固体所无人船技术助力水库安全防控迈进无人时代

近期，深圳市水务局牵头中国科学院合肥物质科学院研究院和广东逸动科技有限公司，成功研制了目前尺寸最大、功能最全和智能化程度最高的水面智能安防无人船，显著提升库区安全管控的时效性、快速性、智能化和安全性技术水平，已在深圳市松子坑水库开始上岗作业。      我国是世界上水库大坝最多的国家，已建成水库9.8万座。随着对水库安全管理要求的不断提升，2022年水利部发布了《关于加强河湖水域岸线空间管控的指导意见》。但国内95%的小型水库防控人员编制较少，而且通常是由人工驾驶传统船舶对库区进行巡逻，对违禁人员和船舶人工喊话、手动拍照取证。这种方式不仅效率低、防控盲区多、执法手段不专业，且夜晚库区巡逻时会因危险性太高而无法防控。随着人工智能和机器人技术的发展，充分利用智能化装备对库区进行全天候、全方位的现代化监测，结合人工巡查、智能巡检、视频监控、仪器监测等手段，构建水库库区动态监测体系，能够切实提升库区侵占信息数据自动采集与分析水平，使库区的准确动态监测和侵入执法得以实现。

中国科学院合肥物质科学院研究院固体物理所余道洋博士团队联合广东逸动科技有限公司，研制的水面智能安防无人船长7.5米，宽2.5米，由70 kwh的磷酸铁锂电池供电，最大速度13公里/小时，续航里程65公里以上，适用内河C级航区4级风浪作业。据悉，这是国内目前尺寸最大、功能最全和智能化程度最高的水库智能安防无人船，该产品的应用将显著提升库区安全管控的时效性、快速性、智能化和安全性技术水平。同时，该产品在关键技术上取得多项突破：

（1）发明了多传感器融合的无人船同步定位与建图方法(SLAM)及系统，解决了无人船在河湖库通信和卫星导航信号缺失及复杂水面障碍干扰时的自主导航避障与地图构建问题；（2）研制了手动、遥控、网络操控和无人控制四位一体的全电动转向架构及控制系统，解决了船舶传统操控与智能化系统的兼容性和鲁棒性问题；（3）开发了水面目标的图像自动监测与识别智能算法，在传统监控摄像机智能侦测功能的基础上，进一步通过深度学习算法对违禁目标进行筛选和分类，实现对水域岸线违禁人和物的精准甄别与预警，同时将预警图像自动上传至平台并关联GIS标签，精准定位违禁的位置和时间；（4）针对水质检测数据的可信度问题，开发了检测数据和无人船巡航作业轨迹的GIS数据相融技术，并通过多种数据的交互校验实现监测数据的可溯性；（5）发明了无人船舶多模控制转换装置和一键巡航方法，解决了无人驾驶和人工驾驶双模操控系统之间的无缝切换和信号干扰问题，实现无人船在无智能设备和通信信号情况下的自主巡航和自主控制。

该无人船在松子坑水库交付使用后，显著提升了深圳市水务局对库区管理的现代化、智能化、高效率和绿色节能技术水平，各级领导对该产品考察后均给予了较高的评价和肯定。据该无人及控制系统研制项目的负责人中国科学院合肥物质科学研究院余道洋博士介绍，水面智能安防无人船是团队研究的水面机器人系列成果之一，其他研究成果还包括针对河湖长的智慧管理平台、水污染追踪溯源机器人、水面智能保洁、水生态精准修复和过程管理、水文地质探测和测绘、应急救援等。

余道洋博士团队是国内最早从事无人船艇技术研究的团队之一，已授权中国和美国发明专利及相关知识产权40余项，研制的产品在上海黄浦江、北京冬奥会举办地水源地等水域有所应用，并且在国内多个省市实现批量化应用，研究成果多次被新华社、中新社、人民网、安徽电视台等媒体报道，并被中国科学院、安徽省科技厅、合肥市人民政府等官网多次转载。

水面智能安防无人船