“鱼脸识别”精准探测水库鱼
随着南水进京，密云水库的蓄水量得到了有益补充，大大加强了北京地区水资源的战略储备。在超过150平方公里的水面之下，生活着众多水生动植物，它们为水库的水质稳定发挥着重要作用。
水库里的鱼儿生活状态如何？今年初，由清华大学自主研制的水生态监测机器人在密云水库投入测试和试运行，对水库鱼类的分布情况进行摸底监测。
水生态监测机器人小档案
组成部分机器人系统包括水下机器人、通讯浮岛、监控平台三部分
最大工作水深60米
功能鱼类智能识别、远程通信与视频实时可视化、远程遥控与自主巡航等
原型来自于清华大学自动化系的最新科研成果，主要应用于深海矿产探测，对于水下环境的感知、遥控、通信等方面都有着优势。在搭载了智能组件后，可进一步实现智能识别功能
展望这款水下机器人可以根据不同的需求选配不同功能的配件，未来在水生态监测、应急救援、水利设施、渔业养殖、船舶检测清洗乃至民用消费等领域都有广阔的推广空间
识别
实时监测鱼苗水下活动
4月1日，密云水库进入休渔期。当天上午，增殖放流工作同步启动，向水库中补充净水鱼苗。一尾尾鱼苗从养殖场一路直达密云水库南岸，在经过抽样检验、消毒等程序后，通过蜗壳式投放筐进入水库中。每尾鱼苗的重量约为2两到4两，正是最活跃的阶段。
今年春季放流的鱼苗种类以鲢、鳙等净水鱼苗为主，总体数量相比往年增加了不少，从去年的583吨增加到今年的800吨。密云区农业服务中心水产科科长刘录民介绍，称重数据会实时上传到系统内，人工无法修改结果。每个放流现场都配置了高清摄像头，投放了多少、投放方式、鱼苗状态等，全程都要进行监控，保障鱼苗质量和成活率。
向水库进行增殖放流，是一项非常有效的保持水质的措施，今年已是密云水库连续开展净水鱼苗投放工作的第22个年头。每条鱼儿在成长的过程中要吃掉大量的浮游生物，而降低浮游生物密度，能够有效控制水体氮磷元素，防止水体富营养化。工作人员介绍，以“净水明星”鲢鱼为例，一条花白鲢鱼每长1斤肉，就要吃掉近40斤的浮游植物。
与往年不同的是，今年的放流现场出现了一个新的身影——一个黄色的方形机器人缓缓沉入水底，水岸旁则连接着一台电脑，电脑屏幕上，不少游动的小鱼从镜头前掠过，或是成群结队游弋，或是你追我赶竞速。镜头清晰度很高，虽然水下的光线较为昏暗，但拍摄的水下画面很是清晰，不仅能看到鱼儿的轮廓，甚至在鱼儿游近时能看到闪着微光的鱼鳞。
“机器人不仅能对鱼苗在水下的活动情况进行实时监测，还能实现自主识别。”技术人员谭海舟介绍，机器人前端搭载了双摄像头，可模拟人眼对拍摄到的鱼群进行智能识别，只要鱼儿从镜头前游过，系统即可记录下当时的水深、水温、摄像头角度、鱼的身长等数据。经过大量数据训练后，还可实现“鱼脸识别”，通过拍摄画面判断鱼的种类和生长状态。
配比
更加精细治理水库生态
将水下机器人引入到密云水库水生态监测中，是一次新的尝试，其目的主要是通过对水库的水生态进行系统化的科学研究，从而实现更加精细化的治理。
密云水库作为北京重要的地表饮用水源地、水资源战略储备基地，水质安全至关重要。每年定期投放净水鱼苗，就是在用生态的办法来保持水体平衡。在水库休渔期间，密云区农业服务中心与市农林科学院水产研究所合作，利用声呐设备等对密云水库里的水生生物进行普查，从而判断需要补充投放哪些品种。
比如2022年的增殖放流中，由于水库蓄水量增加，水位线上涨，喜爱在近岸水草丛产卵的鲤鱼、鲫鱼受到了影响，在增殖放流时增加了这两种鱼的投放。2023年，根据监测结果，鲤鱼、鲫鱼的种群已经恢复，便不再投放，投放的品种以鲢鱼、鳙鱼、鲂鱼为主。而今年的投放则又有调整，只补充了鲢、鳙两种鱼，数量上增加了两成。
目前来看，投放净水鱼苗的主要目标，主要是保持各个鱼群的整体平衡。但是对密云水库生态系统、生物多样性的研究仍较为粗放。“比如，在滤食鱼类的投放与捕捞过程中关于其数量及类别控制、水下生物种群的动态跟踪与观测、水生生物与氮磷等营养物质吸收削减关系……这些问题的解答，仍需要更加深入的研究。”技术人员表示。
为此，密云区生态环境局于去年启动水生态监测机器人项目。水生态监测机器人将通过对密云水库鱼类等水生生物种类、数量、分布、动态变化规律等开展持续监测，支撑生物与环境因素的关联研究，为密云水库水生态质量变化与评价提供可靠的定量指标。目前，技术人员正在对这套水下动态监测系统进行调试，预计今年年底交付使用。待水生态监测机器人正式投入使用后，将在密云水库开展鱼类的常态化监测，推动密云生态监测网络的建设和完善。
今年，密云区还计划对密云水库的水生态开展全面摸底，建立水生动植物清单，为后续的水生态保护及生物多样性保护提供重要参考。
升级
新型科技力量守护水库
其实，除了水生态监测机器人之外，近年来，在密云水库的保护中，已应用了很多新型科技力量。在增殖放流现场，密云水库综合执法大队的多条新型执法船出动巡逻，为鱼苗的到来保驾护航。据介绍，目前密云水库智慧巡查系统已建成投用，该系统采用先进的无人机技术、图像识别技术及地理信息系统等技术，构建“人机一体”的人防、物防加技防管理模式。在这一智慧系统的支持下，16台无人机、6艘无人船以及多条巡逻艇，组成了“水陆空一体化”立体巡查体系，可对水库实现全天候、全覆盖、常态化自动巡查、监控及管理，动静更小、视野更广阔、效率也更高。
今年，密云区还新引进了固定翼无人机和气垫船，为科技保水增添了新力量。其中，气垫船可以实现水陆两栖，自由地穿越陆地和水面，尤其是在冬季执法的时候，可以跨越冰水相接的区域，巡查更加安全高效。固定翼无人机可以实现垂直起降，其上搭载了30倍光学变焦的双光摄像头，具有飞行距离远、速度快、成像清晰、视野广等优势。新设备的投入使用弥补了人工巡查的视野盲区，短时间就能完成长距离河道、岸线、水库等位置的画面拍摄及回传。
不仅是库区内，在密云水库的上游，同样应用了很多智能设备。近年来，密云区在密云水库流域主要入境入库断面、重点河道交汇口建立了32个水环境监测站，将水体采样、数据分析等水质监测工作全程自动化，实现了全天候的大数据自动化分析和智能报警提醒，让监测人员能够精准溯源污染来源、快速识别存在问题，24小时监测水环境质量变化。密云区生态环境局相关负责人介绍，自动监测系统应用后，监测周期从每月两次提高到实时监测，各项监测要素信息均实现了自动采集、传输和存储。“数据上传至后台后，还可在线分析，研判流域水环境变化情况，如果水质数据出现异常，平台将进行预警，工作人员会立即深入现场处理情况。”该负责人表示，目前建立的32处水环境监测站基本实现了密云区主要流域水质自动监测全覆盖。在此基础上，今年密云区还将再增加18个监测站，进一步织密监测网格。
监测结果显示，密云区地表水环境质量总体良好，地下水水质总体稳定，饮用水源地水质符合相应目标要求。目前，密云水库水质始终保持Ⅱ类并稳中向好，主要入库河流潮河、白河全部达到Ⅰ类水质，密云水库流域总氮浓度呈现入境高于入库高于库区的变化趋势。
本报记者王可心