CN102104719B - 水下摄像系统及其专用拖车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下摄像系统及其专用拖车。水下摄像系统包括水下摄像头、手电筒式光源，同轴电缆、视频采集卡和计算机。水下摄像头和手电筒式光源安装在水下摄像系统专用拖车上，水下摄像系统专用拖车保证二者的工作夹角为100～110°，避免照明光线被水下悬浮物反射而阻挡摄录视线。水下摄像头将采集到的水下视频信号，通过具有屏蔽功能的同轴电缆传输到视频采集卡，视频采集卡安装在计算机上，计算机通过视频采集软件将视频资料储存到数据库中。本发明灵活轻便、可视效果强，三重密封的方式，密封效果好；光源采用蓄电池供电方式，减轻了传输电缆的水阻力；拖车新颖的结构设计，方便拆装、维护与检修。

Description

水下摄像系统及其专用拖车

技术领域

本发明涉及水下摄像技术领域，尤其是一种用于海底探测的水下摄像系统及其专用拖车。

背景技术

当今世界的发展趋势告诉人们，海洋将会成为人类未来赖以生存的家园。目前，世界各临海国海洋事业发展迅速，尤其是海洋水产增养殖产业。

我国已成为世界上海洋水产增养殖业最发达的国家。改革开放以来，东部沿海地区成为我国经济发展最快的区域。据联合国粮农组织统计，随着陆地资源的日益匮乏，进军海洋已成为人类持续发展的必然趋势。海底资源探测对于人类进军海洋，开发海洋的作用举足轻重。浩瀚的海洋以其复杂的海底环境对海底资源探测技术的发展提出了更高的要求。

据相关资料显示，2006年我国海水养殖业共投撒幼苗86.42万吨，预计可获产量7432.56万吨，实际产量为1445.64万吨，与预计产量相差近6000万吨。据专业人士分析由于无法看到海底鱼、贝类的生长繁殖情况，无法对捕捞时间和地点做出准确的判断，只能通过经验和计算制定生产和捕捞的计划，造成了海底资源的盲目开采，在降低经济效益的同时还破坏了海底的生态环境，损失十分惨重。损失产量的原因有三：

一、没有及时的护理，造成幼苗的大量死亡。

二、养殖区的海域环境不适合生物的生长，导致生物的外流。

三、绝大部分是因为不清楚养殖物的确切位置而造成漏捕。

海水增养殖业迫切需要一种能够进行水下摄像的仪器来实现海洋的可视性。

通过查阅资料、市场调查，目前市场上对海底表面生物资源的探测主要是采取轻装式人工潜水作业的方式，这种方法需要潜水人员有着极高的综合素质，不仅需要其具有良好的水性，还要掌握熟练的海底探测技术，因此培养这些专业的潜水员就需要花去一大笔费用；另外，人工潜水作业具有不可预知的安全隐患，劳动强度大，探测效率低下；更重要的是，国家对潜水员的下潜深度有着严格的限定。

目前，市场上的海底生物探测设备主要是圆筒式水下摄像机。该设备实现了海洋的可视性，但是还存在着很多的不足之处。

第一，该设备的光源和摄像头为同一方向工作，光源发出的光线经近底层悬浮物的反射，遮挡了摄录视线，无法看清和拍摄到清晰的海底画面。

第二，该设备工作时因受风浪及船舶摇晃的影响，摄像头离海底的高度不断发生变化，无法确定海底的摄录面积及底栖生物的单位存量。

发明内容

本发明的目的是提供一种灵活轻便、可视效果强的水下摄像系统及其专用拖车。

本发明的原理是：将光源与摄像头分开设置，并固定在专用拖车上，通过水下摄像系统专用拖车的固定结构，保证光源与摄像头的工作夹角为100～110°，避免照明光线被水下悬浮物反射而阻挡摄录视线，使水下摄像装置能在水域浊度较大的环境下正常工作，并且其制作工艺简单，成本低廉，可以确定其可行性。

水下摄像系统光源采用的是发光二极管，发光二极管是一种能够将电能转化为可见光的半导体，采用电场发光，这种光源避免了由于发热而导致温度过度地升高，最终导致光源密封材料胀裂的可能性；其高光效、高节能、安全性好、寿命长、响应速度快等优点特别适合于做水下光源。

选用具有屏蔽功能的高强度同轴电缆作为信号和电力传输线，将摄像头拍摄到的信号传输到船上的视频接收器内，其视频信号稳定，无干扰现象发生。

本发明的技术方案是：水下摄像系统，包括水下摄像头、手电筒式光源，同轴电缆、视频采集卡和计算机。

其中，水下摄像头包括摄像头、圆顶螺帽、水下摄像头筒体、活接头盖、摄像机盖板和密封胶圈，圆顶螺帽和活接头盖分别与水下摄像头筒体用螺纹吻合密封，摄像头安装在水下摄像头筒体内，同时摄像头与外部同轴电缆相连，摄像机盖板将摄像头密封在水下摄像头筒体内，摄像机盖板与水下摄像头筒体之间设置密封胶圈，密封胶圈起到挤压密封的作用。同时圆顶螺盖、水下摄像头筒体和活接头盖用螺纹吻合密封、高压密封胶灌缝密封和高压胶带密置压合密封——三重密封的方式，保证了水下摄像头在水下能够良好、安全的工作。

摄像头采用低照度摄像头，以适应海底光照度较低环境下的拍摄。

手电筒式光源包括光源、密封螺帽、O型圈、光源筒体、蓄电池、密封胶圈、光源盖板和活接头盖，密封螺帽和活接头盖分别与光源筒体用螺纹吻合密封，且密封螺帽与光源筒体之间设置O型圈，蓄电池和光源连接并安装在光源筒体内，光源由光源盖板密封在光源筒体内，光源盖板与光源筒体之间设置密封胶圈，O型圈和密封胶圈起到挤压密封的作用。同时密封螺帽、光源筒体和活接头盖采取螺纹吻合密封、高压密封胶灌缝密封和高压胶带密置压合密封——三重密封的方式，保证了水下摄像头在水下能够良好、安全的工作。

采用高亮度的发光二极管作为光源，用于低照度时的光线补充；摄像机盖板和光源盖板采用玻璃或者钢化玻璃，厚度根据最大工作深度所承受的压力而定，一般大于1cm；蓄电池采用可充电式锂电池，使用寿命长，并可大电流工作。

水下摄像系统专用拖车，包括牵引环、拖曳三角架、水下摄像头固定架、辅助支架、防挂栏、拖车轮子、拖车轮轴、法兰、水下光源万向支架、拖车后桥和浮球轮子。水下摄像系统专用拖车为对称结构，牵引环、拖曳三角架、水下摄像头固定架、辅助支架、防挂栏和拖车轮轴在同一平面上，拖曳三角架的顶端设置牵引环，水下摄像头固定架和拖车轮轴通过辅助支架固定在拖曳三角架上，拖车轮子固定在拖车轮轴上并连接在拖曳三角架两端，拖曳三角架平面空间内设置防挂栏，避免水下摄像系统专用拖车水下行进过程中挂到障碍物，影响行进速度及遮挡水下摄像头。

水下光源万向支架、拖车后桥和浮球轮子中心轴在同一平面上，水下光源万向支架固定在拖车后桥上，水下光源万向支架的方向和角度可以调节，拖车后桥的一端连接浮球轮子，另一端通过法兰与拖曳三角架平面连接，拖曳三角架平面与拖车后桥平面之间形成拖曳夹角，拖曳夹角选择40～50°。

浮球轮子为空心密封轮子，其直径与拖车轮子相同，其体积大小以保证水下摄像专用拖车轮子能平稳沉降至海底，且保持正常工作姿态在海底平稳行进为准。

水下摄像系统及其专用拖车，使用安装如下：

水下摄像头和手电筒式光源安装在水下摄像系统专用拖车上，水下摄像头安装在水下摄像头固定架，手电筒式光源固定在水下光源万向支架上，为减轻近底层悬浮物对水下光源的反射，拍摄到比较清晰的海底图像，调节水下光源万向支架方向和角度，使手电筒式光源的照射方向与水下摄像头的拍摄方向之间的夹角为100～110°；水下摄像头将采集到的水下视频信号，通过具有屏蔽功能的同轴电缆传输到视频采集卡，视频采集卡安装在计算机上，计算机通过视频采集软件将这些视频资料储存到数据库中。

本发明的有益效果是：

1、灵活轻便、可视效果强，实现了水下的可视性探测；

2、摄像头与光源分开设置，采用光照方向可调的手电筒式光源，有效的减轻了近底层悬浮物对水下光源的反射，使图像更加的清晰；

3、螺纹吻合密封、高压密封胶灌缝密封和高压胶带密置压合密封——三重密封的方式，针对性强、密封效果好，确保了较大压力下摄像头及光源的密封效果，保证了水下摄像系统的正常工作；

4、光源采用蓄电池供电方式，在保证工作需要的同时省去了照明供电电缆，减轻了传输电缆的水阻力；

5、水下摄像系统专用拖车外观小巧，结构新颖，方便拆装、维护与检修。

附图说明

图1是本发明水下摄像头的结构示意图；

图2是本发明手电筒式光源结构示意图；

图3是本发明水下摄像系统专用拖车的轴视图；

图4是本发明水下摄像系统专用拖车的右视图；

图5是本发明的结构示意图。

图中：A、水下摄像头，B、手电筒式光源，C、同轴电缆，D、水下摄像系统专用拖车，A1、摄像头，A2、圆顶螺帽，A3、水下摄像头筒体，A4、活接头盖，A5、摄像机盖板，A6、密封胶圈，B1、光源，B2、密封螺帽，B3、O型圈，B4、光源筒体，B5、蓄电池，B6、密封胶圈，B7、光源盖板，B8、活接头盖，D1、牵引环，D2、拖曳三角架，D3、水下摄像头固定架，D4、辅助支架，D5、防挂栏，D6、拖车轮子，D7、拖车轮轴，D8、法兰，D9、水下光源万向支架，D10、拖车后桥，D11、浮球轮子，D12、拖曳夹角。

具体实施方式

如图5所示，水下摄像系统及其专用拖车，其中，水下摄像系统包括密封的水下摄像头A、手电筒式光源B，同轴电缆C、视频采集卡和计算机。密封的水下摄像头A和手电筒式光源B安装在水下摄像系统专用拖车D上，手电筒式光源B的照射方向与水下摄像头A的拍摄方向之间的夹角为110°；水下摄像头A连接同轴电缆C，同轴电缆C同时连接视频采集卡。水下摄像头A将采集到的水下生物资源视频信号，通过具有屏蔽功能的同轴电缆C传输到视频采集卡，视频采集卡安装在计算机上，视频采集卡对视频信号进行采集后传输到计算机上，计算机通过视频采集软件将这些数据编成视频资料数据库储存起来。

如图1所示，水下摄像头A包括摄像头A1、圆顶螺帽A2、水下摄像头筒体A3、活接头盖A4、摄像机盖板A5和密封胶圈A6，圆顶螺帽A2和活接头盖A4分别与水下摄像头筒体A3用螺纹吻合密封，摄像机盖板A5采用玻璃或钢化玻璃，厚度为1cm，摄像头A1采用日产微型500线监控摄像头，以减小水阻力和拍摄出清晰的海底影像，其工作电压直流12V，电流为0.2A。摄像头A1安装在水下摄像头筒体A3内，同时摄像头A1与外部同轴电缆C相连，摄像机盖板A5的材质为玻璃或钢化玻璃，摄像机盖板A5将摄像头A1密封在水下摄像头筒体A3内，摄像机盖板A5与水下摄像头筒体A3之间设置密封胶圈A6，密封胶圈A6起到挤压密封的作用。同时圆顶螺盖A2、水下摄像头筒体A3和活接头盖用螺纹吻合密封、高压密封胶灌缝密封和高压胶带密置压合密封——三重密封的方式，保证了水下摄像头A在水下能够良好、安全的工作。

如图2所示，手电筒式光源B包括光源B1、密封螺帽B2、O型圈B3、光源筒体B4、蓄电池B5、密封胶圈B6、光源盖板B7和活接头盖B8，光源B1选用高亮度发光二极管，用于低照度时的光线补充，光源盖板B7采用玻璃或钢化玻璃，厚度为1cm，蓄电池B5为锂电池，容量为2200mAh，电压为3.6V，连续供电时间≥3小时，完全可以满足实际需要。密封螺帽B2和活接头盖B8分别与光源筒体B4用螺纹吻合密封，且密封螺帽B2与光源筒体B4之间设置O型圈B3，蓄电池B5和光源B1连接并安装在光源筒体B4内，光源B1由光源盖板B7密封在光源筒体B4内，光源盖板B7与光源筒体B4之间设置密封胶圈B6，O型圈B3和密封胶圈B6起到挤压密封的作用。同时密封螺帽B2、光源筒体B4和活接头盖B8采取螺纹吻合密封、高压密封胶灌缝密封和高压密封胶带密置压合密封——三重密封的方式。采用2个手电筒式光源B。

如图3和图4所示，水下摄像系统专用拖车D，包括牵引环D1、拖曳三角架D2、水下摄像头固定架D3、辅助支架D4、防挂栏D5、拖车轮子D6、拖车轮轴D7、法兰D8、水下光源万向支架D9、拖车后桥D10和浮球轮子D11。水下摄像系统专用拖车D为对称结构，牵引环D1、拖曳三角架D2、水下摄像头固定架D3、辅助支架D4、防挂栏D5和拖车轮轴D7在同一平面上，拖曳三角架D2的顶端设置牵引环D1，水下摄像头固定架D3和拖车轮轴D7通过辅助支架D4固定在拖曳三角架D2上，拖车轮子D6固定在拖车轮轴D7上并连接在拖曳三角架D2两端，拖曳三角架D2平面空间内设置防挂栏D5。

水下光源万向支架D9、拖车后桥D10和浮球轮子D11中心轴在同一平面上，水下光源万向支架D9固定在拖车后桥D10上，水下光源万向支架D9的角度和方向都可以调节，拖车后桥D10的一端连接浮球轮子D11，另一端通过法兰D8与拖曳三角架D2平面连接，拖曳三角架D2平面与拖车后桥D10平面之间形成45°的拖曳夹角D12。浮球轮子D11为空心密封轮子，其直径与拖车轮子D6相同，浮球轮子D11的净浮力为10kg。

Claims (3)

1.一种用于水下摄像的系统，该系统包括水下摄像系统及其专用拖车，水下摄像系统包括水下摄像头（A）、手电筒式光源（B），同轴电缆（C）、视频采集卡和计算机，其特征在于，所述的水下摄像头（A）和手电筒式光源（B）安装在水下摄像系统专用拖车（D）上，所述的水下摄像系统专用拖车（D），包括牵引环（D1）、拖曳三角架（D2）、水下摄像头固定架（D3）、辅助支架（D4）、防挂栏（D5）、拖车轮子（D6）、拖车轮轴（D7）、法兰（D8）、水下光源万向支架（D9）、拖车后桥（D10）和浮球轮子（D11），水下摄像系统专用拖车（D）为对称结构，牵引环（D1）、拖曳三角架（D2）、水下摄像头固定架（D3）、辅助支架（D4）、防挂栏（D5）和拖车轮轴（D7）在同一平面上，拖曳三角架（D2）的顶端设置牵引环（D1），水下摄像头固定架（D3）和拖车轮轴（D7）通过辅助支架（D4）固定在拖曳三角架（D2）上，拖车轮子（D6）固定在拖车轮轴（D7）上并连接在拖曳三角架（D2）两端，拖曳三角架（D2）平面空间内设置防挂栏（D5），避免水下摄像系统专用拖车（D）水下行进过程中挂到障碍物，影响行进速度及遮挡水下摄像头；水下光源万向支架（D9）、拖车后桥（D10）和浮球轮子（D11）中心轴在同一平面上，水下光源万向支架（D9）固定在拖车后桥（D10）上，水下光源万向支架（D9）的方向和角度可以调节，拖车后桥（D10）的一端连接浮球轮子（D11），另一端通过法兰（D8）与拖曳三角架（D2）平面连接，拖曳三角架（D2）平面与拖车后桥（D10）平面之间形成拖曳夹角（D12）；

水下摄像头（A）固定在水下摄像头固定架（D3）上，手电筒式光源（B）固定在水下光源万向支架（D9）上，为减轻近底层悬浮物对水下光源的反射，拍摄到比较清晰的海底图像，调节水下光源万向支架（D9）方向和角度，使手电筒式光源（B）的照射方向与水下摄像头（A）的拍摄方向之间的夹角为100～110°，水下摄像头（A）将采集到的水下视频信号，通过具有屏蔽功能的同轴电缆（C）传输到视频采集卡，视频采集卡安装在计算机上，计算机通过视频采集软件将这些视频资料储存到数据库中。

2.根据权利要求1所述的用于水下摄像的系统，其特征在于，所述的拖曳夹角（D12）为40～50°。

3.根据权利要求1所述的用于水下摄像的系统，其特征在于，所述的浮球轮子（D11）为空心密封轮子，其直径与拖车轮子（D6）相同，其体积大小以保证水下摄像系统专用拖车（D）能平稳沉降至海底，且保持正常工作姿态在海底平稳行进为准。

Images