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智慧水库新解法:水面具身机器人5分钟完成全域水质监测

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全国现有水库9.8万座,其中95%为小型水库,量大面广且多由基层管护。人工现场采样,易受操作流程和现场环境等因素影响,难以保障采样标准统一。随着水利部《河湖库一体化监测感知体系建设三年行动方案(2025—2027年)》落地,水库监测正加速向“全覆盖、高频次、高精度”的智慧模式迭代升级。

 

面向行业所需,番高领航自研L4级水面无人系统,打造集水质自动监测、自动采样、智能分析、无人值守于一体的L4级水质监测机器人,以全流程无人化作业能力破解传统监测模式的局限。目前,水质监测机器人已在大湾区30000㎡水库完成部署落地,为中小型水库监测智能化升级提供了可复制、可推广的实践范本。

 

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一、项目背景:中小型水库监测难题

 

该水库水域属当地水生态治理重点关注水体,库区日常受落叶堆积、水面浮沫、水生植物腐解影响,水质波动频繁,富营养化风险较高。

 

受水域地理条件限制,这类城郊中小型水库岸线曲折、库湾密布,岸边配套基建薄弱,很难大范围布设固定监测站点。依靠人工采样外勤耗时、样品送检周期较长;若在汛期、高温水华高发期开展加密监测,作业成本偏高,监测覆盖范围与响应时效难以兼顾。

 

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因此,水库管理方需要持续跟踪pH值、溶解氧、叶绿素、蓝绿藻等核心水质指标,以此提前预判水华爆发风险,及时掌握水体污染动态,保障水库水质安全,支撑水生态考核上报与水环境风险预警等管控工作。

 

 

二、创新实践:智慧水库监测无人化方案

项目采用「1台L4级水质监测机器人+1套智能充电船坞+智慧管理云平台」的轻量化配置,无需水库土建改造,现场即可快速完成部署。设备支持监测pH、溶解氧、盐度、氨氮、叶绿素、蓝绿藻、水中油、浊度、电导率等12项核心水质指标,可根据水库治理需求灵活调整监测参数组合。

 

1、创建任务,一键启动

针对水库水质波动区,管理人员只需在APP或云端平台设定监测/采样点位,即可一键下发单点或多点任务。免去人工排班与备船集结,高风险期也能随时增加巡检频次。

 

 

2、自主巡航,动态避障

机器人搭载GPS+RTK+IMU组合导航模块,任务启动后,可自主规划最优巡航路径。配备4D毫米波雷达等尖端传感器,通过融合感知算法实现3D动态避障,可自主识别水面漂浮物与水下浅滩,智能绕行规避,平稳遍历所有监测点位,适配水库复杂水域环境。

 

 

3、定点悬停,实时分析

针对水库不同深度的水质差异,水质监测机器人支持按需执行单独采样、单独检测、采样检测同步、异常智能采样。抵达目标点位后精准悬停,同步完成原位水质检测,5秒输出核心水质参数结果。机器人搭载多个500ml专用采样瓶,一次出航即可完成多区域、多点位的连续采样与监测,大幅提升网格化作业效率。

 

 

4、实时上云,自动生成报告

机器人作业过程中,图像信息、航行数据、检测数据信息实时回传云端平台。全域点位作业结束后,30秒自动生成完整水质监测报告。报告格式可匹配环保、水务部门的上报规范,支持一键导出与分发;监测数据超出阈值时,自动触发预警推送。

 

 

5、自动返航,自动充电

全部任务完成后,机器人自主规划航线返回智能充电船坞;低电量状态下也可自动触发返航补能,3小时完成满电补给,待命执行下一次任务,全程无需人工干预。

 

 

 

三、落地成效:项目运行结果复盘

项目投入运行后经实测验证,完成30000㎡水库全域水质监测仅需5分钟,较传统人工采样与实验室送检模式,综合采样监测效率提升80%。

 

针对本水库地形特点,技术团队前期进行现场勘测,规划适配库湾、浅滩的巡航及采样点位,完成现场安装调试。系统运行期间,云平台对设备健康状态持续监控,远程快速定位设备问题,保障库区监测任务7×24小时连续作业。

 

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当前河湖库监测智能化升级正在加速推进,番高领航以「水面具身机器人+智慧管理平台+场景定制服务」的三位一体模式,正为全国水库构建无人作业、全域感知、数据驱动的智慧水域运维新范式。番高领航将持续打磨水面具身机器人的场景适配能力,以可落地、可复制的无人化方案,助力水库管理与环保运维单位实现监测效能升级。

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