【智易时代】河道堤防及涵闸泵站”空地水”一体化智能巡检方案

一、方案概述

河道堤防、涵闸、泵站是流域防洪排涝和水资源调度的核心基础设施，长期受水流淘刷、水位波动和土体干湿循环影响，易出现堤身裂缝、坡面塌陷、渗水散浸、獾洞蚁巢等隐患，威胁工程运行和防汛安全。传统人工巡检受临水陡坡、深水堤脚和高危作业环境制约，安全风险高、隐蔽病害漏检率高，难以满足《堤防运行管理办法》《水闸运行管理办法》对经常检查、定期检查和汛期加密巡检的要求。

本方案以智易时代四足巡检机器人为核心，协同无人机空中感知与水下机器人检测，并可选配智能巡检无人车作为移动承载平台，用于搭载无人机、四足机器人转场，兼顾堤顶道路、闸泵厂区等结构化环境的简单巡检。围绕堤防结构病害巡检、闸泵设备状态检测、河道淤积与行洪障碍监测、水下结构安全隐患检测四大核心任务，构建”空地水协同、闭环处置”的智慧巡检体系。目前，同类智能巡检体系已在水利工程中投入应用，本方案借鉴相关工程经验，面向河道堤防、涵闸、泵站场景进行针对性设计。

 

二、现状痛点分析

（一）作业环境复杂，人工巡检安全风险突出

河道护岸紧邻水域，岸坡陡峭、土体松散，堤脚水深多变，人工徒步巡查易发生打滑、落水事故；深水堤脚、背阴岸坡、高位冲刷断面、设备狭窄间隙等区域，人员难以抵近核查，关键隐患无法实地复核。

（二）隐蔽性隐患识别困难，错失最佳处置窗口期

堤防大量高危隐患属于浅层隐蔽病害：轻微表层冲刷、地下土体架空、植被覆盖下的裂缝等肉眼难以辨识。人工巡检大多仅能识别大面积塌陷等重度破损，对早期萌芽隐患识别能力不足；裂缝、渗水、动物洞穴会加速链式病害演化，人工巡检周期长，无法动态捕捉病害发展过程。

（三）汛期巡检压力大，全域覆盖能力不足

河道属于长距离线性工程，覆盖范围广，汛前、汛期需要提升巡检频次，人工全线排查耗时耗力，难以实现高频次、全覆盖、动态化巡检，无法适配汛期应急管控需求。

（四）缺少量化检测，隐患评估主观性强

传统巡检依靠巡检人员经验判定隐患等级，缺少标准化影像留存、病害尺寸、冲刷范围等量化指标；记录多为纸质台账、零散照片，缺少多期对比数据，不利于长效管控与数字孪生底板数据更新。

（五）涵闸、泵站设备巡检存在短板

涵闸闸门、启闭设备、电气控制柜、泵站机组等设备，部分点位空间狭小潮湿，人工巡检存在触电、机械伤害风险；依靠人工抄表目视检查，仪表读数异常、局部过热等问题易被忽略，缺少全天候自动监测手段。

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三、智能巡检装备及作业能力

本方案采用“空地水协同+移动平台保障”模式：以智能巡检无人车为移动承载平台，负责将无人机、四足机器人转运至目标堤段或闸泵厂区，并提供移动起降、补给和释放回收条件；无人机负责长距离河道全线快速航测；四足机器人针对无人机预警点位、重点堤段、涵闸泵站厂区及廊道开展近距离复核检测；水下机器人负责坝体、闸门等水下结构检测；无人车在堤顶道路、管理区道路等结构化环境执行补充巡检。

（一）智能巡检无人车（选配）

智能巡检无人车为本方案移动一体化作业母平台，部署于堤顶、管理道路，集成无人机自动机巢、四足机器人收纳释放舱，可自主完成装备转运、现场充电、通信中继与边缘计算，解决野外远距离巡检装备续航、投送难题。车辆搭载激光雷达、可见光云台、红外热成像、高精定位模块，支持自主巡航、动态避障，可独立完成堤顶干线常态化简易巡检。

 

 

（二）智能巡检无人机

结合河道堤防长距离、线性分布的特点，智能巡检无人机搭载可见光变焦相机、红外热成像、激光雷达/倾斜摄影相机等载荷，具备航线规划、自主巡航、定点悬停、实时图传和数据回传能力，承担河道堤防全线快速普查、河道淤积与行洪障碍宏观监测等任务。

 

机载感知配置

可见光变焦相机：识别堤顶裂缝、坡面塌陷、护岸破损、雨淋沟、阻水建筑物、违规种植等。

红外热成像：辅助发现堤身渗漏湿渍、动物洞穴等温度异常。

激光雷达/倾斜摄影：生成正射影像和三维模型，量化冲刷、塌陷、淤积范围。

（三）四足巡检机器人

四足巡检机器人采用仿生运动结构，具备自主导航与越障能力，可进入陡坡、碎石滩、泥泞堤坡、涵闸廊道、泵站设备间等区域。设备采用模块化传感器挂载设计，可根据河道堤防、涵闸泵站等不同巡检任务，灵活选配可见光、红外热成像、激光雷达等载荷，满足多场景巡检需求。

模块化感知配置

可见光高清变焦相机：实现厘米级高清成像，识别堤身裂缝、护坡塌陷破损、护岸砌体松动脱落；对涵闸闸门变形、启闭机构锈蚀、泵站仪表读数、设备外壳破损进行图像采集，精准记录隐患形态与GPS定位信息。

红外热成像模块：依托渗漏水体、潮湿土体与周边土体温度差异生成热力图谱，辅助定位堤身散浸、渗漏通道、地下空洞温度异常。

激光雷达：完成堤防岸坡、涵闸构筑物三维点云建模，测算局部沉降、坡面变形、护岸塌陷量；实现野外SLAM自主建图、路径规划，在GPS信号弱的廊道环境也可稳定定位导航。

多光谱感知模块（选配）：针对植被覆盖区域，依靠光谱差异识别植被下土体湿渍、洞穴扰动区域，提升植被遮挡下隐蔽隐患检出率。

5G/无线传输、边缘计算单元：支持现场端AI推理，巡检过程实时回传图像、热力图、点云数据，现场完成初步隐患识别告警。

 

（四）水下巡检机器人

水下机器人作为“水基”核心监测装备，用于替代人工潜水完成高危、深水、浑水、有限空间水下检测任务。

模块化感知配置

水下高清摄像系统：搭载高清水下摄像头，配合主动照明增强技术，在浑水环境下通过物理模型校正与声呐坐标融合算法协同处理，精准识别细微裂缝。

三维声呐/多波束声呐：利用声波反射信号对水下结构进行扫描，生成三维点云模型，可分辨水平向边长不小于5厘米的物体，定位准确度超过99%，在零能见度浑水环境中仍可完成结构缺陷检测。

超声测厚仪/激光测距仪：对闸门、拦污栅等金属结构进行厚度测量，评估锈蚀程度和结构剩余寿命。

喷墨示踪系统：通过喷墨示踪技术定位渗漏通道，判断坝体内部结构损伤程度，全面排查坝基冲刷、淘空等安全隐患。

 

四、分场景作业方案

（一）河道堤防巡检场景

巡检对象：堤防堤顶、堤坡、堤脚、护岸工程、戗台、管理范围滩岸

核心任务：巡检堤防裂缝、塌陷、冲刷破损，排查渗水、獾洞蚁巢等隐蔽隐患，复核河道淤积、行洪障碍疑点

1.常态化日常巡检

机器人按预设路线巡查重点堤段，采集可见光、红外、三维点云；对陡坡、临水堤脚等人员难至区域贴近检测，识别雨淋沟、砌石松动、土体滑塌。

2.隐患复核巡检

无人机发现疑点后，调度四足机器人到目标桩号核查，排除植被阴影、石块等伪目标，测量裂缝、塌陷，输出热力异常截图，形成取证材料。

3.害堤动物隐患专项巡检

红外识别獾、白蚁洞穴温度异常，标记位置，为专项治理提供点位依据。

4.汛期特殊巡检

高水位、暴雨后重点排查护岸淘刷、堤身散浸渗水、坡面失稳，快速获取险情图像，支撑防汛研判。

（二）涵闸巡检场景

巡检对象：闸室建筑物、闸门、启闭机、电气控制柜、闸底廊道、附属构筑物

核心任务：检测建筑物结构缺陷，监测机电设备运行状态

结构巡检：检测闸室混凝土裂缝、渗水、剥蚀，廊道内壁湿渍、渗漏点。

机电巡检：可见光识别闸门变形锈蚀、启闭机构损坏；红外检测电机、接线端子、配电柜过热故障；读取仪表示数，识别异常状态。

（三）泵站巡检场景

巡检对象：泵组机组、管路系统、阀门、电气控制柜、泵房构筑物

核心任务：设备外观缺陷识别、热故障检测、构筑物结构病害排查

识别泵体管路渗漏、外壳破损锈蚀；

红外筛查电气设备过热隐患；

泵房墙体、地面裂缝、渗水病害采集记录。

（四）河道淤积与行洪障碍监测场景

巡检对象：河道滩地、水下地形、岸坡、行洪通道

核心任务：监测河道淤积动态变化，识别行洪障碍物，评估行洪能力

1.岸线巡检：机器人沿堤岸巡航，利用高清相机识别河道内漂浮物、阻水建筑物、违规种植等行洪障碍物，同步记录岸坡冲刷和坍塌情况；

2.水下地形测绘：搭载多波束测深设备，获取全断面水下地形数据，生成三维模型，呈现河底淤积与冲刷变化，实现动态监测和趋势预测。

3.多时相变化分析：基于多期巡检数据和遥感影像构建河道数字高程模型，通过GIS叠加分析量化淤积厚度和冲淤分布。

 

（五）水下巡检场景

巡检对象：大坝坝体、坝基、输水隧洞、倒虹吸管道、涵管、水闸闸门、拦污栅、启闭机水下金属结构、河道堤防迎水面及堤脚等。

核心任务：检测水下结构裂缝、剥蚀、孔洞、渗漏、锈蚀、变形、淤堵、冲刷、淘空等隐患，构建水下三维数字化模型，为安全鉴定、加固治理和防汛调度提供数据支撑。

1.大坝坝体检测。水下机器人搭载高清水下摄像头、三维声呐、激光测距、超声测厚等设备，探测混凝土坝、土石坝表面裂缝、剥蚀、孔洞、渗漏点；喷墨示踪定位渗漏通道，排查坝基冲刷、淘空，为大坝安全鉴定提供数据。

2.输水隧洞与管道检测。克服狭小空间、高水压、低能见度条件，检测隧洞内壁混凝土缺陷、钢筋锈蚀、淤积堵塞、渗漏破损，构建三维模型，实现长距离全断面巡检。

3.水闸与金属构件检测。检测闸门、拦污栅等金属构件锈蚀、变形、破损，测量厚度，排查密封渗漏、卡槽堵塞，保障启闭和防洪输水调度安全。

4.河道堤防隐患探测。利用水下声呐扫描堤防迎水面、堤脚，排查渗漏、坍塌、淘刷，监测岸坡稳定，为堤防加固和河道治理提供依据。

5.防汛应急抢险与水下清淤修复。水下机器人快速执行水下地形测绘、杂物清理、渗漏封堵；搭载机械臂后，可进行闸门除锈、堵漏修复和深孔清淤。

 

五、方案价值

安全价值：机器人替代人员进入陡坡、临水、潮湿廊道等高风险区域，降低巡检人员落水、坠落、触电等作业风险。

识别能力升级：可见光+红外+激光雷达多传感器组合，兼顾显性病害与地下渗漏、动物洞穴等隐蔽隐患，实现早期风险识别，把处置关口前移。

效率提升：长距离由无人机快速覆盖，重点风险点由机器人精细化检测，减少大量人工徒步，汛期能够高效完成加密巡检任务，有效缓解人工巡堤压力。

管理标准化：全部隐患附带位置、影像、量化检测数据，消除人工经验主观判断差异，巡检-整改-复核闭环可追溯，符合现行水利工程运行管理的档案管理要求。

数字赋能：巡检成果可接入数字孪生水利底板，为堤防安全评估、维修养护计划编制、防汛调度决策提供客观数据支撑。