水下机器人水坝检测方案
1. 背景
水库安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，中小型水库的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节，水坝的安全检查工作越来越受到人们的重视，水坝附近水情复杂，依靠潜水员进行检测工作会受到很大的限制，检测结果往往很不理想，水下机器人的应用为解决这一问题提供了较好的手段。
2. 遥控水下机器人（ROV）简介
遥控水下机器人即ROV（Remote Operated Vehicle），系统组成一般包括：动力推进器、遥控电子通讯装置、 黑白或彩色摄像头、摄像俯仰云台、用户外围传感器接口、实时在线显示单元、导航定位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯和凯夫拉零浮力拖缆等单元部件。功能多种多样，不同类型的ROV用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学 研究等各个领域。
ROV由水下潜器、机械手、控制台、超短基线定位系统和二维多波束图像声纳等组成。水下潜器配备有照明灯和导航摄像头，云台和高清摄像头，水平推进器，垂直推进器等，并可根据需要搭载其他传感器。
法 国ECA公司生产的ROV配备有处于世界先进水平的导航、定位、推进和控制系统，具有自动定深、定向等功能，因而可以准确到达预定的位置执行监视、检测等任务。为满足不同潜深的需要，ECA提供不同型号的ROV如H300（300 m水深）、H800（1000 m水深）、H1000(1000 m水深)、H2000（2000 m水深）等，它们可以到达潜水员无法到达的深度，从而较好地替代潜水员进行水下作业。这样，水下的危险环境就不会危及检测人员的生命安全，人员只要在甲板船或大坝上进行操作就可以了。
3. ROV在大坝监测的应用
通过遥控操作ROV，可实现水下全方位扫描检测，重点部位可以“驻足”观测，不仅可以快速检测到大坝的整体情况，而且可以仔细检查局部的细节。ROV上搭载的的水下摄像机可以检测出大坝表面的各种状态，如破损、裂缝等，并可用激光尺度仪对破损和裂缝的大小进行测量；搭载的高分辨率图像声纳可以对堤坝表面进行三维测量；搭载的剖面声纳可对大坝内部进行三维检测；ROV携带上述探测仪器在水下活动，从而实现对大坝的全覆盖扫描检测。
ROV小巧灵活、操作简便（通过控制台上的多个旋钮即可控制机器人前进、后退、转弯、上升、下沉，灯光强弱和摄像头焦距，云台俯仰等）；ROV可携带定位声纳、图像扫描声纳、多参数水质检测传感器、辐射传感器、机械手、金属测厚计等监测设备；还可实时进行水下视频监测。
目前ROV已广泛用于水利水电工程中的坝体、船闸、桥墩、排沙口、拦污栅、病险水库等的水下检查以及水下工程质量的监控。
水下检测与图像处理主要包括以下方面:
(1) 水下录像，使用ROV进行水下拍摄；
(2) 全景图制作，利用所拍摄的影像、图像数据，转化为全景图像；
(3) 多维重构，利用上述信息，对结构体进行多维重构；
(4) 图像浏览，根据监测和分析的需要，提供全景图形的实时浏览；
(5) 提取异常现象，通过全面处理和分析，从海量的全景图像中，寻找和提取监测目标的异常现象；
(6) 决策支持，根据水下探测成果，为大坝结构修复和安全改造决策提供资料支持。
4. 应用实例
2016年5月11日，泰富坤公司协助广东水利电力研究院使用H800在阳江市大河水库进行了大坝检测，发现一处裂缝。5月12日检测了清远闸坝。H800水下机器人通过水下实际操作，验证了其可靠的性能，赢得了用户的认可。
5. ECA公司ROV产品的优势
法国ECA公司是业界领先的ROV生产商，生产的ROV在实用性和可靠性上都处于世界先进水平。以H800型ROV为例，它具备以下特点：
（1）H800搭载了6个世界顶级推进器制造商Tecnadyne 生产的直流无刷推进器，其中前后方向4个，垂直方向2个，动力高，稳定性好，速度快（可达4.5节，比现有的其他相似类型ROV快1-2节）；
（2）H800配有一个固定的低照度黑白导航摄像头和LED照明灯，云台上配备了一个10倍变焦彩色摄像头和两个LED照明灯，并配有用于二位测量的激光束；
（3）H800具备检测自身旋转圈数的功能，即可以监测脐带缆承扭的情况，通过实时调整，可避免脐带缆应过分承扭而发生缠绕、打结等情况；
（4）H300还可搭载自动航向、自动定深系统，LBL或USBL定位系统，五功能或两功能机械手，各种类型声纳（成像、多波束、侧扫等）和无损检验传感器（阴极保护+侧后+刷子）等，可以根据用户需求搭载，用于完成不同的任务。
6. 结语
我国大多数中小水库的监测、监测工作急需更高效率、更高操作性的实用工具，应用水下机器人系统开展水下检查工作，对水库大坝安全鉴定和除险加固，使水库发挥应有的社会效益和经济效益，具有重要的意义。