智污先鋒調(diào)研團(tuán)是來自山東大學(xué)（威海）的自主創(chuàng)新團(tuán)隊，攜研發(fā)的基于高光譜深度學(xué)習(xí)的無人船溯源系統(tǒng)，前往多省市進(jìn)行實地的采訪調(diào)研，只為在水資源保護(hù)的道路上探尋更高效、精準(zhǔn)的破局之道。

圖 1 團(tuán)隊成員對開發(fā)設(shè)計正在進(jìn)行討論

我國正面臨水資源短缺與污染治理的雙重挑戰(zhàn)，污染物治理已成為生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點領(lǐng)域，水質(zhì)檢測和溯源技術(shù)革新變得迫在眉睫。在這樣的背景下，將人工智能與環(huán)境保護(hù)深度融合，成為團(tuán)隊研發(fā)的核心方向。本項目創(chuàng)新性地采用高光譜融合深度學(xué)習(xí)技術(shù)檢測污水指標(biāo)，再依據(jù)水?dāng)U散模型建立污染熱圖，控制無人船回溯巡航，精準(zhǔn)鎖定污染源頭。

經(jīng)過時實踐驗證，本系統(tǒng)目前已成功實現(xiàn)10米精度的源頭定位。與傳統(tǒng)方式相比，系統(tǒng)每年可減少二氧化碳排放約1.16噸。這一減排成果不僅為改善水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)了力量，更對我國實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)、深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)具有重要意義。

2024年，國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》和同年12月印發(fā)的《關(guān)于全面推進(jìn)美麗中國建設(shè)的意見》，進(jìn)一步提出建立前沿引領(lǐng)技術(shù)、顛覆性技術(shù)的預(yù)測、發(fā)現(xiàn)、評估和預(yù)警機制加快關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，聚焦污染物治理等領(lǐng)域，推進(jìn)綠色低碳科技自立自強。在此框架下，水污染防治成為核心任務(wù)之一。而水質(zhì)檢測無人船能通過更為高效的手段，讓用戶動態(tài)跟進(jìn)水質(zhì)情況，是極具落地使用價值的設(shè)備，但如何保證高維數(shù)據(jù)處理的可靠性十分關(guān)鍵。

圖 2 無人船下水測試

為切實探尋水污染治理的技術(shù)路徑與產(chǎn)業(yè)落地模式，打通“監(jiān)測-處理-設(shè)備”全鏈條協(xié)同發(fā)展脈絡(luò)，調(diào)研團(tuán)于1月份，先后走訪江蘇、廣西、山東、河北四省的四家標(biāo)桿企業(yè)，從智能監(jiān)測技術(shù)研發(fā)、污水處理一線運營到環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)制造，全方位挖掘水環(huán)境治理的實踐經(jīng)驗與破局方向。

江蘇調(diào)研：智能監(jiān)測技術(shù)賦能，共探水質(zhì)溯源新路徑

1 月 22 日，調(diào)研團(tuán)成員走進(jìn)這家專注于水利環(huán)境在線監(jiān)測領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，其以“智”代“治”的核心理念與團(tuán)隊的研發(fā)初衷不謀而合。在交流中，團(tuán)隊成員重點介紹了自主研發(fā)的高光譜無人船，詳細(xì)闡釋了其融合深度學(xué)習(xí)技術(shù)的全方位水監(jiān)測與污染物溯源功能。

圖 3 團(tuán)隊成員與公司產(chǎn)品經(jīng)理的合照

圖 4 無人船監(jiān)測的工作現(xiàn)場

圖 5 團(tuán)隊成員在公司宣講

這次交流讓團(tuán)隊深刻意識到，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展離不開跨界協(xié)同。傳統(tǒng)監(jiān)測手段往往局限于單一指標(biāo)、固定點位的檢測，難以形成全域、動態(tài)的水質(zhì)認(rèn)知。而高光譜技術(shù)的優(yōu)勢在于能捕捉更豐富的水質(zhì)信息，結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，可實現(xiàn)多指標(biāo)同步檢測與實時分析，這正是突破傳統(tǒng)監(jiān)測瓶頸的關(guān)鍵。但技術(shù)的落地并非孤立存在，如何與現(xiàn)有水務(wù)管理體系兼容、如何通過數(shù)據(jù)互通提升治理效率，是我們需要進(jìn)一步探索的方向——未來的水質(zhì)監(jiān)測不應(yīng)是單一設(shè)備的“單打獨斗”，而應(yīng)是技術(shù)、設(shè)備與管理體系的深度融合。

廣西調(diào)研：直擊一線治污痛點，錨定設(shè)備研發(fā)契合點

1月30日團(tuán)隊成員前往桂林的水務(wù)公司了解情況。江蘇的調(diào)研讓我們看到了智能監(jiān)測技術(shù)為治水賦能的無限可能，而該則讓我們直面污水處理一線的實際需求與痛點。

圖 6 團(tuán)隊成員實地調(diào)研圖片

通過實地走訪與采訪，我們了解到當(dāng)?shù)匚鬯欧糯嬖诿黠@的季節(jié)性差異，而氨氮、PH值、總氮、COD等核心指標(biāo)的檢測，仍依賴耗時40至50分鐘的手動設(shè)備，不僅效率低下，更無法實現(xiàn)動態(tài)預(yù)警，導(dǎo)致數(shù)據(jù)時效性不足。更棘手的是，管網(wǎng)過長帶來的污染源追溯難題，往往讓污染物擴(kuò)散后才被發(fā)現(xiàn)，大幅增加了處理成本與難度。

圖 7 工廠參觀實景

一線場景的真實痛點，讓團(tuán)隊對技術(shù)研發(fā)的方向有了更清晰的認(rèn)知。污染檢測的核心價值不是精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，而是能切實解決問題的可行方案。這意味著我們的技術(shù)不能只停留在實驗室的高精度，更要走向現(xiàn)場的高適配性。手動檢測的低效、動態(tài)預(yù)警的缺失、溯源的滯后，這些都是傳統(tǒng)檢測模式的短板，也是我們技術(shù)革新的突破口。我們需要讓設(shè)備更便攜、操作更簡便，讓數(shù)據(jù)傳輸更迅速，讓溯源更精準(zhǔn)高效，真正實現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早定位、早處理”，從源頭降低污染治理的成本與難度。同時，企業(yè)對高性價比設(shè)備的需求，也讓團(tuán)隊意識到，技術(shù)創(chuàng)新不能脫離市場實際，如何在保證性能的前提下控制成本，讓先進(jìn)技術(shù)惠及更多治理場景，是我們必須回應(yīng)的市場命題。

山東調(diào)研：硬核設(shè)備筑牢根基，精準(zhǔn)破解多元治水難題

水污染治理的核心環(huán)節(jié)，離不開高效可靠的環(huán)保設(shè)備支撐。為探尋本土企業(yè)在水污染治理領(lǐng)域的實踐路徑，1月31日，調(diào)研團(tuán)走進(jìn)了濟(jì)南的環(huán)保設(shè)備有限公司。這家深耕環(huán)保水處理領(lǐng)域多年的企業(yè)，究竟如何以技術(shù)與產(chǎn)品助力水質(zhì)改善？帶著治水一線的問題與思考，成員開啟了此次調(diào)研之旅。

“我們的核心競爭力，就藏在這些設(shè)備的每一個細(xì)節(jié)里。”陪同調(diào)研的生產(chǎn)負(fù)責(zé)人指著一臺正在組裝的環(huán)保水處理設(shè)備介紹道。車間內(nèi)，工人正熟練地進(jìn)行激光焊接作業(yè)，高溫下焊縫精準(zhǔn)平滑；另一側(cè)的組裝區(qū)，環(huán)保水處理設(shè)備、消毒設(shè)備的核心部件整齊擺放，即將完成集成組裝。負(fù)責(zé)人補充說：“這些設(shè)備要應(yīng)對工業(yè)廢水、市政污水等不同水質(zhì)的治理需求，所以從材料選型到工藝打磨，我們都力求嚴(yán)苛?！?/p>

圖 8 工廠設(shè)備實景

為直觀了解設(shè)備的實際治水成效，負(fù)責(zé)人為調(diào)研團(tuán)展示了多個典型應(yīng)用案例。在某小型化工企業(yè)的廢水處理項目中，公司提供的一體化水處理設(shè)備與消毒設(shè)備配套使用，經(jīng)過處理后的工業(yè)廢水，各項指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，解決了企業(yè)的排污難題；在鄉(xiāng)村飲用水凈化工程中，其定制化的凈水設(shè)備有效去除了水中的雜質(zhì)、微生物，讓村民喝上了安全水。

圖 9 工廠污水處理設(shè)備

不同場景的水污染問題存在顯著差異，工業(yè)廢水的重金屬、有機物超標(biāo)，農(nóng)村污水的分散式排放，市政污水的復(fù)雜成分，都需要定制化的處理方案。這一發(fā)現(xiàn)讓團(tuán)隊對水污染檢測的“全鏈條思維”有了更深入的思考：檢測不僅僅是獲取數(shù)據(jù)，更是為后續(xù)處理提供精準(zhǔn)依據(jù)。如果檢測數(shù)據(jù)無法精準(zhǔn)反映不同場景的污染特征，后續(xù)的處理設(shè)備便難以發(fā)揮最大效能。因此，團(tuán)隊研發(fā)的高光譜無人船系統(tǒng)需要進(jìn)一步強化場景適配能力，針對不同污染類型優(yōu)化檢測算法，讓數(shù)據(jù)更具針對性。同時，水污染治理是一項系統(tǒng)工程，檢測技術(shù)需要與處理設(shè)備、治理方案形成閉環(huán)。

未來，我們希望通過技術(shù)輸出與合作，將檢測數(shù)據(jù)與處理設(shè)備的運行參數(shù)聯(lián)動，實現(xiàn)“檢測-分析-處理”的智能化協(xié)同，讓每一份檢測數(shù)據(jù)都能轉(zhuǎn)化為治理效能，真正做到精準(zhǔn)施策、科學(xué)治水。

河北調(diào)研：創(chuàng)新環(huán)保一體隨行

公司為實踐團(tuán)詳細(xì)解答了關(guān)于檢測設(shè)備研發(fā)、市場需求、行業(yè)發(fā)展等方面的問題，清晰勾勒出當(dāng)下環(huán)保檢測設(shè)備領(lǐng)域的真實發(fā)展圖景，也為團(tuán)隊的科創(chuàng)研究指明了關(guān)鍵方向。

現(xiàn)階段市場上的主流檢測設(shè)備，具備主動、精準(zhǔn)污染源追溯功能的產(chǎn)品寥寥無幾，溯源相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品整體尚未發(fā)展成熟，難以滿足實際的污染溯源需求。其中最突出的痛點是針對城市集中污水管網(wǎng)的溯源難題，管網(wǎng)線路復(fù)雜、排污節(jié)點多，一旦出現(xiàn)企業(yè)偷排、漏排情況，很難快速、精準(zhǔn)定位具體的偷排對象和排污點位，給后續(xù)的環(huán)保監(jiān)管和污染治理帶來極大阻礙。

圖 10 團(tuán)隊成員實地考察

HJ212-2025 新標(biāo)準(zhǔn)剛剛落地執(zhí)行，行業(yè)內(nèi)對檢測設(shè)備的需求暫時還未出現(xiàn)明顯的變化，現(xiàn)階段客戶的需求仍以滿足基礎(chǔ)的水質(zhì)指標(biāo)檢測、數(shù)據(jù)實時上傳等傳統(tǒng)需求為主。雖然新標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)可追溯性提出了相關(guān)要求，但市場和行業(yè)端還處于適應(yīng)和過渡階段，數(shù)據(jù)可追溯性相關(guān)的新需求尚未成為市場主流，后續(xù)的需求變化仍需觀察市場的落地推進(jìn)情況。

此次調(diào)研交流，讓 “智溯清源，凈界未來” 實踐團(tuán)隊對環(huán)保檢測設(shè)備行業(yè)的市場現(xiàn)狀、技術(shù)痛點與發(fā)展需求有了更為直觀且深入的認(rèn)識，企業(yè)負(fù)責(zé)人對行業(yè)趨勢和技術(shù)痛點的專業(yè)分析，為團(tuán)隊的污水智能檢測與溯源系統(tǒng)科創(chuàng)研究提供了關(guān)鍵的研發(fā)方向和實踐參考。實踐團(tuán)成員對企業(yè)的細(xì)致解答與熱情分享表達(dá)了誠摯感謝，并期待未來能與公司開展深度技術(shù)合作，攜手推動環(huán)保檢測設(shè)備的智能化升級，以技術(shù)創(chuàng)新助力生態(tài)環(huán)境保護(hù)，為綠色發(fā)展貢獻(xiàn)青春力量。

圖 11 團(tuán)隊成員與公司負(fù)責(zé)人合影

從智能監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新探索，到一線治污痛點的深度洞察，再到設(shè)備賦能治理的實踐啟發(fā)，四次調(diào)研讓我們的思考不斷沉淀、深化。調(diào)研團(tuán)成員愈發(fā)清晰地認(rèn)識到，水污染檢測技術(shù)的發(fā)展，既要仰望星空搞創(chuàng)新，也要腳踏實地接地氣。未來，我們將以此次調(diào)研成果為基石，持續(xù)優(yōu)化高光譜深度學(xué)習(xí)無人船溯源系統(tǒng)，在保證技術(shù)可靠性的基礎(chǔ)上，強化場景適配性與成本可控性，深化產(chǎn)學(xué)研合作，讓技術(shù)真正服務(wù)于污染治理一線，為構(gòu)建水清岸綠的生態(tài)家園注入源源不斷的科技力量。