“励智”启航 智护河安​

本站6月5日讯   黄河，中华民族的母亲河，其安澜关乎国计民生。然而，黄河险工控导根石走失是出险的主要原因，传统探测方式效率低、精度差，难以满足治黄事业高质量发展需求。在此背景下，济南黄河河务局联合山东大学、山东黄河信息中心开展的水利部重大科技项目——“‘励智’智能高精度根石探测无人艇研制”应运而生，经过不懈努力，项目研究取得圆满成功，在黄委国科局组织的综合评价中荣获“优秀”等级。

分工协作，凝聚多方智慧力量​

项目的成功离不开多方的紧密合作与高效分工。济南黄河河务局、山东大学和山东黄河信息中心充分发挥各自优势，形成强大的科研合力。济南黄河河务局作为牵头单位，统筹协调项目整体推进，负责组织实施、进度把控和与外部的沟通协调等工作；山东大学凭借在海洋设备研究和机械制造方面的深厚技术积累和先进的试验检测平台，承担无人艇设计制造以及三路互校技术研发工作，从双体无人艇平台兴波阻力系数曲线研究、基于 CFD 水动力理论的数值计算，到无人艇最终设计制造，从“三路互校”探测技术方案的理论提出，到整体设备的搭建完成，每一个环节都凝聚着山大科研团队的智慧与汗水；山东黄河信息中心则依托其在通信专网和数据中心方面的优势，为项目提供强大的信息传输保障和算力支撑，同时负责根石监测预警平台的开发建设，实现数据的高效传输、存储和智能分析。​

图：无人艇整体照片（贺乔静  摄）

在项目实施过程中，各方建立了完善的协调机制。成立项目领导组、研发攻关小组与专家咨询小组，并设财务助理和项目协调专员。项目领导组负责项目总体规划、监督进展、协调进度；研发攻关小组严格按照任务书开展研究和技术攻关；专家咨询小组全程跟踪，协助解决技术难题；财务助理管理经费，确保合理使用；项目协调专员负责各方沟通协调，确保信息畅通。通过明确的分工和紧密的协作，项目团队成员各司其职、各尽其责，在不同领域发挥专长，共同攻克一个又一个难关，推动项目不断向前发展。​

图：组织召开攻关协调会（贺乔静  摄）

难题攻关，突破技术重重瓶颈​

黄河复杂的水文环境和根石探测的特殊要求，给项目带来了诸多技术难题，但项目团队不畏艰难，勇于创新，积极开展技术攻关。在无人艇设计制造方面，需要兼顾快速性和载重余量，团队通过深入研究双体无人艇平台兴波阻力系数曲线和剩余阻力系数曲线，结合吃水、型深以及片体间距比等因素，反复优化设计方案，最终确定了合理的无人艇尺寸和结构，将双体无人艇片体设计为细长型，增大片体间距，提高了无人艇在黄河中常洪水条件下的航行稳定性和探测效率。

根石探测仪的研发也是一大难点。为实现高精度探测，团队设计了 “三路互校” 根石探测仪，利用 PLC 控制电机运动，通过钢丝绳悬挂探头，结合重锤机构、卷扬机构和电气控制部分，实现精准探测。在设计过程中，充分考虑根石周围流场的水动力特性，确定重锤形状、质量，以及压力传感器、计米器等关键部件的布置位置，并进行多次调试和优化。同时，针对黄河高含沙水流对探测精度的影响，开展大量试验，不断改进探测技术，最终使探测仪在复杂环境下也能准确获取根石数据。​

图：三路互校探测仪（贺乔静  摄）

此外，在数据传输、设备集成等方面也面临诸多挑战。项目团队通过不断尝试和创新，开发出先进的数据传输技术，实现测量数据的实时传输和共享；优化设备集成方案，确保无人艇、探测仪、监测预警平台等各部分协同工作，稳定可靠。在攻克这些技术难题的过程中，项目团队展现出了顽强的毅力和卓越的创新能力，为项目的成功奠定了坚实的技术基础。​

图：智能操作系统（贺乔静  摄）

成果展示，彰显科技治黄实力​

经过项目团队的不懈努力，“励智” 智能高精度根石探测无人艇研制项目取得了丰硕的成果。在硬件设备方面，成功研制出小水切面、高稳定性、智能化操控的双体无人艇，搭载 “三路互校” 高精度根石探测仪和超声波测深仪，能够在黄河中常洪水、高泥沙条件下，对防洪工程根石进行自动化、智能化探测，探测效率和精度大幅提高。同时，研制出用于监测坝体根石状态的阵列式多断面根石感知装置，可及时捕捉根石变化，完整记录变形过程。

在软件系统方面，开发了功能强大的根石监测预警平台，该平台基于优化后的根石冲刷坍塌走失数值模型、根石险情分类预测模型以及流场与河势分析模型，能够实时接收前端传感设备采集的信息，将水位、根石传感器监测等信息进行图形、列表、文本等多种方式的组合展示，辅助业务人员进行防灾预警分析，实现了河道整治工程运行状态的智能监测预警。此外，项目还取得了一系列科研成果，发表论文 4 篇，申请国家专利 3 项，获得软件著作权 2 项，研制出黄河坝岸监测预警装置 1 套和数字孪生智慧操作系统 1 套，并在历城盖家沟险工段建设典型应用示范 1 处。​

图：专利证书（贺乔静  摄）

这些成果在实际应用中展现出了强大的实力。2024 年 10 月 31 日，无人艇在黄河张褚窝控导和盖家沟险工正式下水应用，顺利获取探测数据，经比对，数据编码与水深传感器误差较小，最大 6 厘米，有效验证了探测设备的有效性和准确性。根石监测预警平台通过智能化数据融合系统，自动生成高精度实时根石位置断面图，为黄河防汛抢险提供了重要的数据支撑，极大地提升了黄河根石探测的现代化水平，降低了职工劳动强度，保障了黄河两岸人民群众生命财产安全，具有显著的经济社会和生态环境效益，推广应用前景十分广阔。

图：无人艇开展根石探测（贺乔静  摄） 

“励智” 智能高精度根石探测无人艇的成果得到了广泛展示和认可。无人艇视频与彩页参展了北京第三届亚洲国际水周，实体艇参展了黄委举办的 “黄河保护治理先进技术（设备）推介会” 和水利部堤防管理工作会议。在这些重要展会上，无人艇的先进技术和创新成果吸引了各级领导与科研人员的关注，充分展示了我国在黄河治理领域的科技实力和创新能力，也为项目成果的进一步推广应用奠定了良好基础。

图：宣传彩页和视频参加了第三届亚洲国际水周（贺乔静  摄）

“励智” 智能高精度根石探测无人艇研制项目的成功，是多方共同努力的结果，是科技治黄的生动实践。未来，济南黄河河务局将加速成果转化推广，让这一先进技术在黄河流域生态保护和高质量发展中发挥更大作用，为守护母亲河安澜、推动黄河流域可持续发展贡献更多科技力量。（贺乔静）