“让机器先下水，让人员远离风险”——记“墨影循迹”水利大坝水下智能巡检创新团队

大坝上一条毫米级裂缝究竟漏不漏水?过去往往要靠潜水员冒险下水复核。天津现代职业技术学院"墨影循迹"学生团队给出新解法:让机器人先下水,贴近裂缝精准释放一微升墨水,看墨迹是被"吸入"还是"扩散",即可判别真漏与假缝。这项创新,来自一支10人团队的一年攻坚。

全国水库大坝约9.5万座,80%以上建于上世纪80年代以前,水下部位智能检测渗透率却不足15%。浑水弱光下毫米级裂缝难以识别,死缝与活渗漏外观相近,行业长期受困于"人难下、看不清、测不准"。该创新的起点是一次真实困境:企业实习期间,负责人张珂萌看到ROV在浑水中反复贴近坝壁,只能确认"有缝",却无法判断是否渗漏,其间一次水下复核事故更造成人员伤亡。"看见,不等于判明;最危险的判断,仍由人来承担。"她随即组建跨专业团队,走访15处水利枢纽与运维、施工单位,访谈56名工程师和一线人员,明确了攻关方向。

团队重构水下巡检流程,形成"发现疑点—抵近复核—喷墨判别—精准定位—归档复检"闭环。最关键的突破来自墨鱼喷墨的跨界灵感:以微型压电/电磁脉冲泵实现示踪剂微升级定向定量释放,墨迹汇聚并被"吸入",说明存在贯通渗漏通道;沿表面"扩散",则为浅表"假缝"。不可见的渗流场首次转化为可视墨迹运移,清水验证识别率达99.2%。

从原理样机到工程定型,团队历经喷墨示踪判别、浑水成像逆模去浊、多源融合导航硬同步、VLA自主贴壁、密闭舱可靠性等六大节点,重复着"学生攻关—专家点睛—指标突破"的路径:用色卡与靶标反解衰减系数,实现300NTU高浊度下看清0.5毫米裂缝;反复保压验证,通过200米水深保压48小时测试。973计划首席科学家刘铁根、国家杰青刘海涛等专家全程指导。

历时千次调试、上百次迭代,DS-Inspector 3000大坝水下微小渗漏智能巡检机器人系统研制成功:贯通微渗漏识别准确率不低于95%,示踪对准误差不超过2毫米,定位精度±5厘米,单点判定小于60秒,单次任务由4—6小时缩短至1.5小时以内。成果被权威机构鉴定为"国内领先水平",累计取得发明专利4项、实用新型7项、软著1项。

系统已在南水北调中线穿黄工程、葛洲坝水电站及冰下低温、强流复杂流道等15处水利枢纽完成测试。某枢纽一级消力池检查中,2天完成48块底板全覆盖扫描,定位30余处结构性损伤;冬季冰下工况首次实现缺陷毫米级感知与数字化归档,综合效能提升约3倍。

让机器先下水、让人员远离风险——这群职教学子,正在大坝之上写下自己的答案。