人民长江报社主办
首页收藏联系我们
This text is replaced by the Flash movie.
当前位置:首页 > 互动服务 > 水利科技

机器人“行走”在汉江

——记长江水文无人船水域测量机器人系统

测绘水下地形常被测员们形象地称之为困难的“织网”。对于一片施测水域,需采集的数据信息量极大,与施测水域边长往往呈指数增长关系。为了保证测量效果,工作人员需要从点到线,再从线到面,进而搜集到“渔网”般的数据网格水下坐标。

在以往的施测工作中,如此海量的数据采集全部依赖于工程技术人员租赁小船完成。伴随着马达的轰鸣,顶着日晒雨淋,测员们工作辛苦且效率低下,耗时耗力。若遇到浅水区域,船只不能正常行驶,还需工作人员涉水测量,安全得不到充分保证。

汉江流域是全国最严格水资源管理制度试点流域,为了适应经济社会发展的新形势、新要求,长江委水文汉江局(以下简称为“汉江局”)装备了无人船水域测量机器人系统。该系统由遥控测量无人船子系统及岸基控制子系统构成。遥控测量无人船,有着白白的“身体”,长长的“天线触角”和如同火腿肠般的“双脚”。船体设有动力系统、电源系统、船上控制系统、测深仪、陀螺仪、GNSS定位模块、CCD摄像头和无线数据传输模块等。通过嵌入式编程技术,实现对船体的控制及各传感器数据的采集、融合和传输。岸基控制系统主要由交互式界面组成,通过无线传输协议,实时接收、分析、处理和显示遥测船体发送的数据,控制测量船自动或手动走线测量,并实现船只的自动回航,最后对采集的数据进行数据处理及图件的绘制。

技术人员介绍,这位“行走”在汉江上的机器人,集成了GNSS接收机、单波束测深仪、高清摄像头和罗经等多种高精度声、光、电磁传感设备,具有多种先进功能,将岸基控制站、PC、船体、船载GNSS接收机、测深仪等构建成一个局域网络,由此实现远程操控船体,并进行无线数据传输的一体化系统。无人船水域测量系统涉及到机械、测绘、信息几个学科,通过命令的输入,可以实现半自动、全自动的水下测绘作业。

这艘长1.8米,宽1.1米的无人船,重20多公斤,便于携带及搬运,能大量节约人工及测量成本。无人船更能到达载人船无法到达或十分不易到达的危险、浅滩、近岸等空白水域,填补相关测量技术空白,并能实现全自动作业。

为了验证该系统在汉江复杂水域地形条件下的适用性,并搜集到其作业特点,汉江局技术室组织河道勘测中心、科研室及各分局的工程技术人员组成无人船技术创新团队,在汉江流域支流小清河水域,采用无人船测量机器人系统进行1:1000水下地形测量。施测区域河道长度为2.5公里,平均宽度约为60米,测量比例尺为1:1000,在测区河段内共布置了140条横断面测线。该河段河道内垂钓人员较多、渔网密布、水生植物茂盛,并且受挖沙影响,局部河道遍布浅滩深槽,地形条件极其复杂。由于测区地形条件的限制,船体行驶平均速度为1.5米每秒,外业测量时间为4小时。外业测量结束后,汉江局无人船技术创新团队及时进行数据处理、成图以及精度统计分析工作,成果显示,该系统测绘精度完全达到人工测绘精度,而且大大精简了人力资源,有效地提高了作业效率。

汉江局无人船技术创新团队根据本次作业实施过程,针对性地制定质量控制方案,编制详尽的技术操作手册。根据计划,不久后将在汉江中游干流河段做进一步的比测分析工作,拓展无人船水域测量机器人系统在汉江局水文河道勘测领域应用的深度和广度。

据了解,我国与水域相关的基础地理信息收集方式仍以传统方法为主,无人船水域测量机器人系统以河川、湖泊、海岸、港湾、水库等水域为对象,可主要用于浅海、江河湖泊、港口的水下地形地貌调查、水质水文考察、水下或岸边资源环境调查研究、搜索沉船等,未来应用前景十分广阔。

文章作者:徐斌 张振军 杨松 连雷雷责任编辑:贾茜