CN101633401A

CN101633401A - 水下光学观测舱

Info

Publication number: CN101633401A
Application number: CN200810117195A
Authority: CN
Inventors: 吴金荣; 鹿力成; 杜支前; 马力
Original assignee: Institute of Acoustics CAS
Current assignee: Institute of Acoustics CAS
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-01-27

Abstract

本发明提供一种水下光学观测舱，用于观测混浊水水底以及寻找混浊水域的沉底物体等的水下光学观测系统。该光学观测舱至少具有透明的舱底，并且在舱体内部安装有水下摄像机和照明设备，通过将水下摄像头安置于舱体中，并利用舱体空间将混浊水排挤开，从而有效消除了混浊水对可见光的强散射，使得水下摄像机可以通过透明空间观看到例如海底及位于海底的物体，是观测混浊水域水底以及混浊液体底部的简易而有效的方法。

Description

水下光学观测舱

技术领域

本发明涉及一种水下光学观测系统的设备，尤其涉及一种用于混浊水域水底观测以及水底相关物体搜寻、以及石油勘测领域等的混浊液体底部的水下光学观测系统的水下光学观测舱。

背景技术

海底表面探测研究一直是海洋工作者、地球物理研究者、水声工作者、海底考古工作者等非常关心的研究领域。对海底表面的探测常用的有两种方法：一种是光学观测，另外一种是高频声学探测，相比较而言，光学观测较为成熟，而且可靠、精度高、费用少、操作简单。在清澈海水(如青岛海域)里对海底的光学观测非常容易。而混浊水海域则大不相同，因为混浊水对可见光具有非常强的散射，因此水下摄像机无法在混浊水域进行有效的观测，对海底的观测亦是如此。所以对混浊水海域海底表面的探测主要还是要依靠声学的设备，如测深仪、侧扫声纳等，然而，这些声学设备只可粗略地探测到海底的地形地貌，近似尺度相对较大，对海底的细微结构仍然无法探测。

对于其它的混浊液体领域，例如石油勘测、污水处理等领域也同样，目前也没有一种切实有效的利用光学技术的观测系统。例如目前油井内部结构常用的勘探手段有两类：一类是利用地震波、电磁波场、重力场、地磁场等的间接手段；另外一类则是打井钻探的直接手段，利用光学的观测手段至今还没有出现。污水底部物体的观测工作同样也没有出现一种可靠的利用光学技术的观测系统。

发明内容

因此，为了克服声学仪器等对混浊水域水底表面探测的不足，要求仍然利用光学观测设备对海底进行探测。本发明的目的在于提供一种水下光学观测舱，将水下摄像头安置于舱体中，并利用舱体空间将混浊水排挤开，从而有效消除了混浊水对可见光的强散射，使得水下摄像机可以通过透明空间观看到例如海底及位于海底的物体，是观测混浊水域水底以及混浊液体底部的简易而有效的方法。

为了实现上述目的，本发明的水下光学观测舱，其特征在于，包括舱体，所述舱体至少具有透明的舱底，并且在所述舱体内部安装有水下摄像机和照明设备。

另外，也可以在所述舱体内装满清水，并在所述舱体的顶部和底部分别设有进水口和出水口；且安装在所述舱体内侧的所述摄像机为防水摄像机。

所述舱体包括上盖、舱体侧壁和舱底，所述上盖经由密封垫以及紧固件与所述舱体侧壁密封连接，并且在所述上盖上设有进水口以及用于所述舱体吊放的吊环，在所述舱体侧壁的最下方设有出水口。所述舱底经由密封件和紧固件与所述舱体侧壁密封固定，所述防水摄像机固定于所述上盖的舱内一侧，所述照明设备安装在所述舱体侧壁内侧的下方位置。

另外，还可将所述透明舱底与所述舱体侧壁固定连接的所述紧固件向外延伸形成支撑底脚，保护所述透明舱底不受磨损，其高度小于10cm。

另外，所述舱体呈包括方形、锥形或圆柱形等的具有平底的形状。所述透明舱底由有机玻璃、钢化玻璃或高强度塑料等的透明材料制成。

另外，可以根据舱体形状以及实际应用需要，在所述舱体侧壁的外侧安装有防止所述光学观测舱旋转的防转翼板。在海洋中总会存在水流，在流的作用小，观测舱会旋转，从而导致电缆线与承重绳缆的缠绕，为了减少旋转，在舱的一侧加上一块防转翼板，该翼板有船上舵的作用，可以控制方向，使得观测舱总是顺着水流的方向，从而有效地避免了观测舱的旋转。该防转翼板的形状可为三角形或梯形等，材质应该采用薄的钢板。

另外，也可以根据实际应用需要在舱体上安装如压力传感器等辅助设备。

另外，还可以根据实际应用需要例如为空舱时，在舱体上加装配重等。

本发明的优点在于，利用本发明可克服混浊水对可见光的散射，使得普通海洋光学观测设备可以在混浊水海域进行有效的使用，成功地观测混浊水海域的海底。

另外，本发明的水下观测舱也可以用于石油勘测、污水处理等其它的混浊液体领域。

附图说明

图1是利用本发明的混浊水海底光学观测系统的示意图。

图2是图1所示的光学观测系统的本发明的水下光学观测舱的一个实施方式的结构图。

图3是图1所示的利用本发明的混浊水海底光学观测系统中的数据处理系统的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

图1是利用本发明的混浊水海底光学观测系统的示意图。如图1所示，该系统包括：防水摄像机、照明设备、清水舱、吊放装置、水上视频采集及显示设备等。

图2是图1所示光学观测系统的清水舱(水下光学观测舱)的结构图。如图2所示，该清水舱包括上盖1、舱体侧壁2和舱底3。上盖1经由密封垫以及紧固件与舱体侧壁2密封连接，并且在上盖1上设有进水口4以及用于吊放的吊环5。

在舱体侧壁2的最下方设有出水口6，在舱体侧2壁的外侧安装有防止圆锥台形的清水舱旋转的防转翼板7(根据需要也可以不设置该防转翼板7)。

舱底2由透明的有机玻璃材料构成，并经由密封件和紧固件与舱体侧壁2密封固定。另外，将紧固件向外延伸形成支撑底脚8，以保护所述透明舱底3不受磨损，但为了便于清晰观测，该支撑底脚8的高度通常小于10cm。

防水摄像机9固定于上盖1的舱内一侧，在舱体侧壁2内侧的下方位置安装照明设备10。

另外，在本实施方式中舱体做成了分体的台锥形，可以根据实际需要采用分体或一体型的方形、锥形、圆柱形等具有平底的形体。

另外，本实施方式中，透明的舱底3由有机玻璃材料构成，其也可以采用其它的如钢化玻璃、高强度塑料等任何透明的材料构成。

图3是图1所示的利用本发明的混浊水海底光学观测系统中的数据处理系统的示意图。如图3所示，其数据处理系统的组成及其工作原理如下：

水下部分由镜头和LED光源组成，水上部分主要是数据采集系统。其工作原理为：水中景物通过镜头(LENS)生成的光学图像，投射到图像传感器(CCD或者CMOS)表面上，通过光电转化转为电信号，经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号，信号通过电缆传送到计算机数据采集卡上，经过数据采集，图像即可通过软件显示出来，该软件可以对图像进行录像，也可以对图像进行拍照。

利用本发明的水下光学观测舱的混浊水海底光学观测系统实现的主要步骤如下：

1、将摄像头与照明设备安装在清水舱顶部；

2、将清水舱注满清水，并且封闭清水舱；

3、连接水下摄像机的电缆与视频采集卡；

4、连接视频采集卡与电脑屏幕；

5、利用清水舱上的承重绳及相关吊放设备将清水舱缓慢沉到海底；

6、向摄像机和照明设备供电，并且进行视频数据采集，同时进行海底图像的屏幕显示。

通过上述主要步骤，水下摄像机即可透过清水观看到海底。如果海底有什么物体，可以通过清水舱轻易地观看到物体。

另外，本发明的水下光学观测舱也可以根据实际应用需要安装如压力传感器等辅助设备。

Claims

1、一种光学观测舱，其特征在于，包括舱体，所述舱体至少具有透明的舱底，并且在所述舱体内部安装有水下摄像机和照明设备。

2、根据权利要求1所述的光学观测舱，其特征在于，所述舱体内装满清水，在所述舱体的顶部和底部分别设有进水口和出水口；安装在所述舱体内侧的所述摄像机为防水摄像机。

3、根据权利要求2所述的光学观测舱，其特征在于，

所述舱体包括上盖、舱体侧壁和舱底；

所述上盖经由密封垫以及紧固件与所述舱体侧壁密封连接，并且在所述上盖上设有进水口以及用于所述舱体吊放的吊环；

在所述舱体侧壁的最下方设有出水口；

所述舱底经由密封件和紧固件与所述舱体侧壁密封固定；

所述防水摄像机固定于所述上盖的舱内一侧，所述照明设备安装在所述舱体侧壁内侧的下方位置。

4、根据权利要求3所述的光学观测舱，其特征在于，将所述透明舱底与所述舱体侧壁固定连接的所述紧固件向外延伸形成支撑底脚，保护所述透明舱底不受磨损，其高度小于10cm。

5、根据权利要求1至4中任意一项所述的光学观测舱，其特征在于，所述舱体为包括方形、锥形或圆柱形的具有平底的形状。

6、根据权利要求1至4中任意一项所述的光学观测舱，其特征在于，所述透明舱底由有机玻璃、钢化玻璃或高强度塑料的透明材料制成。

7、根据权利要求1至4中任意一项所述的光学观测舱，其特征在于，在所述舱体侧壁的外侧安装有防止所述光学观测舱旋转的防转翼板。

8、根据权利要求1至4中任意一项所述的光学观测舱，其特征在于，所述舱体内或舱体外还安装有压力传感器。