在第十九届“挑战杯”

　　全国大学生课外学术科技作品竞赛

　　2024年度“揭榜挂帅”专项赛中

　　来自水利与土木工程学院的团队以

　　水轮发电机组过流水质泥沙特性

　　在线监测技术研究喜获特等奖

　　实现学校“大挑”赛事历史性突破

　　下面让我们一起走近这支

　　含“金”量超高的团队

　　了解他们背后的故事

　　兴趣指引，汇聚众长

　　 团队由九名充满活力的同学组成，其中新生力量尤为亮眼——包括七名朝气蓬勃的本科生以及两名才华横溢的研究生，他们的实力不容小觑。团队人员分工明确，涵盖了能源动力、水利工程、土木水利、水利水电、农业水利以及国际经济与贸易等专业，为项目从各方面保驾护航。

　　 “初期我们分成三组分别负责三个核心技术，开展文献调研；实施过程中一部分同学负责方案撰写，其他同学则进行核心技术验证；在项目展示阶段，成员们一起对项目进行打磨润色，最终取得了特等奖。”团队学生负责人王梓博介绍到。

　　 小组成立的初衷源于对水轮发电机组泥沙监测领域的浓厚兴趣，这一兴趣同时也得到了学院领导和老师的大力支持。“同学们调研发现泥沙监测问题在国内外尚缺乏理想的解决方案，但针对该问题的研究对于促进水能资源的高效开发利用和构建清洁能源体系具有非常重要的意义。正是基于这样的认识，同学们踏上了探索之旅”，指导教师张文武表示。

　　 基于发榜单位的题目，团队在交流中总会有思想上的碰撞，“我们对于监测点的布置难以达成共识，一部分同学认为通过监测河流中的泥沙含量并利用算法拟合来推断机组内部的泥沙含量，另一部分则倾向于可以在机组进水口设置引水管进行直接监测”，梁澳回忆道。经过激烈的讨论、交流、对比分析，团队最终决定采用机组内部光学透射法实时监测泥沙含量，“这一过程不仅增进了我们对技术细节的理解，也教会了我们如何通过团队合作和专业知识来解决分歧。”

　　创新引擎——换个角度看泥沙

　　 水能资源作为我国重要的清洁能源，开发潜力巨大，其清洁无污染的优点深刻符合当前绿色低碳、可持续发展的趋势。西南地区的水能资源可开发装机容量约占全国的68%，其中高水头水力资源蕴藏丰富，但目前其开发程度极低，仅为技术可开发量的1%左右，面临的重要挑战是水头落差极大，泥沙含量高，这也严重影响了水轮发电机组的运行性能。

　　 水轮发电机组过流水体泥沙测量是国际上的普遍性难题。针对该难题，团队创造性提出了采用光学透射法、融合机器学习算法的高速摄影以及激光谱分析三大核心技术，以实现泥沙含量、粒度及成分的快速监测，并可以有效评估机组的磨损状况。

　　 “光学透射法，像一个特殊的‘红外手电筒’照射含沙水流，通过比较初始光与透过光强度的差异即可计算出水体中泥沙含量，该方法操作简单、响应速度快，且能在不干扰水流的情况下监测泥沙含量”，王梓博介绍到，融合机器学习算法的高速摄影，就像给高速水流中的泥沙拍照片，布置高速摄影系统捕捉图像，通过训练机器学习模型来对不同大小和形状的泥沙颗粒进行分类与分析。

　　 “而激光谱分析，则像是用激光给泥沙做‘身份识别’，通过发射特定波长的激光照射泥沙，每种成分都会产生独特的光谱信号，可以快速识别出样品中的特定成分。”

　　逆旅迎难，破茧寻光

　　 技术从理论走向实际应用的过程中，不断的实践是必经之路。梁澳表示：“最艰巨的挑战是搭建试验台并开展实验验证工作，团队成员大都缺乏实际操作经验。”

　　 不经风雨怎能见彩虹？在理论方案不断完善后，团队针对这一关键挑战开展了大量工作。在张文武老师的指导帮助下，同学们对现有试验平台进行了升级改造，并顺利完成试验测试和结果分析。

　　 “这些技术的应用，使得我们的监测系统具有高分辨率、高灵敏度和快速响应的特点，不仅推动了水轮发电机组朝着更精准、更自动和更智能的方向发展，而且为水电站的高效运行和安全维护提供了强有力的技术支撑。因此，团队提出的技术在水轮发电机组泥沙监测方面具有广阔的应用前景，同时随着技术的持续发展，有望在更多领域发挥关键作用。”王梓博补充道。

　　进阶之路，心智与技术共攀升

　　 有汗水有收获，一路走来，收获的不止有奖杯还有更加难得的自我成长。

　　 “作为一名研究生，我将继续致力于水轮发电机组关键核心技术的研究，以实际行动在科技强国建设中贡献青春力量”，梁澳坚定地说道。

　　 王梓博表示，自己将以此项目为起点，在日后的学习中参与更多科研和实践活动，进一步拓宽专业知识，锻炼解决复杂问题的能力，为将来在相关领域的研究打下坚实基础。

　　 一路上，张文武老师不仅对项目内容进行把握，更重视团队成员的收获以及对未来的帮助。“对于团队同学，我期望他们能够将比赛中展现的团结协作精神延续到未来的学习、工作和生活中，不仅要勇于提出问题，更要敢于探索和解决问题，在实践中不断提升自我能力，最终成为对社会有贡献的人。”

　　 “‘挑战杯’为学生们提供了一个将科研创新理论应用于实践的平台，从问题的提出到解决方案的实施，让同学们能有亲身经历科研的完整过程”，张文武表示，同学们积极主动地查阅资料、学习新知，并展现出出色的规划能力。此外，通过现场向评委和观众展示项目成果，大家的演讲能力和表达能力也得到了锻炼与提升。

　　 张文武老师也为即将参加下一届‘挑战杯’比赛的同学提出了宝贵建议：

　　 首先，提前动手至关重要。不打没有准备的仗，提前研读相关要求，明确方向能为后续工作打好基础；

　　 其次，团队合作是成功的核心要素。发挥各自特长，让每个人学有所用，既让项目成果更加完善，也让每位同学参与其中，更重要的是要勇于创新、敢于尝试，独特新颖的角度和深刻全面的理论价值是让作品脱颖而出的秘诀。

　　 同时，还要充分发挥导师的力量，他们能在方向指引、资源调配、技能提升等专业方面提供强有力的支持。

　　 张文武表示，享受比赛过程才是最终目的，虽然结果引人关注，但过程中的学习和成长更为宝贵，每一次的尝试和努力，都是同学们未来成功的坚实基石。

　　中国农大学子们以青春睿智

　　解民生之多艰

　　借力前沿理论助力“三农”发展

　　在这个充满变革与机遇的新时代

　　让我们携手共进，扬帆起航

　　驶向更加辉煌的未来

　　真正实现科技与实践和谐共生

　　共同构建一个

　　更加美好、繁荣、和谐的世界

　　为农业现代化注入强劲活力

文字 | 王若栋 王乙然图片 | 受访者供图编辑 | 赵昕怡责编 | 范晨辉 姜萍萍 吴笑含 张舒然 杨雨睿 宋成雨 叶阳 尚怡彤设为星标不错过中国农大的每一条动态！R E C E N T L Y R E L E A S E D 小编不语，只是一味泪流满面翻评论......做人做事做学问，四十年初心不改！中国农大的课堂已经进化到“种”衣服了？！在中国农大，玫瑰不单单代表爱！中国农业大学（ID：iCAU1905）出品【转载请注明：中国农业大学微信公众号】