隨著2022年北京的臨近，官廳水庫作為北京水源地之一，水質安全保障成為重要的工作之一。為做好水源地保護工作，近期北京市水務局牽頭合肥物質研究院和蘇州飛馳環保科技股份有限公司，成功研制了無人自航式水質監測船，目前在官廳水庫開始試運行。
 

　　我國現有的地表水監測主要以固定監測站點的在線監測和人工采樣實驗室分析為主，但是現有的監測體系存在著幾點缺陷：首先是由于監測站建設成本高、部署密度低和覆蓋區域有限，因此難以全面描述河湖水庫的污染物分布數據；其次無論是在線監測還是人工采樣，均存在檢測的周期長、頻率低的問題，因此無法準確反映河流污染物動態變化過程；最后，針對突發性或者偶然性的水污染事件，現有監測體系由于存在時間和空間分辨率不足的問題，難以對突發性污染事件進行快速預警和追蹤擴散性污染源。
 

　　針對上述問題，管理部門一般采用人工走航監測補充現有監測體系在時間和空間尺度上的監測分辨率問題，然而人工走航仍然存在儀器裝備昂貴、人工成本高、檢測流程復雜以及走航周期長等缺陷，因此難以大規模推廣應用，多數只是在水站監測異常時以此進行核查。此外，雖然國內已有利用無人監測船進行監測，但其受限于無人船艇和水質檢測的技術水平，現有的水質監測無人船多數是2米以內的便攜式裝置，只能實現有人值守時的取樣檢測，難以實現全天候的持續監測和高頻次分析；其次，現有的水質監測無人船大多只能檢測溶氧、濁度、pH值等常規五參數理化指標，難以對氮、磷、高錳酸鹽指數等營養鹽關鍵水質指標進行檢測，且多數監測數據并非強制性國家標準，因而不被水環境監管部門認可。
 

　　2018來以來，合肥物質研究院固體物理研究所余道洋博士主持研制的“水質監測水面機器人”連續四年被納入《自主研制科學儀器》產品名錄，近期余道洋博士團隊聯合北京市水務局和蘇州飛馳環保股份有限公司，在前期研究基礎上進一步研發了多項成果：(1)研究出針對水中痕量污染物檢測的材料及傳感器件，開發了檢測儀器的微流控進樣系統及流路精確控制技術，研制出針對無人船艇的小型化、快速、原位和在線監測儀器；(2)針對復雜環境的野外庫區，研發了無人船艇多模控制系統、跨平臺操控系統和無網絡一鍵巡航技術，解決自航式水質監測無人船在無人值守狀態下的穩定性和可靠性；(3)針對船載多種檢測儀器類型的不同，開發滿足多種檢測方法在時間和空間同步性的技術，解決不同檢測方法的數據融合問題；(4)針對檢測數據的可信度問題，研究多種檢測方法和無人船巡航的軌跡數據融合技術，并通過多種數據的交互校驗及追溯實現檢測數據的防偽；(5)開發了水生態環境智慧管理平臺，通過對水環境監測數據在時間和空間尺度上的演化分析，進一步實現水環境的過程管理和風險預警。
 

　　該團隊研制的無人自航式水質監測船是不銹鋼材質，長3.6米，寬1.8米；排水量超過1.2噸，載荷超過300公斤；純電動力，能續航8小時以上；速度10公里/小時，適用內河C級航區3級風浪作業。據悉，這是國內目前尺寸、功能和智能化程度的內河無人自航式水質監測船，2021年4月25日開始在北京市水務局管轄內的官廳水庫進行調試和應用，該產品的應用將顯著提升庫區水環境監管的實效性、準確性和智能化技術水平。同時，該監測船具備快速移動和自航能力，可以進一步對水務局轄區內的其他庫區和水源地進行快速監測和監管。隨著2022年北京的臨近，場館區域的水源地安全保障是一項重要的任務，此裝備的使用將會顯著提升水源地管理裝備的技術水平和性。
 

　　據項目負責人余道洋博士介紹，自航式水質監測船是團隊研究的水面機器人系列成果之一，其他研究成果還包括針對河湖長的智慧管理平臺、水面智能保潔、水生態精準修復和過程管理、水文地質探測和測繪、應急救援、重要水域安防等。