科创实践｜海航赛优秀作品：海瞳——智能深海环境监测先锋

编者按：“筑海之路，育工之将”，为充分展现我院科创实践项目的丰硕成果，提升优秀项目的示范效应，本栏目将持续推送系列项目介绍。我院坚持以学生成长为中心，依托“本-硕-博”贯通的工科特色人才培养体系，构建了“本科生导师制—大学生创新训练—科技竞赛—实习实训”相融合的“一体四位”科研创新训练链条，同时，学院设有中山大学水下机器人研究学社、工程实训中心及学生创新实践作品展示空间，打造具有海工特色的第二课堂活动，系统培养学生的科研创新能力。

本期引语：全国海洋航行器设计与制作大赛是我国船舶与海洋工程领域层次最高的大学生竞赛之一，竞赛发掘船海领域创新人才，服务海洋强国战略。第十四届全国赛共吸引3345支队伍线下参赛，经过激烈角逐，中山大学代表队凭借作品“海瞳：智能深海环境监测先锋”在B2水下组中脱颖而出，斩获全国一等奖，充分展现了我院学子在海洋科技领域的创新实力。

项目名称：海瞳——智能深海环境监测先锋

项目等级：第十四届全国海洋航行器设计与制作大赛一等奖

项目负责人：王书献（海洋工程与技术学院2023级博士研究生）

成员介绍：

孙兴宇（海洋工程与技术学院2023级博士研究生）

邱明昆（海洋工程与技术学院2024级博士研究生）

林菊丽（海洋工程与技术学院2023级硕士研究生）

袁   睿（海洋工程与技术学院2023级本科生）

指导教师：

蔡华阳 教授

苗建明 教授

一、作品简介

“海瞳”是一款面向海洋环保、资源开发、淡水监测等国家战略需求的智能水下航行器，致力于提供高效、精准的水下监测与采样解决方案。传统深海环境监测依赖手动采样，存在耗时费力、深度控制不准、水下图像模糊畸变、功能单一等问题。“海瞳”以智能化、多功能、高稳定性为核心，助力可持续水域管理。

二、总体设计

“海瞳”采用流线型耐压舱体与六自由度推进布局，集成高精度深度传感器、水温传感器、工业级水下摄像头及自动采水装置。主控系统基于PID与多传感器融合算法，实现姿态自稳定、定深巡航与路径规划，图像处理模块支持实时去雾、增强与畸变校正。

三、创新亮点

1. 姿态精准矫正：PID算法快速修正水流扰动，提升航行稳定性

2. 三维温度场构建：水温+深度传感器融合，生成三维温度分布

3. 图像增强处理：棋盘格标定、CLAHE增强、暗通道去雾，解决图像畸变

4. 浊度反演技术：GLCM纹理特征+多维度数据融合，反演三维浊度场

5. 自动采水装置：齿轮齿条+大扭力防水舵机，实现精准深度采样

6. 智能路径规划：PID+多传感器融合，支持U型自主航行

依托这些技术，“海瞳”可广泛应用于海洋环保、资源开发、淡水监测等场景，具备六自由度精准运动控制、多参数水质监测、三维温盐深场反演、自动定深采水、水下图像实时增强与自主路径巡航等综合能力。

四、主要功能

海瞳可应用于海洋环保、资源开发、淡水监测等多个场景，主要功能包括：

1. 六自由度精准运动控制

2. 多参数水质监测（温度、浊度等）

3. 三维温盐深场反演

4. 自动定深采水

5. 水下图像实时增强与去雾

6. 自主路径巡航与姿态稳定

五、应用前景

海洋环保：大范围采集水质数据，预警赤潮、污染扩散等风险。

资源开发：辅助深海矿产勘探、管道巡检。

淡水监测：水库、湖泊的水质三维监测与采样。

科研教学：为高校及研究所提供低成本、智能化的水下实验平台。

六、参赛感想

在“海瞳”的研发过程中，我们深刻体会到每一个技术参数背后，都是对水下复杂环境的细致考量与反复验证。当深水池实验中，PID控制将姿态角波动抑制在±2°以内、自动采水装置在设定深度成功触发时，所有调试中的困惑与坚持都化作了值得。比起奖项，更珍贵的是我们学会了如何将理论算法转化为可工程实现的水下系统——从棋盘格标定到GLCM浊度反演，每一步都离不开对真实环境的敬畏与耐心。感谢指导老师和学院的支持，让我们相信：智能海洋装备的每一次突破，都始于对“深蓝”的好奇，成于对细节的执着。

图文：海航赛项目组