从人工划船捞到AI自主巡，智湖清源以智能装备为河湖治理装上“数字大脑”

EDIT 2026-5-6 19:03 60人围观产业资讯

眼下，《美丽河湖保护与建设行动方案（2025-2027年）》正持续落地推进，江河湖库清漂治理、水生态环境保护成为生态文明建设的核心重点。河湖治理不等人，装备保障尤为关键。记者走进山东农业工程学院农业物联网创新研究院实验室看到，这里的青年科研团队正在双线攻关，一边优化水面垃圾智算法，一边打磨无人清污船的硬件结构与作业性能。实验室里的每一次算法迭代、每一轮河道实测，都成为守护碧水清波的底气。

从“人找垃圾”到“垃圾找船”清污作业更智能

记者在现场了解到，这套由团队自主研发的三元多模态融合感知系统，是国内首个将事件相机、激光雷达、双目视觉三者结合的水面垃圾智能识别方案，可精准识别塑料瓶、塑料袋、落叶、浮油等数十种水面常见污染物，哪怕是直径不足3厘米的细小垃圾，也能被快速锁定。

这套完成三代样机迭代的智能清污系统，是深度学习算法与硬件感知矩阵的深度结合。水域现场下达作业指令后，搭载改进YOLOv11n轻量化模型的感知系统，会快速识别视野内的垃圾并完成厘米级定位，同步通过路径规划算法规划最优清理航线，无人船自主航行至目标点位完成打捞，全程无需人工干预，三者并行、互不干扰。

水面反光、波浪晃动一直是水面垃圾识别的行业痛点，在实验室的仿真平台上，研发团队针对不同风浪、光照、水质场景下的识别难题，完成了上万次样本训练与算法优化，耗时两年完成三代样机打磨，最终实现了从“人划船找垃圾”到“船自主找垃圾”的转变，垃圾识别率达到90.7%，远超行业同类产品。

“这套感知系统，我们开发的出发点就是解决两个核心痛点，一个是准，一个是稳。”智湖清源团队负责人说道，“传统算法在水面干扰下，小目标垃圾漏检率能到20%-30%，我们通过多模态融合，把这个问题彻底解决了；同时我们自研了STM32+JetsonNano主从异构架构，相比传统方案算力提升80倍，成本却降低了70%，核心部件100%国产化，就是为了让这套装备能用、好用、用得起。”

感知系统只是实验室研发成果落地河湖智能治理的一个缩影，类似的效率跃升已渗透到清污作业的方方面面。在河道测试现场，记者看到无人清污船在水面平稳航行，遇到桥墩、水草等障碍物时，会自动调整航线完成动态避障，完成垃圾收集满仓后，会自主返航完成卸料与充电。这套全流程无人作业闭环的背后，是实验室研发的全覆盖路径规划算法与动态避障系统，可实现8小时以上连续无人作业，清理效率达到2000㎡/h，是传统2-3人人工打捞效率的10倍。

从“只捞垃圾”到“治测一体”功能设计更贴心

小到船体的流线型结构设计，大到核心作业模式的突破，清污装备的每一处变化，都藏着对一线打捞工人的关怀、对河湖治理的助力。

这台长2米、宽1.2米的双体清污船，有很多贴合基层需求的新设计。首先是首创的双模式打捞机构，针对大体积垃圾采用机械输送带输送，针对细小颗粒、浮油采用涡旋吸附，解决了传统设备只能打捞单一类型垃圾的难题；同时船体搭载了折叠式收集舱，垃圾满仓后可自动完成卸料，无需人工手动清理，大幅降低了一线作业的劳动强度。

如果说双模式打捞是“看得见的便捷”，团队首创的“AI子母船协同清污系统”，就是“看不见的硬核突破”。这项成果源于团队30多公里河道实地勘测、12位一线打捞工人的深度访谈，科研人员针对传统设备“只捞垃圾、不查水质”的功能短板，对垃圾清理与水质监测进行了一体化协同开发，让清污船同时具备了“清理主力军”和“水质侦察兵”的双重能力。

“我们的母船负责全域垃圾清理，巴掌大的子船负责多点位水质巡查，能进入窄河、边角、浮油区这些母船到不了的地方。”团队机械设计负责人介绍，“子船完成水质采样后，会把异常区域坐标回传给母船，母船精准完成清理作业后，子船再做水质复核确认，形成‘巡查-清理-复核’的完整闭环，不用再像过去那样，清污和水质监测分两拨人、两套设备做，效率提升了一大截。”

这套子母船系统，可同步监测温度、PH、TDS、浊度四项核心水质指标，相对误差≤3%，不仅能完成日常清污作业，还能实现污染预警与溯源，彻底打破了传统清污设备功能单一的瓶颈。

从“单兵作战”到“全网联动”治理管控更智慧

眼下，全国多地正进入汛期河湖清漂的关键期，基层水务部门、景区管理单位面临着大面积水域巡查、多点位清污作业的压力。如何才能让清污装备不扎堆、不空跑、不误事？

在智湖清源5G+北斗双链路云平台数据驾驶舱上，数十台无人清污船的作业实况、位置航速、电量垃圾量，以及对应水域的水质数据曲线，在屏幕上一目了然。

“地图上的每一个点位，就是一台正在作业的设备，我们能实时看到它的作业亩数、清理进度，包括设备的运行状态，精确到每一条河道、每一个点位。”平台融合了5G通信、北斗定位、遥感、气象系统，能精准规划设备作业航线，预判设备故障与配件需求，从过去的“坏了再修”升级为“提前预判”。同时，设备在田间河道采集的作业数据、工况信息，会实时反哺实验室，为下一代产品研发提供最真实的一线数据。

在河道中，搭载多类传感器的智能清污船，不仅能完成水面垃圾清理，还能实时传回水域环境、污染物分布数据。依托这些最“接地气”的一线数据，结合气象、水文数据，团队搭建了水域治理智慧管理平台，可实现多台设备协同调度、污染预警溯源、水质数据可视化分析，为基层水务部门提供全流程的智慧治理解决方案，目前已在多个试点单位落地应用。

装备提质升级智慧治水赋能生态保护

“十五五”规划纲要明确提出，要始终坚持统筹水资源、水环境、水生态治理，加强重要江河湖库系统治理和生态保护。数据显示，2025年国内水域清污装备整体市场规模达187亿元，预计2030年智能水域清污装备市场规模将突破120亿元，智能化渗透率将从2025年的不足8%提升至2030年的49%以上。

截至目前，智湖清源项目已形成完善的自主知识产权体系，以学生团队为第一作者累计申请5项专利、15项计算机软件著作权，其中3项软著已获国家版权局授权，核心创新点通过国家级权威机构科技查新认证。团队累计斩获22项国家级、72项省级科创奖项，技术实力获得行业权威赛事的广泛认可。同时，项目已与行业企业正式签订合作开发协议，打通了“研发-测试-量产-运维”全链条，完成多场景试点运行，获得了终端用户的正式使用报告与高度评价，已达成后续持续采购意向。

在前期试点中，这套智能清污系统聚焦河湖治理“降本、提质、增效、减险”四大核心需求，推动水域清污作业效率提升10倍以上，人工成本最高降低67%，有效改善了一线作业条件与劳动强度。今年，团队还将持续优化算法与平台功能，推动技术成果在更多基层水务单位、景区、水产养殖基地落地，推动我国河湖治理从“靠人工划船捞”向“靠数据智能管”转变。

此次成果是高校科研创新与基层生态保护需求深度融合的生动实践，也彰显了新时代青年学子传承科创报国初心、守护绿水青山的责任担当。团队负责人表示，未来将持续深耕水域智能治理领域，稳步推进产品迭代与规模化落地，以国产化智能装备为河湖治理装上“数字大脑”，用青年科创力量守护碧水清波，为美丽中国建设注入青春动能。

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