)水域?qū)I(yè)化、科學(xué)化、智慧化和自主化管理是現(xiàn)階段的迫切需求。

　　水環(huán)境智能運(yùn)維機(jī)器人集合了基于水環(huán)境機(jī)器人硬件系統(tǒng)和智慧管理控制平臺(tái)系統(tǒng)，具有水質(zhì)監(jiān)測(cè)、生態(tài)監(jiān)控、健康診斷、智慧養(yǎng)護(hù)、污染溯源、智能巡河、生態(tài)恢復(fù)、精準(zhǔn)控制等功能。通過(guò)將人工智能和機(jī)器人技術(shù)與水生態(tài)環(huán)境綜合治理運(yùn)維全體系軟硬件相融合，形成閉環(huán)系統(tǒng)，顯著提高了水環(huán)境運(yùn)維效率、效果且降低了成本；進(jìn)一步結(jié)合智慧管控系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了水體的科學(xué)化長(zhǎng)效管理。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)研發(fā)了全無(wú)人自主作業(yè)水面機(jī)器人GNC系統(tǒng)，解決了復(fù)雜環(huán)境下智能感知、導(dǎo)航避障等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高度智能化自主巡航。

　　(2)發(fā)展了水中污染物的原位檢測(cè)與深度解析方法，實(shí)現(xiàn)了水生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)與時(shí)空動(dòng)態(tài)分析，并開(kāi)發(fā)了生物生態(tài)群落實(shí)時(shí)圖像采集與識(shí)別技術(shù)。

　　(3)開(kāi)發(fā)了水面目標(biāo)圖像自動(dòng)監(jiān)測(cè)與識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)違禁人和物的精準(zhǔn)甄別與預(yù)警。

　　(4)構(gòu)建了水生態(tài)健康分析數(shù)學(xué)模型，對(duì)水體健康進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷分析和評(píng)價(jià)。

　　(5)具備狹窄復(fù)雜河道全天候無(wú)人化水面漂浮物自動(dòng)保潔與養(yǎng)護(hù)功能。

　　(6)利用水面機(jī)器人自主追蹤、定位及溯源突發(fā)性水污染和偷排投放，實(shí)現(xiàn)數(shù)十種水中常見(jiàn)有機(jī)污染物分子基團(tuán)的快速檢測(cè)、識(shí)別和溯源。

　　(7)在5G或高速網(wǎng)絡(luò)支持下，通過(guò)沉浸式圖像傳輸和VR眼鏡實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程沉浸式駕駛，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能巡河。

　　(8)利用船載設(shè)備產(chǎn)生活性氧微納氣泡等殺滅藻類(lèi)，氧化污染物，并結(jié)合微生物菌劑實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的水生態(tài)修復(fù)技術(shù)。

　　(9)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID閉環(huán)控制的水生態(tài)精準(zhǔn)修復(fù)方案，融合軟硬件和管理決策，實(shí)現(xiàn)生態(tài)自凈和自適應(yīng)修復(fù)系統(tǒng)。

　　水環(huán)境智能運(yùn)維機(jī)器人首航后，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院與聯(lián)合水務(wù)集團(tuán)將繼續(xù)秉承開(kāi)放合作的精神，深度加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，為推動(dòng)我國(guó)水務(wù)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展而不懈努力，奮力譜寫(xiě)智慧水務(wù)的新篇章，為我國(guó)水環(huán)境管理樹(shù)立新的標(biāo)桿。

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