CN114132465A - 一种水下海洋生物监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下海洋生物监测装置，包括系统框架和浮力材料，所述系统框架的前部设置有至少一对水帆，所述系统框架的中部设置有多个照明灯和多个摄像头，所述系统框架的后部设置有多个舱体，所述舱体包括电子舱、控制舱和电池舱。本发明的无动力长距离水下海洋生物监测装置，通过设置水帆，在水流的冲击下即能够实现移动，无需额外提供驱动力，具有一定的自主性，上电即开始监测工作，能让视频与所需数据融为一体，更直观的监控分析水下海洋生物。

Description

一种水下海洋生物监测装置

技术领域

本发明涉及水下监测技术领域，可以通过本发明的监测装置在隧道涵洞等场合进行实现水下长距离勘测、检查等工作。

技术背景

随着开发海洋、江河与湖泊科学事业的发展，水下工程的规模越来越大，水下视频监测得到迅速发展，由于光电技术的发展以及各种新型的摄像元器件的不断出现，低照度和耐辐照的水下视频摄像机正在恶劣环境下得到广泛的应用。

目前市场上水下视频监控系统都需要额外的动力驱动实现移动，无法实现长距离移动，所以亟需解决设备动力及监测范围等问题。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种无动力长距离水下海洋生物监测装置，无需额外提供驱动力，具有一定的自主移动性。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种无动力长距离水下海洋生物监测装置，包括系统框架和浮力材料(浮力块)，所述系统框架的前部设置有至少一对水帆，所述系统框架的中部设置有多个照明灯和多个摄像头，所述系统框架的后部设置有多个舱体，所述舱体包括电子舱、控制舱和电池舱。设置水帆，海洋生物检测装置则具有一定的自主性，由水流冲击提供动力，上电即开始监测工作，电子舱为监测装置的控制核心，控制舱实现精准定位，电池舱采用6S16000mah锂电池，欠电电压22.2V，满电电压25.2V，满电情况下可供无动力长距离水下海洋生物监测装置使用1-3小时，多个照明灯和多个摄像头从多方向来观察周围的环境和目标物以采集信息，监测范围广，总是该水下海洋生物监测装置具有一定的自主性，上电即开始监测工作，且能让视频与所需数据融为一体，更直观的监控分析水下海洋生物。

上述技术方案中，优选地，所述浮力材料设置于所述系统框架的前方和所述系统框架厚度方向的两侧。

上述技术方案中，进一步优选地，一对所述水帆中的其中一片水帆位于所述系统框架厚度方向的一侧，一对所述水帆中的另一片水帆位于所述系统框架厚度方向的另一侧，一对所述水帆之间具有用于供水流通过的开口。一对水帆之间具有用于供水流通过的开口，从而可实现借助水流进行前进运动。

上述技术方案中，再进一步优选地，所述水帆包括设置在所述系统框架上的叶片，所述叶片上设置有疏水孔。叶片采用高强度碳纤维板制成。

上述技术方案中，更进一步优选地，多个所述照明灯的照射方向包括朝左、朝右、朝上和朝下，多个所述摄像头的拍摄方向包括朝左、朝右、朝上和朝下。另外，在系统框架上还设置有深度计。照明灯和摄像头分别采集上下左右四个方向的信息，摄像头采用水下定焦摄像机，照明灯采用LED灯阵为水下环境提供了可调节亮度的照明系统，通过高清摄像机捕捉水下的实时状况并将录像、深度信息等保存到硬盘录像机的储存设备中。

上述技术方案中，还进一步优选地，所述电子舱包括电子舱筒体，所述电子舱筒体内设置有电路板、电源模块、深度传感器、硬盘录像机处理模块、字符叠加器和交换机。电子舱是水下海洋生物监测装置的控制核心，电子舱内的各部件与摄像头、深度计等信号连接。

上述技术方案中，且进一步优选地，所述电子舱筒体采用厚度为4～6mm的透明亚克力制成，所述电子舱筒体的两端设置有电子舱端盖，所述电子舱端盖的材料为高强度铝合金。电子舱端盖的表面银色亚光阳极氧化处理，外端有4芯公座防水接插件，电子舱端盖上还设置有通气螺栓，通气螺栓仅供开舱检修时使用。

上述技术方案中，再进一步优选地，所述控制舱内设置有GPS定位器。该GPS模块具有小体积、低功耗、独立供电等特性。

上述技术方案中，更进一步优选地，还包括抛载装置，所述抛载装置包括电磁铁框架、电磁吸附器和抛载物。抛载装置主要保证无动力长距离水下海洋生物监测装置在设定时间或者失去控制和断电的情况下该设备能自主上浮到水面，提高了整个系统的安全性。

上述技术方案中，还进一步优选地，所述系统框架包括上部支架和下部支架，所述电子舱设置于所述上部支架上，所述电池仓设置于所述下部支架上，所述电子舱上方还设置有把手，所述把手与所述电子舱之间还设置有所述浮力材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的无动力长距离水下海洋生物监测装置，通过设置水帆，在水流的冲击下即能够实现移动，无需额外提供驱动力，具有一定的自主性，上电即开始监测工作，能让视频与所需数据融为一体，更直观的监控分析水下海洋生物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的无动力长距离水下海洋生物监测装置的第一角度的结构示意图；

图2为本发明的无动力长距离水下海洋生物监测装置的第二角度的结构示意图；

图中：上部支架-110；下部支架-120；前部第一支架131；前部第二支架132；第一五通-141；第二五通-142；第三五通-143；第四五通-144；开口-150；铝合金接口-160；叶片-200；照明灯-310；摄像头-320；摄像头底架-330；电子舱-400；卡箍-430；横向安装孔-431；纵向安装孔-432；电池仓-500；控制舱-600；把手-700；把手底座-710；上部浮力块-810；前部浮力块-820；侧部浮力块-830。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图2，本实施例的无动力长距离水下海洋生物监测装置，包括系统框架，系统框架包括上部支架110、下部支架120、前部第一支架131、前部第二支架132和四个水帆安装支架，系统框架的各个支架之间通过四个五通连接，四个五通分别为设置在上部支架110上的第一五通141和第二五通142，设置在下部支架120上的第三五通143和第四五通144。系统框架上设置有两对水帆，两对水帆前后设置在系统框架上，用于安装前侧的一对水帆的水帆安装支架通过第一五通141和第三五通143连接在系统框架厚度方向的两侧，用于安装后侧的一对水帆的水帆安装支架通过第二五通142和第四五通144连接在系统框架厚度方向的两侧，因而，一对水帆中的其中一片水帆位于系统框架厚度方向的一侧，一对水帆中的另一片水帆位于系统框架厚度方向的另一侧，水帆包括设置在水帆安装支架内的叶片200，叶片200上设置有疏水孔，位于系统框架厚度方向两侧的一对叶片200之间具有用于供水流通过的开口150。叶片200是由碳纤维板制成的，四个五通的具体结构相同，用于连接水帆安装支架的一侧管口的侧面设置有连接耳，且水帆安装支架还包括弯头接头，弯头接头上也设置有连接耳，从而每个叶片200用6个M3*16的螺栓带螺母固定在水帆安装支架内侧，螺栓带螺母主要用于叶片200和连接耳之间的连接，且五通和弯头接头的连接耳均为双层连接耳，叶片200的四个角则搁置在对应的连接耳内并用螺栓螺母固定连接。叶片200与系统框架之间的夹角为45°，当然夹角设置为30～75°之间都可行。高强度碳纤维组成的叶片200，为水下海洋生物监测装置提供运动推力，叶片200中设置有疏水孔，两两叶片200之间留有空隙即一对叶片200之间具有用于供水流通过的开口150，可实现借助水流进行前进运动。另外，系统框架上还设置有深度计。

系统框架的中部设置有四个照明灯310和四个摄像头320，四个照明灯310的照射方向分别为朝左、朝右、朝上和朝下，四个摄像头320的拍摄方向分别为朝左、朝右、朝上和朝下。照明灯310和摄像头320分别采集上下左右四个方向的信息，摄像头320采用水下定焦摄像机，照明灯310采用LED灯阵为水下环境提供了可调节亮度的照明系统，通过高清摄像机捕捉水下的实时状况并将录像、深度信息等保存到硬盘录像机的储存设备中。具体的，本实施例中的四个照明灯310和四个摄像头320不是随意设置的，他们两两组队，一个照明灯310和一个摄像头320分为一组，共分为四组，每组照明灯310和摄像头320的照射方向和拍摄方向相同，上部支架110上设置有两组照明灯310和摄像头320，其中一组照明灯310和摄像头320的照射方向和拍摄方向为朝上，另外一组照明灯310和摄像头320的照射方向和拍摄方向为朝右，下部支架120上设置有两组照明灯310和摄像头320，其中一组照明灯310和摄像头320的照射方向和拍摄方向朝下，另外一组照明灯310和摄像头320的照射方向和拍摄方向朝左。每组照明灯310和摄像头320是通过一个摄像头底架330固定在上部支架110或下部支架120上的。具体的，摄像头底架330包括套接在上部支架110或下部支架120上的套接部以及用于连接照明灯310和摄像头320的连接部，连接照明灯310和摄像头320筒体的外壁面均设置有卡箍，连接照明灯310和摄像头320筒体外壁面的卡箍与摄像头底架330的连接部之间通过M6*30螺丝连接。

系统框架的后部设置有电子舱400、控制舱600和电池舱500，其中，电子舱400包括电子舱筒体和位于电子舱筒体长度方向两端的电子舱端盖，电子舱筒体内设置有电路板、电源模块、深度传感器、硬盘录像机处理模块、字符叠加器和交换机等。电子舱400是水下海洋生物监测装置的控制核心；控制舱600包括控制舱筒体、控制舱端盖和设置在控制舱筒体内的GPS定位器，该GPS模块具有小体积、低功耗、独立供电等特性；电池仓500包括电池仓筒体、电池仓端盖和设置在电池仓筒体内的锂电池，电池舱500内部的锂电池采用6S16000mah锂电池，欠电电压22.2V，满电电压25.2V，满电情况下可供无动力长距离水下海洋生物监测装置使用1-3小时。

电子舱筒体、控制舱筒体以及电池仓筒体采用5mm透明亚克力制成，电子舱端盖、控制舱端盖和电池舱端盖的材料为高强度铝合金。电子舱端盖、控制舱端盖和电池仓端盖的表面银色亚光阳极氧化处理，各端盖的外端还设置有4芯公座防水接插件，另外，电子舱端盖420上还设置有通气螺栓，通气螺栓仅供开舱检修时使用。电子舱筒体、电池仓筒体上均套设有两个卡箍组件，两个卡箍组件分别位于电子舱筒体的前后两端，控制舱筒体上套设有一个卡箍组件，五个卡箍组件的结构相同，卡箍组件包括两个半环形的卡箍430，卡箍430箍体的中间具有凸起部，凸起部具有贯穿的横向安装孔431和纵向安装孔432，其中，位于电子舱筒体前部的卡箍组件中的上部的卡箍430通过其横向安装孔431与套设在上部支架110上的铝合金接口160之间通过紧固件连接，从而得以实现将电子仓筒体固定在系统框架上，位于电子舱筒体前部的卡箍组件中的下部的卡箍430与位于电池仓筒体前部的卡箍组件中的上部的卡箍430之间通过穿过各自纵向安装孔432的紧固件连接，同样，位于电子舱筒体后部的卡箍组件中的下部的卡箍430与位于电池仓筒体后部的卡箍组件中的上部的卡箍430之间通过穿过各自纵向安装孔432的紧固件连接，从而实现电子舱400和电池仓500之间的连接，且电池舱筒体前部的卡箍组件中的下部的卡箍430通过其横向安装孔431与套设在下部支架120上的铝合金接口160之间通过紧固件连接，从而得以实现件电池仓筒体固定在系统框架上。为了加强电子舱400和电池仓500的安装强度，在电子舱筒体前部的卡箍组件中的上部的卡箍组件430和电子舱筒体后部的卡箍组件中的上部卡箍组件430之间连接有上部铝合金型材，在电子舱筒体前部的卡箍组件中的下部的卡箍组件430和电子舱筒体后部的卡箍组件中的下部卡箍组件430之间连接有中部铝合金型材，在电池舱筒体前部的卡箍组件中的下部的卡箍组件430和电池舱筒体后部的卡箍组件中的下部卡箍组件430之间连接有下部铝合金型材。另外，控制舱600是沿竖直方向设置在电子舱400和电池仓500后方的，具体的，电池仓筒体后部的卡箍组件中的上部的卡箍430上连接有短铝合金型材，短铝合金型材与套设在控制舱筒体上的卡箍组件中的一个卡箍组件之间通过紧固件连接即可。

另外，电子舱400上方还设置有把手700，把手700的下方设置有把手底座710，把手底座710采用碳纤维板制成，把手底座710的下方还设置有上部浮力块810，上部浮力块810位于把手底座710和电子舱筒体之间，具体的，上部浮力块810分为两片，分别设置于上部铝合金型材的左右两侧，可见，上部铝合金型材一方面起到加固电子舱400安装强度的作用，另一方面还用于安装上部浮力块810。系统框架的前方还设置有折弯型的前部浮力块820，前部浮力块820呈箭头形状，前部浮力块820的两个内侧分别连接在一对叶片200上。电子舱400和电池仓500之间还设置有侧部浮力块830，侧部浮力块830总体来说设置于该海洋生物监测装置的左右两侧，具体的，侧部浮力块830分为两片，分别设置在中部铝合金型材的左右两侧，可见，中部铝合金型材一方面起到加固电子舱400与电池仓500之间的安装强度的作用，另一方面还用于安装侧部浮力块830。

在下部铝合金型材的底部还设置有抛载装置900，抛载装置900包括电磁铁框架、电磁吸附器和抛载物。抛载装置900主要保证无动力长距离水下海洋生物监测装置在设定时间或者失去控制和断电的情况下该设备能自主上浮到水面，提高了整个系统的安全性。

工作原理：

设置于前部的两对水帆借助水流为该海洋生物监测装置提供前进运动的动力，设置于中部的四组照明灯310和四组摄像头320分别采集上下左右四个方向的信息来观察及监测周围的环境和目标物，并将采集到的信息传送到电子舱400中的硬盘录像机处理模块进行信息的收集监控，电子舱中的深度传感器配合系统框架上的深度计对该海洋生物监测装置的水下深度进行记录，控制舱600对该海洋生物监测装置进行精准定位，电池仓500为电子舱400、控制舱600以及照明灯310和摄像头320供电，抛载装置900保证无动力长距离水下海洋生物监测装置在设定时间或者失去控制和断电的情况下该设备能自主上浮到水面，提高了整个系统的安全性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下海洋生物监测装置，其特征在于，包括系统框架和浮力组件，所述系统框架的前部设置有至少一对水帆，所述系统框架的中部设置有照明灯和摄像头，所述系统框架的后部设置有多个舱体，所述舱体包括电子舱、控制舱和电池舱。

2.根据权利要求1所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，所述浮力组件包括设置于所述系统框架的前方的前部浮力块和所述系统框架厚度方向两侧的侧部浮力块。

3.根据权利要求2所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，一对所述水帆中的两片水帆分别位于所述系统框架厚度方向的两侧，一对所述水帆之间具有用于供水流通过的开口。

4.根据权利要求3所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，所述水帆包括设置在所述系统框架上的叶片，所述叶片上设置有疏水孔。

5.根据权利要求4所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，所述照明灯包括照射方向分别朝向所述系统框架左侧、右侧、上方和下方的多个照明灯，所述摄像头包括拍摄方向分别所述系统框架左侧、右侧、上方和下方的多个摄像头。

6.根据权利要求5所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，所述电子舱包括电子舱筒体以及设置在所述电子舱筒体内的电路板、电源模块、深度传感器、硬盘录像机处理模块、字符叠加器和交换机。

7.根据权利要求6所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，所述电子舱筒体采用厚度为4～6mm的透明高分子材料制成，所述电子舱筒体的两端设置有电子舱端盖，所述电子舱端盖的材料为金属材质。

8.根据权利要求7所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，所述控制舱内设置有GPS定位器。

9.根据权利要求8所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，还包括抛载装置，所述抛载装置包括电磁铁框架、电磁吸附器和抛载物。

10.根据权利要求9所述的水下海洋生物监测装置，其特征在于，所述系统框架包括上部支架和下部支架，所述电子舱设置于所述上部支架上，所述电池仓设置于所述下部支架上，所述电子舱上方还设置有把手，所述把手与所述电子舱之间还设置有上部浮力块。

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