CN114408136B - 一种防生物附着的水下监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防生物附着的水下监测系统，包括操作台、电缆以及终端机构，终端机构包括安装架，安装架的底部活动设有智能监测装置，智能监测装置包括翻转仓，翻转仓内设有伸缩筒，伸缩筒上设有摄像头和超声波距离传感器。摄像头和超声波距离传感器能够对隧洞内的情况进行全方位的观察监测，并且伸缩筒的一侧设有毛刷，毛刷能够自动对伸缩筒进行清洁，防止生物和泥沙附着，此外伸缩筒外设有清洁臂，清洁臂能够对周围隧洞的内壁进行清洁，确保终端机构周围的环境不会有水下生物繁殖，在平时状态下，伸缩筒位于翻转仓内，不会有生物进入，翻转仓通过翻转能调整至隧洞的上方，不会影响隧洞的正常运作，智能化程度高，效果好。

Description

一种防生物附着的水下监测系统

技术领域

本发明涉及监测摄像技术领域，更具体的说涉及一种防生物附着的水下监测系统。

背景技术

海底隧洞监测设备是发电厂，核电，水利，海洋作业平台等设施的重要设备，因长期在水中会使大量生物在监测设备表面进行附着，并且大量繁殖后会严重影响设备的摄像监测功能，同时某些水下生物的繁殖和新陈代谢产生大量酸性物质，侵蚀设备表面，使之锈化腐蚀破坏，设备的安全性存在一定威胁或失效，而且由于设备长期在水下，后期设备维护，检修非常困难。现有的水下监测设备是长期暴露在水中或通过岸上设备进行提升，设备维护艰难并且费用高，在水中一段时间后设备就会生长附着生物或被泥沙异物覆盖，需要人工潜水进行维修，风险高效率低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种防生物附着的水下监测系统，该系统由操作台、电缆以及终端机构组成，终端机构安装在隧洞顶部，终端机构由安装架和智能监测装置组成，智能监测装置包括翻转仓和伸缩筒，伸缩筒上设有可旋转的摄像头和超声波距离传感器，能够对隧洞内的情况进行全方位的观察监测，并且伸缩筒的一侧设有毛刷，在摄像头和超声波距离传感器旋转的时候，毛刷能够自动对伸缩筒的外壁进行清洁，防止生物和泥沙附着，此外，伸缩筒外设有可旋转的清洁臂，清洁臂能够对周围隧洞的内壁进行清洁，确保终端机构周围的环境不会有水下生物繁殖，在平时状态下，伸缩筒位于翻转仓内，不会有生物进入，翻转仓通过翻转能调整至隧洞的上方，不会影响隧洞的正常运作，智能化程度高，效果好。

为实现上述技术方案，本发明提供如下技术方案：

一种防生物附着的水下监测系统，包括操作台、电缆以及终端机构，终端机构包括安装在隧洞顶部的安装架，所述安装架的底部活动设有智能监测装置，智能监测装置包括转动连接在安装架底部的翻转仓，翻转仓由前仓和防水仓组成，前仓的顶部具有连接块，防水仓的顶部具有翻转连接座，前仓中活动设有伸缩筒，伸缩筒外圆壁上具有的筒形凹槽内转动设有旋转筒，旋转筒的外圆壁中心设有摄像头和超声波距离传感器。

作为上述技术方案的优选，所述安装架包括固定连接板和安装螺栓，固定连接板的底部设有外圆壁具有加强筋的连接柱和铰接有防水液压缸的缸体铰接座，连接柱的底部铰接在翻转连接座的顶部，防水液压缸的活塞杆外端铰接在连接块顶面具有的一对铰接耳中。

作为上述技术方案的优选，所述防水仓的后端设有密封闷盖，密封闷盖的外端具有防水格兰头，密封闷盖的内壁安装有电缸，所述伸缩筒的后端具有密封防护板，密封防护板插设在前仓中，前仓的顶部后端设有泄压阀，所述防护板的后端具有伸缩连接柱，伸缩连接柱的后端具有收纳槽，伸缩连接柱插设在防水仓内，电缸位于收纳槽中且电缸的活塞杆与伸缩连接柱相连接。

作为上述技术方案的优选，所述伸缩筒的前端中心转动设有延伸柱，延伸柱的外端设有清洁臂，所述清洁臂的底端弹性插设有伸缩调节臂，伸缩调节臂上连接有清洁刮板。

作为上述技术方案的优选，旋转筒的外圆壁前端设有第一旋转齿轮，延伸柱的外圆壁前端设有第二旋转齿轮，所述伸缩筒的前端壁上方设有延伸架，延伸架的顶面设有中间座，中间座位于第一旋转齿轮和第二旋转齿轮之间，所述中间座顶面具有的凸形滑槽内滑动设有调节滑座，调节滑座的前端壁上设有复位压簧，调节滑座的顶面设有双轴电机，双轴电机的前后两个输出轴上分别设有前驱动齿轮和后驱动齿轮，前驱动齿轮与第二旋转齿轮相啮合，后驱动齿轮与第一旋转齿轮相啮合。

作为上述技术方案的优选，所述连接块的前端壁上设有向前延伸的固定轴和定位齿，固定轴的前端转动设有与后驱动齿轮同心的随动轮，定位齿与第一旋转齿轮的上端齿槽相啮合，所述中间座的侧壁设有侧滑通槽，折弯定位板的后端穿过侧滑通槽连接在调节滑座的侧壁上，折弯定位板的前端卡设在第二旋转齿轮的其中一个齿槽中。

作为上述技术方案的优选，所述第一旋转齿轮的后端壁上设有与前仓前端壁体相贴合的环形密封圈。

作为上述技术方案的优选，所述旋转筒的外圆壁后前端设有环形齿轮，密封防护板的前侧壁右端转动设有与环形齿轮相啮合的扇形小齿轮，扇形小齿轮的中心转轴上设有复位扭簧和弧形转动条，所述弧形转动条的下端设有向前延伸的毛刷。

本发明的有益效果在于：

1、伸缩筒上设有旋转筒，旋转筒上设有摄像头和超声波距离传感器，能够对隧洞内的情况进行全方位的观察监测，在不使用时，伸缩筒收纳在前仓中与外界阻隔，不会被微生物或者泥沙所覆盖，使用寿命长；

2、伸缩筒的一侧设有可活动的毛刷，当需要清洁时，旋转筒顺时针旋转，毛刷贴靠在旋转筒的外壁上，从而能够对旋转筒的外壁进行全面的清洁，在摄像头和超声波距离传感器正常运作监测的时候，旋转筒逆时针旋转，毛刷则会远离旋转筒，从而不会阻挡摄像头和超声波距离传感器，并且毛刷的运动是通过齿轮传动实现，旋转筒在逆时针旋转的时候，毛刷在复位扭簧的作用下会发生小幅度、高频率抖动，从而能够使毛刷上的杂质在水里散开来，实现自我清洁，具有意想不到的技术效果。

3、伸缩筒的外侧设有可旋转的清洁臂，本申请利用伸缩筒的伸缩移动实现外部双轴电机能够分别驱动伸缩筒的转动和清洁臂的转动，清洁臂在隧洞内壁上旋转清洁的时候，伸缩筒是收纳在前仓中，防止隧洞内壁上刮下来的杂质落在伸缩筒上，造成污染，而且隧洞内壁的清洁程度，也能够进一步保证终端机构周围的环境不会有水下生物繁殖。

4、翻转仓能够进行翻转调整位置，使清洁臂能够收纳在隧洞的顶部，从而不会影响隧洞的正常运作，智能化程度高。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为终端机构安装在隧洞内的后视图；

图2为终端机构安装在隧洞内的左视图；

图3为翻转仓调整至工作时的结构示意图；

图4为本发明中安装架的结构示意图；

图5为伸缩筒和密封闷盖安装在翻转仓中的结构示意图；

图6为图5的爆炸示意图；

图7为翻转仓的结构示意图；

图8为伸缩筒的结构示意图；

图9为伸缩筒另一视角的结构示意图；

图10为伸缩筒的左视图；

图11为伸缩筒从翻转仓中伸出时的结构示意图；

图12为伸缩筒缩进翻转仓中时的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本实施例中提到的“上方”、“下方”与附图本身上方、下方的方向一致，仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，也当视为本发明可实施的范畴。

由图1至图4所示，一种防生物附着的水下监测系统，包括操作台、电缆以及终端机构，终端机构包括安装在隧洞顶部的安装架1，所述安装架1的底部活动设有智能监测装置，智能监测装置包括转动连接在安装架1底部的翻转仓2，翻转仓2由前仓21和防水仓22组成，前仓21的顶部具有连接块26，防水仓22的顶部具有翻转连接座25，前仓21中活动设有伸缩筒31，安装架1包括固定连接板11和安装螺栓12，固定连接板11的底部设有外圆壁具有加强筋16的连接柱13和铰接有防水液压缸14的缸体铰接座15，连接柱13的底部铰接在翻转连接座25的顶部，防水液压缸14的活塞杆外端铰接在连接块26顶面具有的一对铰接耳261中。

由图6和图9所示，伸缩筒31外圆壁上具有的筒形凹槽311内转动设有旋转筒34，旋转筒34的外圆壁中心设有摄像头341和超声波距离传感器342；

防水仓22的后端设有密封闷盖23，密封闷盖23的外端具有防水格兰头231，密封闷盖23的内壁安装有电缸24，伸缩筒31的后端具有密封防护板32，密封防护板32插设在前仓21中，前仓21的顶部后端设有泄压阀211，所述防护板32的后端具有伸缩连接柱33，伸缩连接柱33的后端具有收纳槽331，伸缩连接柱33插设在防水仓22内，电缸24位于收纳槽331中且电缸24的活塞杆与伸缩连接柱33相连接；通过密封闷盖23和密封防护板32的作用，电缸24完全与水隔绝。

由图3和图6所示，伸缩筒31的前端中心转动设有延伸柱36，延伸柱36的外端设有清洁臂37，所述清洁臂37的底端弹性插设有伸缩调节臂371，伸缩调节臂371上连接有清洁刮板372；清洁臂37翻转至竖直状态时，清洁刮板372能够弹性压靠在隧洞的内壁上，清洁臂37在旋转时，清洁刮板372能够对隧洞的内壁进行刮蹭。

由图7至图12所示，旋转筒34的外圆壁前端设有第一旋转齿轮344，第一旋转齿轮344的后端壁上设有与前仓21前端壁体相贴合的环形密封圈3441，延伸柱36的外圆壁前端设有第二旋转齿轮361，所述伸缩筒31的前端壁上方设有延伸架391，延伸架391的顶面设有中间座39，中间座39位于第一旋转齿轮344和第二旋转齿轮361之间，所述中间座39顶面具有的凸形滑槽内滑动设有调节滑座392，调节滑座392的前端壁上设有复位压簧393，调节滑座392的顶面设有双轴电机395，双轴电机395的前后两个输出轴上分别设有前驱动齿轮396和后驱动齿轮397，前驱动齿轮396与第二旋转齿轮361相啮合，后驱动齿轮397与第一旋转齿轮344相啮合；连接块26的前端壁上设有向前延伸的固定轴271和定位齿28，固定轴271的前端转动设有与后驱动齿轮397同心的随动轮27，定位齿28与第一旋转齿轮344的上端齿槽相啮合，中间座39的侧壁设有侧滑通槽390，折弯定位板394的后端穿过侧滑通槽390连接在调节滑座392的侧壁上，折弯定位板394的前端卡设在第二旋转齿轮361的其中一个齿槽中；随动轮27在顶靠后驱动齿轮397时，后驱动齿轮397没有完全脱离与第一旋转齿轮344啮合的时候，定位齿28与第一旋转齿轮344发生了啮合，同样的，折弯定位板394在没有完全脱离第二旋转齿轮361的时候，前驱动齿轮396与第二旋转齿轮361发生了啮合，定位齿28和折弯定位板394都是对齿轮起到一个定位作用。

由图8和图10所示，旋转筒34的外圆壁后端设有环形齿轮343，密封防护板32的前侧壁右端转动设有与环形齿轮343相啮合的扇形小齿轮382，扇形小齿轮382的中心转轴上设有复位扭簧381和弧形转动条38，所述弧形转动条38的下端设有向前延伸的毛刷383；弧形转动条38在平常状态下是可以完全收纳在密封防护板32内圈中的，扇形小齿轮382通过复位扭簧381的复位作用可以与环形齿轮343保持啮合，毛刷383在弧形转动条38不发生转动的情况下也是贴靠着旋转筒34的。

本发明的工作原理：

1、在平常状态下，智能监测装置是翻转至隧洞的上方，如图1和图2这样，当需要监测时，防水液压缸14的活塞杆伸出，翻转仓2转至水平状态，清洁刮板372压靠在隧洞的内壁下端；

2、电缸24启动，密封防护板32移到前仓21的内部前端，伸缩筒31伸出前仓21，如图11所示，此时，后驱动齿轮397与第一旋转齿轮344相啮合，启动双轴电机395，后驱动齿轮397带动第一旋转齿轮344顺时针转动，旋转筒34发生顺时针转动的时候，环形齿轮343也同样顺时针转动的时候，此时扇形小齿轮382发生小幅度的来回转动，而毛刷383由于是始终贴靠着旋转筒34的外壁，因此能够对旋转筒34的外壁以及摄像头341和超声波距离传感器342进行清洁，扇形小齿轮382的右端虽然无法继续与环形齿轮343发生啮合实现转动，但是由于复位扭簧381的作用，当环形齿轮343停下时，扇形小齿轮382的右端依旧可以与环形齿轮343相啮合；

3、旋转筒34清洁完毕后，摄像头341和超声波距离传感器342启动监测，再次启动双轴电机395，后驱动齿轮397带动第一旋转齿轮344逆时针转动，此时扇形小齿轮382与环形齿轮343啮合后发生较大幅度的转动，使得弧形转动条38往外打开一定角度，从而使得毛刷383远离了旋转筒34，不会影响到摄像头341和超声波距离传感器342的监测，扇形小齿轮382的齿轮部分啮合完后也依旧是无法继续与环形齿轮343发生啮合实现转动，但是由于复位扭簧381的作用，此时的扇形小齿轮382也是发生高频率、小幅度的来回转动，从而使得悬空的毛刷383发生高频率抖动，能够使毛刷上的杂质在水里散开来，实现自我清洁。

4、监测完毕后，双轴电机395的输出轴再次反转使弧形转动条38复位，接着电缸24的活塞杆缩回，伸缩筒31缩回前仓21内，环形密封圈3441压紧在前仓21前端壁体上，在伸缩筒31缩回的时候，随动轮27顶靠着后驱动齿轮397，调节滑座392往前移动，后驱动齿轮397与第一旋转齿轮344发生脱离，折弯定位板394与第二旋转齿轮361发生脱离，与此同时，定位齿28与第一旋转齿轮344的上端齿槽相啮合，前驱动齿轮396与第二旋转齿轮361相啮合，随后，启动双轴电机395，前驱动齿轮396带动第二旋转齿轮361发生转动，清洁臂37旋转数圈，清洁刮板372压靠着隧洞内壁进行清洁，确保终端机构周围的环境不会有水下生物繁殖。

随动轮27由于与后驱动齿轮397同心，因此后驱动齿轮397在转动时，随动轮27也能够同步转动，不会发生任何影响；

另外，本申请考虑到隧洞内水流的影响，通过设置定位齿28、随动轮27、折弯定位板394能够保证前驱动齿轮396脱离第二旋转齿轮361后，第二旋转齿轮361不会发生转动，后驱动齿轮397脱离第一旋转齿轮344后，第一旋转齿轮344不会发生转动，以便于确保后续各对齿轮之间能再次啮合成功。

Claims (6)

1.一种防生物附着的水下监测系统，包括操作台、电缆以及终端机构，终端机构包括安装在隧洞顶部的安装架（1），其特征在于：所述安装架（1）的底部活动设有智能监测装置，智能监测装置包括转动连接在安装架（1）底部的翻转仓（2），翻转仓（2）由前仓（21）和防水仓（22）组成，前仓（21）的顶部具有连接块（26），防水仓（22）的顶部具有翻转连接座（25），前仓（21）中活动设有伸缩筒（31），伸缩筒（31）外圆壁上具有的筒形凹槽（311）内转动设有旋转筒（34），旋转筒（34）的外圆壁中心设有摄像头（341）和超声波距离传感器（342）；

旋转筒（34）的外圆壁前端设有第一旋转齿轮（344），延伸柱（36）的外圆壁前端设有第二旋转齿轮（361），所述伸缩筒（31）的前端壁上方设有延伸架（391），延伸架（391）的顶面设有中间座（39），中间座（39）位于第一旋转齿轮（344）和第二旋转齿轮（361）之间，所述中间座（39）顶面具有的凸形滑槽内滑动设有调节滑座（392），调节滑座（392）的前端壁上设有复位压簧（393），调节滑座（392）的顶面设有双轴电机（395），双轴电机（395）的前后两个输出轴上分别设有前驱动齿轮（396）和后驱动齿轮（397），前驱动齿轮（396）与第二旋转齿轮（361）相啮合，后驱动齿轮（397）与第一旋转齿轮（344）相啮合；

所述连接块（26）的前端壁上设有向前延伸的固定轴（271）和定位齿（28），固定轴（271）的前端转动设有与后驱动齿轮（397）同心的随动轮（27），定位齿（28）与第一旋转齿轮（344）的上端齿槽相啮合，所述中间座（39）的侧壁设有侧滑通槽（390），折弯定位板（394）的后端穿过侧滑通槽（390）连接在调节滑座（392）的侧壁上，折弯定位板（394）的前端卡设在第二旋转齿轮（361）的其中一个齿槽中。

2.根据权利要求1所述的一种防生物附着的水下监测系统，其特征在于：所述安装架（1）包括固定连接板（11）和安装螺栓（12），固定连接板（11）的底部设有外圆壁具有加强筋（16）的连接柱（13）和铰接有防水液压缸（14）的缸体铰接座（15），连接柱（13）的底部铰接在翻转连接座（25）的顶部，防水液压缸（14）的活塞杆外端铰接在连接块（26）顶面具有的一对铰接耳（261）中。

3.根据权利要求1所述的一种防生物附着的水下监测系统，其特征在于：所述防水仓（22）的后端设有密封闷盖（23），密封闷盖（23）的外端具有防水格兰头（231），密封闷盖（23）的内壁安装有电缸（24），所述伸缩筒（31）的后端具有密封防护板（32），密封防护板（32）插设在前仓（21）中，前仓（21）的顶部后端设有泄压阀（211），所述防护板（32）的后端具有伸缩连接柱（33），伸缩连接柱（33）的后端具有收纳槽（331），伸缩连接柱（33）插设在防水仓（22）内，电缸（24）位于收纳槽（331）中且电缸（24）的活塞杆与伸缩连接柱（33）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种防生物附着的水下监测系统，其特征在于：所述伸缩筒（31）的前端中心转动设有延伸柱（36），延伸柱（36）的外端设有清洁臂（37），所述清洁臂（37）的底端弹性插设有伸缩调节臂（371），伸缩调节臂（371）上连接有清洁刮板（372）。

5.根据权利要求1所述的一种防生物附着的水下监测系统，其特征在于：所述第一旋转齿轮（344）的后端壁上设有与前仓（21）前端壁体相贴合的环形密封圈（3441）。

6.根据权利要求3所述的一种防生物附着的水下监测系统，其特征在于：所述旋转筒（34）的外圆壁后端设有环形齿轮（343），密封防护板（32）的前侧壁右端转动设有与环形齿轮（343）相啮合的扇形小齿轮（382），扇形小齿轮（382）的中心转轴上设有复位扭簧（381）和弧形转动条（38），所述弧形转动条（38）的下端设有向前延伸的毛刷（383）。

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