CN102006464A - 游弋式水下视频直接监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种游弋式水下视频直接监控系统，属于摄像领域。它包括电动船、升降牵引装置、水下微光摄像装置等，所述的水下微光摄像装置包括微型电脑(6)，微光摄像机(7)，电动变焦镜头(8)，防水灯罩(10)，水下补偿照明光源(11)，灯光颜色控制器(12)和保护罩；保护罩上端通过承接构件(5)与升降牵引装置连接，，保护罩下端设有视窗(13)，保护罩的底端周边的法兰平台与防水灯罩(10)连接；水下补偿照明光源(11)、灯光颜色控制器(12)内置于防水灯罩(10)内；所述的微光摄像机(7)安装在保护罩内顶部，微光摄像机(7)上端与微型电脑(6)连接，下端与电动变焦镜头(8)连接。本发明可以在浑浊水域拍摄到清晰的视频图像，系统的控制完全智能化。

Description

游弋式水下视频直接监控系统

技术领域

本发明涉及一种游弋式水下视频直接监控系统，具体涉及一种可以在浑浊度高的海水养殖水域进行游弋、对水下养殖水域全方位无线远程遥控实行实时监控并向外传输信息的系统，属于摄像领域。

背景技术

水下摄像和陆地摄像不同，有其特殊性和制约性。摄像机的核心技术就是电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由摄像机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存。因此，对于CCD来说，由光转换成视频图像唯一前提条件是光。

浑浊海水养殖水域水中存在着大量的浮游生物、悬浮物、胶体粒子和各种各样的盐。对于这样的水质，光在水中传播过程中光波衰减非常大，光的散射现象也非常严重。光的衰减现象随水的性质以及浮游生物、胶体粒子、悬浮物和其他各种各样的盐的不同而不同,并随光的波长而变化,对于光在水中衰减的问题,若仅仅是光的衰减现象的话,用加强光源既可解决，可是散射现象却随光的增强而增大，浑浊的海水养殖水域中的悬浮粒子特别是胶体粒子造成了光的散射现象，光的散射作用使水下物体影像对比度下降，电视图像容易变得模糊。光在水中传播过程中，由于吸收造成的衰减与由于散射造成的衰减，既使在非常干净透明的水中，光的衰减也有60%是散射造成的，40%是吸收造成的，在浑浊的海水养殖水域光的散射现象就更严重。

由于在浑浊的海水养殖水域中，存在着严重的光的衰减和光的散射现象，造成了摄像机监控视距小，监控视角及视角范围受到限制。因此，在浑浊的养殖水域中，水底水深阴暗，悬浮粒子稠密，再加上水又是一种天然滤光镜，而且，在同一海水养殖水域或不同海水养殖水域，水深存在深浅不一，要在这样的环境中进行水下视频监控，获得清晰的视频图像是非常困难的，甚至不可能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种游弋式水下视频直接监控系统，可以在浑浊海水养殖水域拍摄到清晰的图像。

本发明是这样实现的：它包括电动船、升降牵引装置、水下微光摄像装置、无线信号传输装置、监视装置和组合电缆，水下微光摄像装置通过升降牵引装置与电动船连接，组合电缆与用电设备和信号传输设备连接，所述的水下微光摄像装置包括微型电脑，微光摄像机，电动变焦镜头，防水灯罩，水下补偿照明光源，灯光颜色控制器和保护罩；保护罩上端通过承接构件与升降牵引装置连接，保护罩下端设有视窗，保护罩的底端周边的法兰平台与防水灯罩连接；水下补偿照明光源、灯光颜色控制器内置于防水灯罩内；所述的微光摄像机安装在保护罩内顶部，微光摄像机上端与微型电脑连接，下端与电动变焦镜头连接。

保护罩包括密封盖板，盖板密封垫，视距增加罩，视窗，和密封垫；密封盖板、和盖板密封垫与视距增加罩的顶端连接，视窗、和密封垫与视距增加罩的底端连接；密封盖板上端与承接构件连接。

防水灯罩内设置了调节光束与保护罩的视窗的夹角及光的颜色的灯光颜色控制器。

所述的升降牵引装置包括带刹的直流电机、绞线轮、牵引器、拉索和连接接口；绞线轮与直流电机的机轴连接，拉索一端与绞线轮连接；牵引器由多节牵引套管组成，相邻的牵引套管之间轴向滑动连接，径向定位连接，牵引器的一端固定在绞线轮的下方；拉索内置于多节牵引套管的管心内或管身外，牵引器的另一端和拉索的另一端分别与连接接口的上端连接，连接接口的下向与承接构件连接。

所述的无线信号传输装置包括无线影音发射机和无线信号发射天线，无线信号遥控接收装置包括遥控接收控制器和遥控信号接收天线，无线影音发射机和遥控接收控制器装在一密封的金属固定盒内，金属固定盒内中间由一金属隔板分开成两个密封的空间，两个密封的空间分别安装无线影音发射机和遥控接收控制器，无线信号发射天线和遥控信号接收天线分别由两密封孔导出，无线信号发射天线延伸至电动船尾部，遥控信号接收天线直接与遥控接收控制器连接。

所述的电动船船体中间设有器件平台，金属固定盒、与直流电机连接的电机固定支架、和直流电源安装在器件平台上，牵引器的一端固定在绞线轮下方的器件平台上。

电动船可采用玻璃钢船。

本发明通过微光摄像机、电动变焦镜头、牵引器、水下照明灯和保护罩及视窗的配合使用，增大了微光摄像机的视距，改变了监控角度和视角范围，可以在浑浊水域拍摄到清晰的视频图像，同时采用无线信号传输和远程遥控，系统的控制完全智能化。本发明可广泛应用于海洋开发、水下养殖监控、水下作业、水库大坝水下监控、水下科学实验、水下观光、水下打捞、水下建筑、海底资源勘探及军事应用等领域。

附图说明

图1、本发明实施例1的主视结构示意图。

图2、本发明实施例1的侧视结构示意图。

图中：电动船1，水下推进器2，牵引器3，连接接口4，承接构件5，微型电脑6，微光摄像机7，电动变焦镜头8，视距增加罩9，防水灯罩10，水下补偿照明光源11，灯光颜色控制器12，视窗13，密封垫14，盖板密封垫15，密封盖板16，组合电缆17，无线影音发射机天线18，金属固定盒19，无线影音

发射机20，遥控信号接收天线21，遥控接收控制器22，直流电机23，电机固定支架24，绞线轮25，拉索26，直流电源27，器件平台28。

具体实施方式

本发明可以通过发明内容中说明的技术中具体实施，通过下面的实施例可以对本发明进行进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。

实施例1：所述的升降牵引装置包括带刹直流电机23、绞线轮25、牵引器3、拉索26和连接接口4；绞线轮25与直流电机23的机轴连接，拉索26一端与绞线轮25连接；牵引器3由多节牵引套管组成，相邻的引套管之间轴向滑动连接，径向定位连接，牵引器3的一端固定在绞线轮25的下方；拉索26内置于多节牵引套管的管心内或管身外，牵引器3的另一端和拉索26的另一端分别与连接接口4的上端连接，连接接口4的下向与承接构件5连接。

所述的水下微光摄像装置包括微型电脑6，微光摄像机7，电动变焦镜头8，防水灯罩10，水下补偿照明光源11，灯光颜色控制器12，组合电缆17和保护罩；保护罩包括密封盖板16，盖板密封垫15，视距增加罩9，视窗13，和密封垫14；密封盖板16、盖板密封垫15与视距增加罩9的顶端连接，视窗13、密封垫14与视距增加罩9的底端连接；

水下补偿照明光源11、灯光颜色控制器12内置于防水灯罩10内，防水灯罩10与保护罩的底端周围法兰平台连接。

所述的视距增加罩9内设置的定位平台，微光摄像机7通过定位平台安装在视距增加罩9的罩内的顶部；微光摄像机7上端与微型电脑6连接，下端与电动变焦镜头8；电动变焦镜头8前端镜片外表面顶点到视窗外表面之间的距离，即为水下摄像机增大的视距；由于摄像视距的增大，监控视角及视角范围也相应增大，监控有效面积也随之增大。

所述的微光摄像机7采用微光增强器和CCD光电成像器件，采用聚焦在1/3英寸CCD靶面，可实现视场角范围30o-115o、由微型电脑8控制、远程无线遥控电动变焦镜头8，在镜头变焦范围内，MTF在70lp/mm,焦距可无级变换，水下景物可根据需要放大或缩小，监控范围也可调控。

所述的水下色度补偿照明光源11根据水质不同其灯光发散角也不同，随水质浑浊度不同，光束照射方向和光的颜色补偿必须作相应调整，防水灯罩10内设置了调节光束与保护罩的视窗13的夹角及光的颜色的灯光颜色控制器12。

密封盖板16上端与承接构件5连接，组合电缆17与用电设备和信号传输设备连接。

所述的无线信号传输装置包括无线影音发射机20和无线信号发射天线18，无线信号遥控接收装置包括遥控接收控制器22和遥控信号接收天线21，无线影音发射机20和遥控接收控制器22装在一密封的金属固定盒19内，中间由一金属隔板把两者隔开，无线信号发射天线18和遥控信号接收天线21分别由两密封孔导出，无线信号发射天线18延伸至电动船1尾部，遥控信号接收天线21直接与遥控接收控制器22连接。

所述的监视装置包括网络硬盘录像机和监视器组成，网络硬盘录像机通过一条规格为SYV-75-2-1的BNC转AV的同轴电缆，可以将网络硬盘录像机的VIDEO IN的第一个BNC接口与无线信号接收机的AV端子相连接，保证了视频图像信号的稳定输入；再用一条规格为SYV-75-2-1的BNC端子同轴电缆，将 VIDEO OUT的第1个BNC接口与监视器的BNC接口相连接。 

所述的电动船1船体中间设有器件平台28，金属固定盒19、与直流电机23连接的电机固定支架24、和直流电源27安装在器件平台28上，牵引器3的一端固定在绞线轮25下方的器件平台28上。

电动船1可采用玻璃钢船。

根据监控范围需要，视距增加罩9内微光摄像机7镜头前的视窗13观察面可大可小，微光摄像机7镜头到视窗13观察面的距离可长可短。

视距增加罩9自重要大于水对它的浮力，便于视距增加罩9向下移动定位。

水下补偿照明光源11设置有多种颜色光源，根据水质差异利用灯光颜色控制器12更换光源颜色，利用多种颜色的光源进行水下摄像照明补偿，利用光源照明方向控制器调整灯的照明位置和照射方向，使照明尽量在监控范围内。

视距增加罩9内设置的定位平台，可以有效阻值微光摄像机7滑动。

密封盖板16和盖板密封垫15、视窗13和密封垫14配合使用，防止水进入视距增加罩9内。

微光摄像机7采用微光增强器和CCD光电成像器件，使其在暗光下感应图像，利用自动光圈视频驱动器改变CCD的积分时间和改变光圈面积，使其光照范围与微光摄像的动态范围相对应。

水上控制系统与水下成像系统相距较远,且水下成像系统位于水中,利用水上遥控器, 遥控水下控制舱执行单片机,控制光学系统的调光调焦、摄像增强器的电源通断及选通快门的宽度调节、照明光源的开关、亮度调节、灯状态的查询等，实现水上控制系统对水下成像系统的控制。

使用时，对无线影音发射器和接收器进行调频对接，使视频图像最真实、最清晰，调整照明灯的照明位置和照射方向，使照明尽量在监控范围内，调整时要把水和空气折射问题考虑进去，然后，将电动船1和牵引器3、视距增加罩9和水下补偿照明光源11置于水中，利用承接构件5、连接接口4和牵引器3，使保护罩与电动船1相连，打开电源开关，利用遥控器对遥控接收控制器22，发出升降指令，控制直流电机23升降，控制室内监视器能获得真实、有效的视频图像。利用遥控器对遥控接收控制器22发出对电动船1的移动指令，遥控接收控制器22对水下推进器2移动方向控制，向左移动时，起动水下推进器2右边的螺旋浆，向右移动时，起动水下推进器2左边的螺旋浆，向前移动时，同时起动水下推进器2左右螺旋浆，向后移动时，水下推进器2左右螺旋浆旋转方向相反，在移动过程中，同时控制升降电机23，利用遥控器对遥控接收控制器22，发出对电动变焦镜头8变焦指令，水下景物则由大变小或由小变大，监控范围相应地由小变大或由大变小，遥控器不管怎么调整，监视器始终都能获得真实、有效的视频图像。

Claims (9)

1.一种游弋式水下视频直接监控系统，它包括电动船（1）、升降牵引装置、水下微光摄像装置、无线信号传输装置、监视装置和组合电缆（17），水下微光摄像装置通过升降牵引装置与电动船（1）连接，组合电缆（17）与用电设备和信号传输设备连接，其特征是：所述的水下微光摄像装置包括微型电脑（6），微光摄像机（7），电动变焦镜头（8），防水灯罩（10），水下补偿照明光源（11），灯光颜色控制器（12）和保护罩；保护罩上端通过承接构件5与升降牵引装置连接，保护罩下端设有视窗（13），保护罩的底端周边的法兰平台与防水灯罩（10）连接；水下补偿照明光源（11）、灯光颜色控制器（12）内置于防水灯罩（10）内；所述的微光摄像机（7）安装在保护罩内顶部，微光摄像机（7）上端与微型电脑（6）连接，下端与电动变焦镜头（8）连接。

2.根据权利要求1所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：保护罩包括密封盖板（16），盖板密封垫（15），视距增加罩（9），视窗（13），和密封垫（14）；密封盖板（16）、和盖板密封垫（15）与视距增加罩（9）的顶端连接，视窗（13）、和密封垫（14）与视距增加罩（9）的底端连接；密封盖板（16）上端与承接构件（5）连接。

3.根据权利要求1或2所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：所述的视距增加罩（9）内设置的定位平台，微光摄像机（7）通过定位平台安装在视距增加罩（9）的罩内的顶部。

4.根据权利要求1或2所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：所述的升降牵引装置包括直流电机（23）、绞线轮（25）、牵引器（3）、拉索（26）和连接接口（4）；绞线轮（25）与直流电机（23）的机轴连接，拉索（26）一端与绞线轮(25)连接；牵引器(3)由多节牵引套管组成，相邻的牵引套管之间轴向滑动连接，径向定位连接，牵引器（3）的一端固定在绞线轮（25）的下方；

拉索（26）内置于多节牵引套管的管心内或管身外，牵引器（3）的另一端和拉索（26）的另一端分别与连接接口（4）的上端连接，连接接口（4）的下向与承接构件（5）连接。

5.根据权利要求1或2所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：所述的电动船（1）船体中间设有器件平台（28），金属固定盒（19）、与直流电机（23）连接的电机固定支架（24）、和直流电源（27）安装在器件平台（28）上，牵引器（3）的一端固定在绞线轮（25）下方的器件平台（28）上。

6.根据权利要求1或2所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：所述的微光摄像机（7）采用微光增强器和CCD光电成像器件，采用聚焦在1/3英寸CCD靶面，视场角范围30o-115o，镜头变焦范围内，MTF在70lp/mm,焦距无级变换。

7.根据权利要求1或2所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：所述的监视装置包括网络硬盘录像机和监视器组成，网络硬盘录像机通过一条规格为SYV-75-2-1的BNC转AV的同轴电缆，将网络硬盘录像机的VIDEO IN的第一个BNC接口与无线信号接收机的AV端子相连接；再用一条规格为SYV-75-2-1的BNC端子同轴电缆，将 VIDEO OUT的第1个BNC接口与监视器的BNC接口相连接。

8.根据权利要求3所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：视距增加罩（9）自重大于水对它的浮力。

9.根据权利要求5所述的游弋式水下视频直接监控系统，其特征是：金属固定盒（19）内中间由一金属隔板分开成两个密封的空间，两个密封的空间分别安装无线影音发射机（20）和遥控接收控制器（22）。

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