某城市河道综合管理应用中海达无人船多载荷协同巡检

在城市河道的日常管理中，真正棘手的问题往往并不出现在水面上。

隐蔽排口究竟藏在哪里？水下是否埋有暗管？不同河段的水质有没有异常波动？河床是否出现淤积或局部冲刷？这些“看不见”的信息，恰恰直接关系到排口治理、河道运维以及后续工程的施工决策。

传统的河道巡检、水质采样和水下测量，通常由不同人员、不同设备分头开展，局限明显：人工巡检存在盲区，固定点位采样难以连续反映水质变化，传统船测在窄、浅、近岸水域又面临布放困难和安全限制。

针对某城市河道综合管理需求，项目采用中海达 BSC 小型化多功能水上测量平台，集成侧扫声呐、多波束测深系统和多参数水质分析设备，将河道巡检与排口排查、水质走航监测、水下地形勘测三类任务纳入一套无人化作业体系，重点破解“巡检难、取样慢、水下情况不清”等痛点。

该城市河道巡查方案以中海达无人船作为移动载体，搭载侧扫声呐、8140S多波束测深系统和多参数水质分析仪。

• 侧扫声呐负责对岸线、水下排口、暗管及异常目标进行声学成像；

• 多波束测深仪通过条带式测量获取连续水深及高密度点云；

• 水质分析仪同步采集pH、溶解氧、电导率、浊度、水温等指标。

• 无人船则承担自主航行、高精度定位、自动避障和多载荷协同作业。

任务规划

设备到场后，完成无人船与各类传感器安装调试，并根据河道宽度、岸线、障碍物及任务需求，分别规划巡检、侧扫、多波束和水质走航路线，设置相应作业参数。

任务启动后，无人船可按预设航线自主航行、自动采集数据，针对不同任务灵活切换作业方式，大幅减少人工操控与现场干预。

▲岸边勘察

▲设备安装

1. 排口排查：约1公里河段，发现多类水下目标

在约1km河段的排口排查中，考虑到岸边人员活动等现场因素，无人船采用定速巡航方式，航速约0.8m/s，并与岸边保持约10m距离开展侧扫采集。

侧扫声呐持续向河床和岸坡获取声学影像，除了识别明显排水构筑物，还可通过目标形态、强回波、水下冲刷沟槽及泥沙扰动等特征，对隐藏于水下或岸墙附近的目标进行辅助判读。

此次巡测最终发现5处显性排口、3处隐蔽排口及1处疑似暗管。部分目标在声呐影像中可观察到明显管状结构，部分排口附近还能看到扇形冲刷及泥沙扰动特征，使传统“沿岸看排口”进一步延伸到“水下找排口”。

▲侧扫声呐水下影像拼接总图

▲侧扫数据点位与谷歌地球对比

2. 水质走航监测：数据每10秒更新一次

完成目标巡查的同时，无人船搭载水质设备开展走航监测。

本次按照河道中心线进行采集，水质数据以10秒为间隔自动获取并实时回传岸基，同步记录水温、pH、溶解氧、电导率和浊度五项指标，采集完成后可导出数据进行后续分析。

相较固定点人工取样，走航方式能够将一个个离散监测点连接成连续的空间数据。后续还可以根据河道宽度和应用目的规划“之”字形航线，进一步提高重点区域覆盖密度。

现场采集过程中，五参数按照10秒频率同步更新，数据链路保持稳定，为后续建立水质趋势分析、异常区域筛查及阈值预警提供基础。

▲无人船走航同步采集水质五参数

▲温度监测数据

▲pH值监测数据

▲溶解氧监测数据

▲电导率监测数据

▲浊度监测数据

3. 水下地形勘测：从二维排查，到三维看清水下

对于仅靠水面无法判断的河床地形和排口周边结构，则由多波束继续完成“看清水下”。

系统沿河道主槽布设测线，采用条带式全覆盖方式进行测量，并保证相邻条带重叠度不低于10%，减少水下数据缺失。

▲多波束作业范围

采集后的高密度点云不仅能够呈现河床整体起伏、近岸浅水区及局部淤积特征，还可以针对已发现的排口建立三维模型，进一步查看其形态、出露高度及与周围河床的空间关系，为排口复核、溯源分析和后续治理设计提供数据依据。

▲水下地形三维效果

▲水下地形点云

▲排口附近三维点云（一）

▲排口附近三维点云（二）

原本分散开展的河道巡检、水质监测和水下地形测量，通过无人船多载荷协同作业，被整合到同一套作业流程中，形成了从目标发现、位置确认、水质监测，到水下三维复核和成果建档的完整闭环。

此次现场应用验证了河道巡检、水质监测和水下勘测三类核心任务。相比传统分项作业，无人船可搭载多种设备协同完成数据采集，减少重复布设和人员水上作业，同时沉淀形成可查询、可追溯、可对比的数字化成果，为排口排查、水环境监测、河道运维及后续治理提供更完整的数据依据。

从“看水面”到“看水下”，从一次巡查到持续积累数据，无人船让河道管理更加高效，也让原本难以掌握的水下情况变得更加清晰、直观。