四月，华南地区强降雨天气持续多日，前汛期的大幕正式拉起。在清远飞来峡，水下机器人做好了下水前的准备工作，无人船正在水面展开日常巡检。

(资料图)

长期以来，防汛抢险都是广东水利工作的关键词。水利“黑科技”适时上场“营业”，对特定水域展开“全面体检”，及时排查险情的同时，也为水利工作提效增“智”，助力广东水利高质量发展。

广东省水利厅副厅长申宏星介绍，近十年来，各类声光电先进设备以及无人机、无人船等智能载具投入水文生产应用中，全省水文监测能力显著提升。

“全省水位、雨量、蒸发、地下水等水文监测要素实现100%在线自动监测，水文监测要素的全面性、在线自动监测水平和实验室检测能力均位居全国前列。”

“赤色小舟”大约长4米，其为水陆一体化数据采集无人船系统。

水上水下，一叶“小舟”探虚实

广东清远，东北约40公里的北江河段上，一叶赤色“小舟”正缓缓入水。

这里是飞来峡水利枢纽，也是广东省最大的综合性水利枢纽工程，防洪为主，兼具发电、航运、供水等功能，重要程度不言而喻。

然而平静的水面下方也可能“暗流涌动”。 水下渗漏、裂缝、坍塌、泥沙淤......汛期来临，如何对堤坝险段进行高效排查？眼前4米长的“小小”无人船，将协助岸上的工作人员进行水陆地形测量。

广东省水利厅保障中心无人船作业人员楚金龙，对水面上正在作业的无人船再熟悉不过。“无人船，顾名思义，它通过远程遥控的方式就能控制行驶，自动展开水下无盲区的测扫，协助水利工作人员及时规避险情。”

广东省水利厅保障中心无人船作业人员楚金龙。

楚金龙告诉记者，准确地说，赤色小舟的全称是无人船载水陆一体化数据采集系统。“传统无人船作业实际上是比较单一的，最多是单独采集水下数据，很难做到水陆一体化采集。”而眼前的小船下水跑一圈，水下和水上的地形数据都能实时采集到。“堤坝边缘，水上水下，长期冲刷，可能会出现坍塌、渗漏、管涌的问题。通过无人船定位出现问题的位置、大小，它收集回来的信息，就可以供研究人员进一步研判了。”

这些由无人船实时传回的信息，也并不只是单组单列的数据，而是全部数据的组合——一个三维可视化的水下地形图。“无论水下环境有多复杂，水体是不是浑浊不清，水下的问题一目了然。在这个三维可视化的绘制场景中，都能得到非常稳定的呈现。这就让险情排查工作更加直观了。”

三维可视化的水下地形图，可见河道沟壑，这对计算水流等关键数据很重要。

水下情况“一目了然”，水上水下如何同测？这有赖于船体搭载的相关设备。楚金龙向记者介绍，水下部分的数据采集，靠的是无人船上的多波束测深探测仪。通过发射多束声波，根据声波反射的原理，探测水下的地形数据；而水上的数据，靠的是无人船搭载的激光雷达模块。通过脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到的三维立体图像，形成水上的地形图。

加上船体本身搭载的避障系统、航线规划系统等，同时配套水下、岸上的作业设备。把不同渠道的数据结合起来，才能形成水陆融合的三维一体化数据采集系统。楚金龙介绍。

水下“听诊器”，高效更安全

“无人船搭载声纳探测设备，就像是水下的‘听诊器’， 测量的时候，在重点水域来回扫测，数据实时采集，经过处理后，即可绘制出水下地形地貌图。”。 广东省水利电力勘测设计研究院有限公司工程师羊海明，形象比喻无人船在水下发挥的作用。“在汛期前后，水下地形数据的比对，能让防汛人员及时掌握一手地形的变化情况，从而为科学治水提供技术支撑。”

广东省水利电力勘测设计研究院有限公司工程师羊海明。

除了对水陆地形展开测量外，无人船还可以应用在汛期河水的流量监测上。羊海明向记者介绍，汛期河流水情的变化迅速，应用无人船对流量流速、水位情况进行监测，可以实时掌握可用水资源、水道流量信息，以便通过控制水闸调配各区流域水量防范汛情。

在水利“黑科技”登场前，传统的测量方式包括人工船测、桥测等。“但这些人工测量方式，在汛期就有一定的局限性了。”羊海明举例，人工定点的测量覆盖面小、数据量少；洪水中的悬移物质，还可能会阻碍设备和线缆的正常工作，增加仪器的测量误差。“这个时候利用无人船，可以进行更机动、灵活的水流流速流量监测，避免人为操作的失误，保证数据的精准性。”

此外，实效性也是重要一环。遇到突发性洪水或上游水库泄洪的情况，就需要回传实时数据。单纯倚赖人工，就需要几组人员前后同时测量，工作量很大。“传统的人工数据采集，始终存在滞后的问题。采集完毕后，还需要很长的人工后期处理过程。有了无人船，在规定航线内，就能做到实时采集，实时呈现，实时决策。遇到险情赶时间的时候，专家远程就能实现险情的初步研判。”楚金龙说。

2022年6月23日，在广东清远英德市浛洸镇，救援人员用橡皮艇转移群众。 当时，受持续强降雨影响，广东省北江出现特大洪水，韶关市、清远市等多地出现洪水内涝、农田被淹等情况。这个时候单纯靠人手去找数据，工作量太大，也不安全。新华社发

更重要的是人员安全问题。防汛抗洪工作中，人员的生命安全是首位。遇到人员落水的情况时，传统的近距离救援采用人工抛投救生圈，但人工投掷的指向性差，易耽误黄金救援期；远距离的救援则采用救援人员驾驶冲锋舟赶往现场，为确保救援安全，冲锋舟上需配备2名以上人员共同施救，特殊情况，还需要救援人员下水施救，洪水区域的水况复杂，整个救援过程耗时耗力，且救援人员存在安全风险。

“能进行水上救援的无人船，也称为水面救生机器人，它能与救援人员有效结合，从一定程度上提升救援人员的防汛救灾效率及应急救援能力。”羊海明看来，这也为救援人员展开有效救援争取了宝贵时间，充分保障了受灾群众的生命与财产。

“无人船节省人力，只是一个小的方面。最大的优势是，人员安全得到了保障。突发险情的时候，不需要人工下水摸查，规避了人员的危险作业。”楚金龙介绍，无人船的有效遥控范围，最远可以达到5公里左右，工作人员只需要在岸边的控制台进行操作。“就像是我们使用遥控车一样，远程控制船体的前进后退，将工作人员的安全系数提到最高。”

“体检”或“救急”，都能起作用

如今的无人船技术，已经广泛应用在实际场景中。在广东肇庆的九坑河库区，通过水陆一体化无人船进行测绘测量、数据一体化采集，最终构建三维可视化产品，对数字孪生的地理空间数据进行有效补充；在肇庆鼎湖景丰联围张良段，汛期前，同样应用无人船对张良险段地段的水下部分进行排查。

“无人船的水利应用，放在全国范围来看，广东是走在前列的。”楚金龙介绍，在水陆一体化测绘方面，目前的无人船是第一代产品。“核心技术都是靠自己，无论是船上的设备还是软件，都是国内比较成熟稳定的技术了。可以说是名副其实的国产船。”

而要真正实现如今无人船的顺利作业，楚金龙和团队其他研发人员突破了不少技术门槛。“想做到水陆地形一体化呈现，最大的瓶颈是，水下和水面的测扫范围，可能会存在一个盲区。”楚金龙介绍，这就需要不断调整无人船测扫的角度，通过数据形成完整的水陆一体化数据，“这一块是有一定技术难度的。”

“其次，对于这样的水陆一体化无人船，既要收集水下的数据，又要收集陆地的数据。水上数据的采集频率高于水下，那么如何实现两个部分数据的综合？还要实时三维动态呈现？这就对算力有一定挑战了。”楚金龙坦言，难点之一在于需处理的数据量大，另外对数据的精准度要求高，对软件的数据交换能力也是一项挑战。

“所以无人船本身有一个专门的模块，就是对这个部分的数据进行存储计算。这个软件也是我们自主研发的。从船体制造、设备搭载、数据共享和传输，全程介入研发。”

无人船在清远飞来峡作业。

未来的技术研发，楚金龙和团队希望侧重两个方面。一方面，更大程度深挖无人船的水下功能，更好实现水陆地形测量。“另一方面，我们想把它做得更智能，在后期的数据分析中加入AI智能分析，降低人工处理数据的复杂度，相当于起一个辅助作用。”

如今，有赖于无人船的广泛应用，无论是在河涌还是水库，只要是跟水有关的场景，都可以做个“全面体检”。“以前我们可能没有办法做到的，现在有了这艘船，也能够对水下情况有基本把握了。无论是‘救急’也好，‘体检’也好，都能够起到作用了。”

无人船和水下机器人经常搭档干活。

未来已来

水下机器人，助力防汛抢险第一线

除了无人船，水下机器人是近些年应用较为广泛的另一项水利“黑科技”。

广东省水利电力勘测设计研究院有限公司工程师羊海明介绍，水下机器人可以深入到洪涝灾害第一线，能代替潜水员在水下环境恶劣、凶险情况下开展水下勘察、探险等工作，极大地提高了水下危险环境中的作业效率，有效减少了潜水作业的风险，是近些年防汛抢险的黑科技。

一方面，可以利用水下机器人进行水下搜索，提供有效的救援支持；另一方面可以精准定位水下的堵点漏点，为处置管涌、渗漏险情提供技术支撑；水下机器人还可以用来勘察大坝、水闸、桥墩的结构情况，比如搭载的水下声纳可以查明建筑物基础淘空的位置和范围，水下视频摄像可以检查水闸闸墩和闸前淤积情况等，为下一步处置险情提供技术支撑。

“总的来说，与传统防汛、救灾工作方式相比，无人船、水下机器人等智能化设备小巧轻便，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业范围广等优势，可有效避免防汛救援人员自身的安全风险，效率更高，传递汛情更精准，为应急处置提供参考依据，更智能化地保障人民生命财产。”羊海明介绍。

采写：南都记者 董晓妍