隨著水環(huán)境保護和安全生產(chǎn)標準的提升，泵站、渠箱等排水設施清淤養(yǎng)護工作已成為水生態(tài)環(huán)境治理的痛點難點之一。傳統(tǒng)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(huán)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(fā)出水下清淤機器人，有效解決了排水設施停產(chǎn)減產(chǎn)引發(fā)的污水溢流污染，消除有限空間內(nèi)人工作業(yè)的安全隱患，真正實現(xiàn)了“人不下井、水不斷流、泥不落地”的不停產(chǎn)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(huán)保等優(yōu)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(tǒng)，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(tài)、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(qū)的泵站、渠箱、深隧等多元化場景?！?/p>

針對排水管網(wǎng)系統(tǒng)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(nèi)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(zhì)；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(tǒng)可以進行37度的角度調(diào)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(yè)防漏電系統(tǒng)作為“防護罩”，可以有效保障設備在水下作業(yè)的安全性和可靠性。

除了便于清淤的外觀設計，機器人內(nèi)部的智能“頭腦”也是破解泵站、渠箱、深隧等惡劣污水作業(yè)環(huán)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(tǒng)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(nèi)的作業(yè)工況，提前發(fā)現(xiàn)提前規(guī)避，有效做到“決勝千里之外”；船舶姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是機器人的“小腦”，綜合機器人的航向、三維姿態(tài)與液壓數(shù)據(jù)等信息，實時監(jiān)測機器人的運動軌跡和傾斜角度，控制機器人精準作業(yè)；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(shù)據(jù)以圖像化的方式呈現(xiàn)在交互操作界面上，便于操作者準確判斷并發(fā)出作業(yè)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(jīng)驗總結，構建起了安全環(huán)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(huán)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(xiàn)通溝余泥的資源化利用，真正將智能化、數(shù)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(xiàn)水下清淤綠色轉型。

接力式作業(yè) 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(yǎng)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(tǒng)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(fā)揮調(diào)蓄治污和防洪排澇功能，綜合解決老城區(qū)內(nèi)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(tài)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(guī)設備的使用極限，在國內(nèi)外均無相關經(jīng)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(yè)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(chuàng)新技術研發(fā)出了“深隧慧眼”——深隧測繪數(shù)據(jù)實時采集處理系統(tǒng)。借助這一系統(tǒng)，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(yè)，深隧運維團隊在地下14米處搭建平臺沉淀池，為后續(xù)“接力式”作業(yè)奠定基礎。

最后，為最大限度減少人員進入深隧作業(yè)可能產(chǎn)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(huán)境下實現(xiàn)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(yè)，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(yè)”，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(tài)投入汛期排水工作。

創(chuàng)新性發(fā)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(qū)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(tǒng)“停產(chǎn)+人工”清淤方式，作業(yè)時間縮減約30%，現(xiàn)場作業(yè)人員減少近50%，提高了排水設施運營管理的安全系數(shù)和工作效率。同時，科學有序開展排水設施清淤養(yǎng)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(nèi)泵站、渠箱、深隧清淤提供可借鑒的寶貴經(jīng)驗，也為其他行業(yè)領域的有限空間場所清淤作業(yè)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(xiàn)在水下清淤機器人已取得專利授權11件（發(fā)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(fā)明專利申請進入實質(zhì)審查階段，經(jīng)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(fā)明還榮獲廣東省市政行業(yè)協(xié)會科學技術獎特等獎以及由廣州市總工會頒發(fā)的2020-2022年女職工創(chuàng)新工作室“十大創(chuàng)新成果”等獎項。

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