过去,水电大坝检查操作起来十分困难且代价高昂。必须切断水流或大幅降低流速后,潜水员才能进入施工场所。水下环境黑暗,污物成堆,潜水员常常处于非常危险的境地。现在,许多公司采用遥控水下机器人(ROV)对大坝进行水下检查。
加拿大多伦多安大略电力公司目前就利用ROV检查其旗下几座水电站的大坝及毗邻建筑物。检查所用的水下机器人为美国飞希斯(JW Fishers)公司生产的海狮ROV。该公司发言人M·奥斯塔诺斯基称:在北安大略省斯墨基瀑布(Smokey Falls)电站,工作人员用海狮ROV来检查尾水渠混凝土墩,尾水管连接段,检测渠首混凝土,检查泄水道护坦冲蚀情况。在亚当贝克(Adam Beck)电站,渠首混凝土墩及渠首闸门的检测也采用ROV。ROV非常适合这方面的工作,并已很快取得了成效。ROV的一个优点是检查时不必关闭水电机组,可以保证水电站运行效率。另外,ROV在下游拦污栅的水底检查也非常安全。
加拿大北魁北克的桑特瑞西普肖(Centrale Shipshaw)电站也利用飞希斯公司生产的海獭ROV进行大坝检查。海獭ROV在检查进水口拦污栅方面表现良好。ROV通过小船潜入水下,下潜深度达88.4 m,可成功应对进水口附近危险水流。虽然大部分进水口没有污物,但有些进水口仍会被堵塞,堵塞物包括木材、鼓状物和其他材料。ROV检查录影带连同书面报告会提交给管理人员。
委内瑞拉加拉加斯海洋服务公司特里姆(Trime C.A.)公司用海狮ROV进行坝面渗漏检查。据公司发言人B·布鲁赫称,ROV在长305 m、深50 m的坝面进行检查并成功地以最短时间帮助潜水员捕捉到渗漏点,降低了工作的总成本。在华盛顿艾斯哈勃(Ice Harbor )坝,美国陆军工程师兵团一直利用海狮ROV来完成各种检测项目以及监测受建筑物影响的鱼类种群。
Deep Trekker公司(DTG)也是一家利用ROV检查水电站及大坝的公司。该公司最近为其ROV生产线引进了一项新技术。在美国新奥尔良最近召开的国际水下干预大会上,公司展示了带有激光照明标定系统的微型水下机器人。其新型照明系统包括静态照明和跟踪照明,整个照明系统总通量为1 300流明。
董事长S·麦克唐纳称,公司提供的DTG2水下机器人结构紧凑、易于携带、方便使用,且价廉物美。该机器适应艰难环境且坚固耐用的特点非常适合恶劣环境作业。另外,其铸铝材质非常经久耐用。
该款水下机器人因其便于携带和使用方便而受到商业海洋专业人士的欢迎。DTG2带有完全自供的板载电池,无需任何外部电源、机顶盒或其他装置。DTG2ROV适合任何工作场所及船舶。
海眼剑齿虎是市场上出现的另一款ROV。这款水下机器人融合了双鹰萨诺夫(萨博自治水下机器人)和萨博海眼两种技术,从而形成一个拥有深潜、悬浮、长距离航行及六自由度控制系统的混合型水下机器人(AUV/ROV)。其机型分单体和双体两种,在执行水底检查和检测、维护及维修(IRM)任务时均能显示出体重轻、功能强的优势。该水下机器人结构复杂,适合海底设施的自主检测、维修,隧道检查及海上监测。
这种AUV(自治式水下机器人)和ROV(遥控水下机器人)混合式深潜器具备六自由度运动平台、360度灵敏操作、传感器/辅助设备接口及超长航程等优点。海底对接节点不仅可为机器人的远程电池充电,还可进行数据交换。
海眼剑齿虎有自治型、遥控型和手动型3种作业模式。可按程序自主完成检测、维护及修理任务。操作员可通过低带宽通讯设备对机器人水下作业进行干预和监控。
建筑物对水生生境产生何种影响是水利工程需要考虑的一项重要内容。拜尔索尼克斯(BioSonics,Inc)公司和海洋科学集团(Oceanscience Group)最近推出了一款便携式遥控生境绘图考察船——1 800MX型Z形船。该船由海洋科学集团的水文测量船和拜尔索尼克斯公司的MX测深仪结合而成。研究人员无需使用载人船只即可对水生植被及底栖生物进行定量测量。
岸上数据采集计算机通过导航软件实时显示Z形船位置,并由船载GPS辅助引导船只按指定测线行进。
拜尔索尼克斯公司同时期开发的视觉采集软件6凭借完整的高清晰水柱回声图可为操作员提供即时水深数据和植被数据。遥感平台通过以太网无线连接对所有测深装置实施实时控制使数据传输质量得到保证。据拜尔索尼克斯公司发言人E·曼迪介绍,这些遥感平台可为用户提供以前难以收集或收集成本很高的海底生境数据。针对难以进入的浅水区测量, Z形船可在几分钟内安装好MX测深仪并经由载人船只运载后顺利投入使用。因此,MX测深仪是帮助用户最大限度地提高仪器使用价值的又一款工具。
曼迪就MX测深仪遥感平台控制的概念联系了海洋科学集团。对拜尔索尼克斯公司来说,整合这两种技术比较简单。公司原以为必须为Z形船重新装配声纳系统,但事实证明现有声纳系统可以与仪器舱相适应,而无需作任何改变。
MX测深仪整合完成后,两家公司计划对该系统及其他遥测仪器进行现场验证。
威迪欧雷(VideoRay)公司生产的遥控水下机器人已成为水电站最受欢迎的检测设备。这种结构紧凑、便于携带的水下机器人可捕捉高分辨率彩色视频信号来满足用户文档需要,并方便单人进行ROV的部署和试航操作。
该公司专门为水电工程师和服务商配置了PRO4 HY 300BASE(专业基础版)型水电站专用遥控水下机器人,以快速高效地执行各种水下基础设施检查任务。据该公司称,VideoRay产品最大直径不超过25.4 cm,因此可轻松进入狭小空间或进水口作业。该公司另一款PRO4 HY 300R型水下机器人则是在专业基础版的基础上,将标准导航计算机置换成坚固耐用的笔记本电脑并添加一个工业用手动控制器。
随着ROV应用需求的增长,需要对ROV操作员进行培训。苏格兰威廉堡和澳大利亚塔斯马尼亚均成立了水下培训中心。这两个培训基地与ROV生产商密切合作,开设了ROV培训课程,旨在让学员学习ROV知识时有身临其境的体验。
学员在空气潜水和深度饱和潜水职业(商业)潜水员的陪同下,在开放式水环境中驾驶检查类ROV。他们在ROV方面获得的第一手知识和技能有利于今后职业能力水平的提高。
除此之外,培训基地的理论基础课程涵盖了各种类型的ROV系统,为学员提供了保养和维修各类ROV的知识及经验。