1. 背景

水庫安全度汛一直是我國防汛抗洪的難點和重點，中小型水庫的安全度汛已成為當前全國防汛工作的一個薄弱環節，水壩的安全檢查工作越來越受到人們的重視，水壩附近水情復雜，依靠潛水員進行檢測工作會受到很大的限制，檢測結果往往很不理想，水下機器人的應用為解決這一問題提供了較好的手段。

2. 遙控水下機器人（ROV）簡介

遙控水下機器人即ROV（Remote Operated Vehicle），系統組成一般包括：動力推進器、遙控電子通訊裝置、 黑白或彩色攝像頭、攝像俯仰云臺、用戶外圍傳感器接口、實時在線顯示單元、導航定位裝置、自動舵手導航單元、輔助照明燈和凱夫拉零浮力拖纜等單元部件。功能多種多樣，不同類型的ROV用于執行不同的任務，被廣泛應用于軍隊、海岸警衛、海事、海關、核電、水電、海洋石油、漁業、海上救助、管線探測和海洋科學 研究等各個領域。

ROV由水下潛器、機械手、控制臺、超短基線定位系統和二維多波束圖像聲納等組成。水下潛器配備有照明燈和導航攝像頭，云臺和高清攝像頭，水平推進器，垂直推進器等，并可根據需要搭載其他傳感器。

法 國ECA公司生產的ROV配備有處于世界先進水平的導航、定位、推進和控制系統，具有自動定深、定向等功能，因而可以準確到達預定的位置執行監視、檢測等任務。為滿足不同潛深的需要，ECA提供不同型號的ROV如H300（300 m水深）、H800（1000 m水深）、H1000(1000 m水深)、H2000（2000 m水深）等，它們可以到達潛水員無法到達的深度，從而較好地替代潛水員進行水下作業。這樣，水下的危險環境就不會危及檢測人員的生命安全，人員只要在甲板船或大壩上進行操作就可以了。

3. ROV在大壩監測的應用

通過遙控操作ROV，可實現水下全方位掃描檢測，重點部位可以“駐足”觀測，不僅可以快速檢測到大壩的整體情況，而且可以仔細檢查局部的細節。ROV上搭載的的水下攝像機可以檢測出大壩表面的各種狀態，如破損、裂縫等，并可用激光尺度儀對破損和裂縫的大小進行測量；搭載的高分辨率圖像聲納可以對堤壩表面進行三維測量；搭載的剖面聲納可對大壩內部進行三維檢測；ROV攜帶上述探測儀器在水下活動，從而實現對大壩的全覆蓋掃描檢測。

ROV小巧靈活、操作簡便（通過控制臺上的多個旋鈕即可控制機器人前進、后退、轉彎、上升、下沉，燈光強弱和攝像頭焦距，云臺俯仰等）；ROV可攜帶定位聲納、圖像掃描聲納、多參數水質檢測傳感器、輻射傳感器、機械手、金屬測厚計等監測設備；還可實時進行水下視頻監測。

目前ROV已廣泛用于水利水電工程中的壩體、船閘、橋墩、排沙口、攔污柵、病險水庫等的水下檢查以及水下工程質量的監控。

水下檢測與圖像處理主要包括以下方面:

(1) 水下錄像，使用ROV進行水下拍攝；

(2) 全景圖制作，利用所拍攝的影像、圖像數據，轉化為全景圖像；

(3) 多維重構，利用上述信息，對結構體進行多維重構；

(4) 圖像瀏覽，根據監測和分析的需要，提供全景圖形的實時瀏覽；

(5) 提取異?，F象，通過全面處理和分析，從海量的全景圖像中，尋找和提取監測目標的異?，F象；

(6) 決策支持，根據水下探測成果，為大壩結構修復和安全改造決策提供資料支持。

4. 應用實例

2016年5月11日，泰富坤公司協助廣東水利電力研究院使用H800在陽江市大河水庫進行了大壩檢測，發現一處裂縫。5月12日檢測了清遠閘壩。H800水下機器人通過水下實際操作，驗證了其可靠的性能，贏得了用戶的認可。

5. ECA公司ROV產品的優勢

法國ECA公司是業界領先的ROV生產商，生產的ROV在實用性和可靠性上都處于世界先進水平。以H800型ROV為例，它具備以下特點：

（1）H800搭載了6個世界頂級推進器制造商Tecnadyne 生產的直流無刷推進器，其中前后方向4個，垂直方向2個，動力高，穩定性好，速度快（可達4.5節，比現有的其他相似類型ROV快1-2節）；

（2）H800配有一個固定的低照度黑白導航攝像頭和LED照明燈，云臺上配備了一個10倍變焦彩色攝像頭和兩個LED照明燈，并配有用于二位測量的激光束；

（3）H800具備檢測自身旋轉圈數的功能，即可以監測臍帶纜承扭的情況，通過實時調整，可避免臍帶纜應過分承扭而發生纏繞、打結等情況；

（4）H300還可搭載自動航向、自動定深系統，LBL或USBL定位系統，五功能或兩功能機械手，各種類型聲納（成像、多波束、側掃等）和無損檢驗傳感器（陰極保護+側后+刷子）等，可以根據用戶需求搭載，用于完成不同的任務。

6. 結語

我國大多數中小水庫的監測、監測工作急需更高效率、更高操作性的實用工具，應用水下機器人系統開展水下檢查工作，對水庫大壩安全鑒定和除險加固，使水庫發揮應有的社會效益和經濟效益，具有重要的意義。