江镕:水下清淤機器人高效運行

隨著水環境保護和安全生產標準的提升，泵站、渠箱等排水設施清淤養護工作已成為水生態環境治理的痛點難點之一。傳統的泵站清淤采用“停運+人工清淤”的方式，效率低、安全風險大，特別是停運可能導致的污水溢流對水環境治理成效帶來破壞性影響。

為破解這一清淤困局，廣州市城市排水有限公司（以下簡稱“廣州排水公司”）自2021年開始，利用2年半的時間，研發出水下清淤機器人，有效解決了排水設施停產減產引發的污水溢流污染，消除有限空間內人工作業的安全隱患，真正實現了“人不下井、水不斷流、泥不落地”的不停產清淤目標。

智能型裝備 多場景應用

廣州排水公司總工程師袁嶸介紹，水下清淤機器人是一款適用于泵站、渠箱、集水池等有限空間的新型裝備，具有清淤能力強、智能化程度高、安全性好、綠色環保等優點。

“我們這套裝備采用機電液技術，將集料、泵送、行走、水下感知等控制單元集成一體，搭載可視化智能操作系統，具備遠程控制機器人運動，實時查看機器人工作場景、設備運行狀態、水下定位導航、識別障礙物等功能。目前已成功應用在22座污水泵站、2個淺層渠箱和東濠涌深隧，得到了同行的廣泛關注，并成功應用于廣州市中心城區的泵站、渠箱、深隧等多元化場景。”

針對排水管網系統長期運行容易積聚淤泥、沉砂、雜物等的情況，清淤機器人頭部設有一個“抓斗”，抓斗內布滿“牙齒”并配有高壓清洗噴頭，可以有效攔截大件物體和纖維物質；機器人的“腿腳”是兩排倒V型履帶，這種高適應性履帶避障系統可以進行37度的角度調整，不僅能在平地行駛，遇到管道、斜坡等也可以輕松駛過；高密封性水下作業防漏電系統作為“防護罩”，可以有效保障設備在水下作業的安全性和可靠性。

除了便于清淤的外觀設計，機器人內部的智能“頭腦”也是破解泵站、渠箱、深隧等惡劣污水作業環境下智能定位、導航、避障等難題的利器。圖形化聲吶避障系統就如同機器人的“千里眼”和“順風耳”，通過可視化的聲吶測距儀，可以多角度探測污水泵池及箱涵內的作業工況，提前發現提前規避，有效做到“決勝千里之外”；船舶姿態監測系統是機器人的“小腦”，綜合機器人的航向、三維姿態與液壓數據等信息，實時監測機器人的運動軌跡和傾斜角度，控制機器人精準作業；直觀友好的人機交互操作界面是機器人的“大腦”，通過利用 js+ css+ html +unity等編程技術編寫友好界面，使得各類數據以圖像化的方式呈現在交互操作界面上，便于操作者準確判斷并發出作業指令。

借助水下清淤機器人在有限空間開展清淤工作的成功案例，廣州排水公司不斷進行經驗總結，構建起了安全環保高效的新型清淤體系。這一體系不僅可以降低溢流風險、利用泥水分離保護施工環境，還可以通過將余泥轉運至公司龍歸通溝余泥站進行處理，實現通溝余泥的資源化利用，真正將智能化、數字化、可視化的元素和功能融入淤積物破碎、攪拌、泵送、轉運、處理等全過程，實現水下清淤綠色轉型。

接力式作業 高效率清淤

每年的3月份左右，在一年一度的汛期來臨之前，廣州不少單位都會趁著晴好天氣，搶抓時機保養防汛設備設施，以便雨季到來時可及時投入使用，東濠涌深隧便是其中之一。

東濠涌深隧是廣州深層隧道系統的試驗段，全長1.7千米，地點設在東濠涌東風路以南河道下方，北起孖魚崗涌，南至珠江。該深隧可發揮調蓄治污和防洪排澇功能，綜合解決老城區內澇、截污不徹底、初雨和溢流污染等難題。

廣州排水公司自2022年1月起正式運營維護東濠涌深隧，每年都會完成一次非汛期專項清疏工作，使深隧以最佳狀態投入汛期排水工作。而在2024年3月6日，在日常清疏的基礎上，廣州排水公司對東濠涌深隧進行了一次非同尋常的清專項清疏。

東濠涌深隧的主隧部分，位于地下43.2米的深處，該深度已超出常規設備的使用極限，在國內外均無相關經驗參考的情況下，廣州排水公司成功探索出了一套適用于深層排水隧道智慧化、機械化的清疏工藝方法，為行業提供了思路方案和示范樣板。

針對東濠涌深隧的實際特點，首先，廣州排水公司基于自有科研創新技術研發出了“深隧慧眼”——深隧測繪數據實時采集處理系統。借助這一系統，廣州排水公司深隧運維團隊不僅可以清晰了解東濠涌深隧整體結構，還能提前探明主要淤積物所在位置，為下一步精準清淤做好充足準備。

其次，由于需要直接深入到43.2米的深度進行作業，深隧運維團隊在地下14米處搭建平臺沉淀池，為后續“接力式”作業奠定基礎。

最后，為最大限度減少人員進入深隧作業可能產生的安全隱患，深隧運維團隊派出了水下清淤機器人，在深處惡劣環境下實現有效智能化定位、導航、避障。同時搭配高揚程吸污車進行清淤作業，突破了單一設備無法深入高縱深的主隧進行有效抽吸的極限，“接力式”地解決了超深泵池的清淤問題。

通過31天的“洗澡式作業”，廣州排水公司從東濠涌深隧清理出358立方米淤積物，掃清了深隧中容易淤積的盲點，讓東濠涌深隧能夠以最佳狀態投入汛期排水工作。

創新性發明 可推廣實踐

目前，廣州排水公司的水下清淤機器人已在廣州市中心城區的多個泵站、渠箱、深隧得到應用，累計清理淤積物超1500立方米。

水下清淤機器較傳統“停產+人工”清淤方式，作業時間縮減約30%，現場作業人員減少近50%，提高了排水設施運營管理的安全系數和工作效率。同時，科學有序開展排水設施清淤養護，設備故障率降低，大大減少了維修成本。

相關專家評價說：該案例的成功為全省乃至全國范圍內泵站、渠箱、深隧清淤提供可借鑒的寶貴經驗，也為其他行業領域的有限空間場所清淤作業提供了新的解決思路和有效啟示，具有推廣價值。

袁嶸介紹說，現在水下清淤機器人已取得專利授權11件（發明專利2件、實用新型專利8件、外觀設計專利1件），還有4項發明專利申請進入實質審查階段，經專家鑒定達已到國際領先水平。由于在泵站、渠箱、深隧等多元場景中的清淤效果顯著，水下清淤機器人發明還榮獲廣東省市政行業協會科學技術獎特等獎以及由廣州市總工會頒發的2020-2022年女職工創新工作室“十大創新成果”等獎項。

“此次能夠榮膺‘首屆廣東省十大生態環境創新案例’，也充分證明我們這一生態環境科技成果具有良好的發展前景、顯著的社會效益、經濟效益和示范作用，有助于推動綠色低碳環保產業發展，為培育壯大綠色發展新動能、加快發展方式綠色轉型提供堅實的科技支撐。