欧卡智舶智慧水务解决方案 | 第五期 水域沉水植物智慧收割维护方案

水域维护好帮手—沉水植物

地球上有这么一类植物，特别喜欢水，不仅根系深扎在江河湖泊的底泥中，叶片等光合作用器官也完全淹没在水下。因此特性，它们也被统一称为：沉水植物（submerged plants）。

沉水植物作为水体生态系统的主要初级生产者之一，是水体生物多样性赖以维持的基础。

在水生态修复工作中，恢复沉水植物被广泛认为是水体富营养化治理的有效途径。主要从以下几个角度发挥作用：

①沉水植物的自身净化作用：沉水植物的根茎叶可以直接吸收底泥和水体中的氮、磷营养物质，沉水植物分泌的化感物质对藻类有明显的抑制作用；②沉水植物的生境改善作用：沉水植物不仅可有效提高水体溶解氧浓度，还具有促进水体中生物和非生物性悬浮物质沉淀，抑制底泥沉积物再悬浮的作用，有效提高水体透明度；③沉水植物的生物载体作用：沉水植物不仅可以为水体复杂的食物链提供食物，还可以为其他水生动物提供生存和产卵栖息地。

众多实践表明，有沉水植物生长的区域，水体大多清澈；缺少沉水植被的水体，则往往浑浊或长藻，水底荒漠化，甚至演变为黑臭水体。

利弊相随，沉水植物维护也是难题

尽管这一类的种植水草能够有效维护水域生态，但过度茂盛的水草对水体质量有不利影响。为防止水生植物过度生长阻碍阳光正常照射水面，致使水草腐烂、水质恶化甚至在冬季枯死时对水体产生二次污染，仍需要日常进行收割、打捞以及药物喷洒，以控制其生长。

一般来讲，沉水植物收割深度为水面下光补偿点之上，不可伤及沉水植物根部，确保水生植物在收割后能够继续生长。

收割方式可分为手工收割、简单的机械收割和大型机械收割等方式。手工收割和简单机械收割效率低、需要人力多，仅适合小面积水域的即时收获，频率约一至两周一次。

此外，这两种收割方式难以把握收割深度，经常将整株植物折断或连根拔起，对底质扰动很大，不利于沉水植物收割作业，从而影响水生生态系统的稳定。

大型割草船可以进行大规模的沉水植物收割作业，且效率较高。但是需要过高的成本投入及人力耦合。市场上的这类割草船售价是近百万的，不仅运输困难，而且采用柴油机为动力，会有噪声、空气污染的产生，并不适用于公园、景区等地方的小型水域。

欧卡方案—以无人割草船为核心的水域生态维护

为了解决采用沉水植物进行生态维护的水域内出现的各种不足情况，欧卡智舶结合多年聚焦于水域环卫的经验，提出了针对性的智慧水生植物维护解决方案。

该方案主要采用自主研发的欧卡无人驾驶割草船TITAN100，搭配已有的无人驾驶清洁船和充电岸基，共同完成水域生态的维护。

01智能割草船-TITAN100

欧卡无人割草船TITAN100是自主研发的一款全自动、智能化的水草养护船，具备具备水草收割、药物喷洒、水面清漂等功能，专门应用于种植沉水植物的水域，能够有效完成养护任务，维持水域的良好生态。

整船采用铝合金材质打造，船体相对较轻，抗腐蚀能力强。另外，作为欧卡首款智能割草船，汇集了多年的技术积累。船只整体包括水草收割模块、船只推进系统、环境感知模块、数据传输系统等。

不同于一般的水草收割船，欧卡无人割草船TITAN100依托于欧卡智舶水面无人驾驶技术研发，整个运行过程无需人工参与，可自动执行水草收割任务。

为了进一步提升水草收割效率与执行过程的安全性，TITAN100还具备智能避障功能，能够针对水域内存在的静态或动态障碍提前做出反应，自主规划作业路径，避开障碍物。

此外，对于一般的船只来说，过度生长的沉水植物往往会缠绕住其螺旋桨，造成船只受困。针对这一现象，欧卡结合智能感知系统及高精度控制系统，研发出自脱困算法。经过实地验证，船只受困后，自动脱出的成功率在70%左右。

独有的水草收割模块主要由水下切割刀具、水草传送带、水草收集仓三个部分组成。切割刀具采用“交错式设计“，与传送带通过齿轮联动，切割水草的同时将其“卷”起来，运输到后方的垃圾仓中。

目前，根据实地验证，欧卡无人驾驶割草船可以收割的水生植物主要有黑藻、轮叶黑藻、苦草、眼子菜等。割刀位置在水面下45cm，处于绝大部分水草收割最适宜的高度。

另外，针对部分区域的特殊要求，目前正在研发可以调整割刀高度的系统，以适应不同水域及其治理维护需求。

采用欧卡无人驾驶割草船的水域内，不仅有效去除水面过大的生物量，搭配的水质监测模块还能实时探测水体内氮、磷等元素含量，以实现对沉水植物维护效果的数字化。
02收割+清理，全方位保护水域

为了更好的完成水域维护的任务，除了需要对沉水植物进行收割以外，还需要对水面的漂浮物进行同样程度的垃圾清洁。

因此，欧卡结合多年聚焦水域维护的经验打造一体化水域维护方案，即割草船TITAN加上清洁船SMURF及无人化岸基，从而实现对水域的全方位保护。

在船只铺设的水域生态区域内，欧卡智舶通过水面无人驾驶服务机器人平台，对于包括割草船TITAN100、清洁船SMURF20、充电岸基等多款产品实现一体化管理；通过无人船上配置的各类传感器，完成对整个水域内情况的数字化，从更底层维护水域生态。

在这一套系统作用下， 在沉水植物生长期多次收割，能够确保每季的先锋种类顺利生长构成了稳定水生植物群落；加上清洁船随时对水域内的各种垃圾进行清理，能够稳定维持浅水型湖泊、城市景观水体、缓流河道、小型水库良好的景观情况。

 实际范例说明 

成都麓湖生态城-智慧水草收割方案

项目背景

麓湖生态城是一座以生态资源为基地、聚合矩阵、产业及休闲娱乐配套为一体的新城，水域生态正是其核心基底，因此需要对沉水植物、水面维护清理等有进行严苛的管理。

欧卡智舶与麓湖生态城合作，铺设水域无人驾驶割草船TITAN100，以数据化、科学化管理为业主提供多维水域智慧生态维护方案。

优势说明

• 标准化切割作业：针对水草收割维护制定标准，对切割深度、收割区域、作业频次等进行数据化记录，实现标准化管理；
• 全智能工作流程：针对割草工况，欧卡提供智能割草无人船、多端控制系统、定制化解决方案等，以打造全智能工作流程，减少人力耦合，轻松作业；
• 全水域场景应用：高精度轨迹控制，船只灵活作业，水域边角、沿岸区域等无一错过。

文章参考：

生态修复网—《【技术分享】水生态修复中，沉水植物为何如此重要？》

水生态信息网—《净水高手 | 你不了解的沉水植物智慧》

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本篇是欧卡智能智慧水务解决方案

第五期——水域沉水植物收割维护方案，

现已推出水面环卫与维护、水面数据收集与监测、无人船融合式充电等

多篇智慧水务解决方案

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