追求夢想各展所長 河北農大學生研發管道智能清檢維護體系

日前，在河北省保定市恆祥北大街與恆源路交叉口的一處雨水井旁，馬思雨和同學們正將無人機送入地下排水管道，爲檢測排水管網飛行控制程序完善和未來搭建排水管網數據平臺蒐集第一手資料。

馬思雨是河北農業大學城鄉規劃專業的大四學生，大一年級開始，她和幾位同學組建了一個創業團隊，致力於城市管網無人機檢測和機器人清淤的系統性研發。

團隊參加2024河北省大學生創新大賽。受訪者供圖

“一到雨季就容易出現城市內澇，而且管道清淤工作量大，工作環境惡劣，我們想用學到的知識爲城市做點什麼。”馬思雨說，爲研發智能化城市管網清檢設備，她和同學們開展廣泛調研，查文獻，發論文，通過無人機檢測城市管網現狀，定位管道故障點，採用多平臺TLS獲取的點雲數據與數字孿生模型比對，進行管道健康動態評估，爲城市運維決策提供參考，並自主研發管道破障運維車、管道清理機器人，力求實現檢測、清淤、管道日常維護一體化的城市管網智能運維體系。

調試破障運維車。受訪者供圖

團隊的核心成員來自不同的專業，有城鄉規劃、機械工程、給排水、計算機、市場營銷等。他們各展所長，從排水管道運維實際需求、機器人關鍵部件設計和優化、機器人控制系統開發、無人機飛行控制系統完善、數字孿生模型構建與數據分析處理等方面，讓這一創業項目拾階而上、步步登高。機械設計專業的安東旭、周子明等同學負責破障運維車和機器人的設計工作。“這個項目讓我深入學習了挺多課本外的專業知識。”周子明說，目前他正在做車輛機械臂和視覺系統的調試，也正從項目中漸漸明確未來的就業方向。經濟學專業的孫夢筱和財會專業的王巍達負責團隊的財務工作，劉子駿和王赫揚則是跨專業研究行業政策、做宣傳策劃等。“團隊裡每位學長都很努力，大家齊心協力做一個項目，挺有意義。”剛剛加入團隊的環境工程大二學生張嘉航說。

獲獎證書。受訪者供圖

幾年來，團隊在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國三維數字化創新設計大賽等國家級賽事中獲得8項獎勵，和14項省級賽事獎勵。

在社會實踐和校內老師的指導下，馬思雨同學和團隊成員通過設計、開發、集成、優化，使管道清檢機器人集成了UltraHD圖傳、激光SLAM定位和TensorFlow視覺深度學習算法。目前，該團隊已獲得4項發明專利、7項實用新型專利授權，實現了對複雜城市排水系統的綜合態勢感知，並針對排水行業痛點，採用通用接口和多功能機械臂的設計，機器人能夠實現清理與檢測的雙重任務，確保排水系統的暢通無阻。

管道清理機器人實驗室樣機。受訪者供圖。

“目前如何更好地疏導排水管網、實時掌控管網運行狀態及相關數據，更加科學合理地進行管網系統的調度運行是擺在每一位排水行業從業者面前的一個課題。隨着城市化進程不斷加快，城市排水運行和管理工作亟需從傳統管理方式走向智慧化。”保定市城鄉規劃設計研究院市政所所長陳宏宇說，本項目對不同管徑及材質的排水管道均能適應，同時可以應對複雜的管道內部狀況。同學們在清淤檢測工作一體化，實現多種檢測技術手段下的綜合信息反饋和綜合態勢感知，實時數據上傳反饋等方面，都作出積極的探索和嘗試，值得肯定。

無人機檢測。劉芳攝

大學期間，馬思雨和團隊中的同學的課餘時間大部分在實驗室、企業和工地中度過。“每年暑假也就在家待十來天。”馬思雨說，團隊裡的同學都很努力，有時候爲了解決一個問題，大家會在實驗室研究到後半夜。

“項目運行三年來，支出近10萬元，支撐項目運轉的費用有參賽獎金、天使輪融資，還有指導老師的資助。”馬思雨說，目前，已和幾家企業簽訂了合作協議，正在進行第一批設備的生產。(劉芳)