水下机器人在海上风电桩基巡检中的应用现状

风电桩基长期浸没于海水之中，持续遭受洋流冲刷、海水电化学腐蚀、海洋生物附着、船舶锚击等侵害，极易产生桩体锈蚀开裂、桩基周边冲刷掏空、防腐涂层脱落、牺牲阳极损耗等病害，一旦隐患失控，将引发风机倾斜、停机损毁，甚至造成重大海洋安全事故。

传统桩基巡检高度依赖潜水员水下探摸、工程船舶搭载设备扫测模式，受水深、能见度、海况、人体生理极限约束极强，仅可在 30 米以内浅海开展作业，不仅作业窗口期短、巡检效率低下、潜水作业人身安全风险突出，还难以实现桩基全覆盖精细化检测，已经无法适配深远海风电场常态化运维需求。以ROV、履带式爬行水下机器人为核心的水下智能装备，凭借无人员下水、全天候作业、高精度感知、复杂环境适配等优势，逐步取代传统人工作业模式，成为海上风电桩基巡检的主流方案。

一、海上风电桩基病害类型与巡检核心需求

海上风电桩基病害集中分布在飞溅区、全浸区、泥面交界三大区域，对应差异化巡检需求：

桩基冲刷病害：洋流流经桩基产生涡流冲刷海床，在桩底形成冲刷坑，掏空桩基地基，是固定式风机失效的首要诱因，需要多波束声呐、激光扫描测绘海底地形，量化冲刷坑尺寸、监测抛石防护结构完好状态；

结构腐蚀与破损：海水腐蚀、涂层剥落会造成桩体壁厚减薄、裂纹萌生，需光学成像、交流电磁场探伤、超声测厚检测锈蚀深度与微小裂缝；

附属构件损耗：桩基牺牲阳极、电缆 J 型套管、海缆出入口易破损渗漏，需要近距离精细化环绕巡检，评估阳极剩余使用寿命；

二、水下机器人桩基巡检应用现状

（一）水下机器人分工应用场景

1、有缆遥控 ROV：桩基精细化检测主力

ROV 依靠脐带缆供电与通信，续航无限制、操控稳定、可搭载机械作业臂，是现阶段桩基近距离精密巡检的核心装备。紧凑型观测级 ROV 体积小巧，可钻进桩基与防护结构之间狭窄缝隙，环绕桩身 360° 螺旋式巡检，搭载高清摄像、补光灯、二维侧扫声呐，在近海浑浊水域依靠 “声学 + 光学” 融合感知模式，完整记录涂层破损、锈蚀斑点、细微裂纹；重载作业型 ROV 可搭载超声测厚仪、探伤探头、高压清洗喷头，在检测病害之后就地完成海生物清理、局部防腐修复作业。

2、履带式爬行水下机器人：桩基泥面区域专属巡检装备

常规浮游式水下机器人在桩基底部泥沙区易受洋流扰动、姿态失控，履带式水下机器人依托履带底盘贴合海床爬行，抗紊流能力强，专门用于桩基泥面交界冲刷坑精准测绘、海底防护砂被完整性检查，能够稳定停留在桩基根部开展长时间测量，解决了桩底病害难以检测的行业痛点，目前已在国内渤海、黄海海上风电基地落地应用。

（二）现有成熟巡检技术体系

1、多传感融合感知方案成为标配

针对近海海水浑浊、光学可视距离不足 1–3 米的问题，普遍采用声呐为主、光学为辅的融合感知架构：侧扫声呐、多波束完成远距离地形测绘与冲刷普查，高清相机、激光雷达在水质较好区域近距离成像探伤，搭配腐蚀传感器、流速传感器同步采集环境参数，完整构建桩基健康数据库；

2、国产化装备逐步替代进口产品

此前海上风电高端巡检 ROV 长期依赖海外品牌，如今国内海洋科技企业（烟台科勘海洋科技）已推出适配风电场景的轻量化 ROV、履带巡检机器人，完整实现传感器、控制模块、作业工具国产化，成本相比进口设备降低 40% 左右，国内沿海各大风电运营商已批量采购国产水下巡检装备。

（三）现阶段应用存在的瓶颈

1、深远海复杂环境适应性不足

深远海风电场洋流流速快、紊流杂乱，浮游式ROV悬停稳定性变差，无 GPS 水下环境下纯惯性定位漂移量大，桩基环绕巡检时容易发生碰撞风险；履带机器人在软泥沙海床容易陷车，极端海况作业窗口狭窄；

2、智能化程度偏低，人工依赖度较高

当前多数水下机器人仅承担数据采集工作，图像识别、病害判定仍依靠岸上工程师人工审阅海量影像资料，效率低下；针对风电桩基冲刷、锈蚀特征的专用 AI 识别模型成熟度不足，自主识别缺陷准确率普遍不足 85%，难以实现全自动病害研判；

3、通信与数据处理存在短板

水下声波通信带宽有限，远距离无法实时传输高清影像与三维点云数据，海量巡检数据需要机器人回收上岸后再解析，存在数据滞后问题；缺少一体化云端管理平台，多批次巡检数据难以纵向对比，无法跟踪桩基病害逐年演化趋势；

4、检测与修复分离，运维链条割裂

大部分巡检机器人只具备探测能力，仅少数重载 ROV 搭载简易清理模块，发现锈蚀、涂层破损等病害后，仍需二次调配作业船舶与装备进场修复，增加运维工期与成本；