專利名稱：水下攝像系統(tǒng)及其專用拖車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水下攝像技術領域，尤其是一種用于海底探測的水下攝像系統(tǒng)及其專 用拖車。
背景技術：
當今世界的發(fā)展趨勢告訴人們，海洋將會成為人類未來賴以生存的家園。目前，世 界各臨海國海洋事業(yè)發(fā)展迅速，尤其是海洋水產(chǎn)增養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。我國已成為世界上海洋水產(chǎn)增養(yǎng)殖業(yè)最發(fā)達的國家。改革開放以來，東部沿海地 區(qū)成為我國經(jīng)濟發(fā)展最快的區(qū)域。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，隨著陸地資源的日益匱乏，進 軍海洋已成為人類持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。海底資源探測對于人類進軍海洋，開發(fā)海洋的作 用舉足輕重。浩瀚的海洋以其復雜的海底環(huán)境對海底資源探測技術的發(fā)展提出了更高的要 求。據(jù)相關資料顯示，2006年我國海水養(yǎng)殖業(yè)共投撒幼苗86. 42萬噸，預計可獲產(chǎn)量 7432. 56萬噸，實際產(chǎn)量為1445. 64萬噸，與預計產(chǎn)量相差近6000萬噸。據(jù)專業(yè)人士分析由 于無法看到海底魚、貝類的生長繁殖情況，無法對捕撈時間和地點做出準確的判斷，只能通 過經(jīng)驗和計算制定生產(chǎn)和捕撈的計劃，造成了海底資源的盲目開采，在降低經(jīng)濟效益的同 時還破壞了海底的生態(tài)環(huán)境，損失十分慘重。損失產(chǎn)量的原因有三一、沒有及時的護理，造成幼苗的大量死亡。二、養(yǎng)殖區(qū)的海域環(huán)境不適合生物的生長，導致生物的外流。三、絕大部分是因為不清楚養(yǎng)殖物的確切位置而造成漏捕。海水增養(yǎng)殖業(yè)迫切需要一種能夠進行水下攝像的儀器來實現(xiàn)海洋的可視性。通過查閱資料、市場調(diào)查，目前市場上對海底表面生物資源的探測主要是采取輕 裝式人工潛水作業(yè)的方式，這種方法需要潛水人員有著極高的綜合素質(zhì)，不僅需要其具有 良好的水性，還要掌握熟練的海底探測技術，因此培養(yǎng)這些專業(yè)的潛水員就需要花去一大 筆費用；另外，人工潛水作業(yè)具有不可預知的安全隱患，勞動強度大，探測效率低下；更重 要的是，國家對潛水員的下潛深度有著嚴格的限定。目前，市場上的海底生物探測設備主要是圓筒式水下攝像機。該設備實現(xiàn)了海洋 的可視性，但是還存在著很多的不足之處。第一，該設備的光源和攝像頭為同一方向工作，光源發(fā)出的光線經(jīng)近底層懸浮物 的反射，遮擋了攝錄視線，無法看清和拍攝到清晰的海底畫面。第二，該設備工作時因受風浪及船舶搖晃的影響，攝像頭離海底的高度不斷發(fā)生 變化，無法確定海底的攝錄面積及底棲生物的單位存量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種靈活輕便、可視效果強的水下攝像系統(tǒng)及其專用拖車。本發(fā)明的原理是將光源與攝像頭分開設置，并固定在專用拖車上，通過水下攝像系統(tǒng)專用拖車的固定結構，保證光源與攝像頭的工作夾角為100 110°，避免照明光線被 水下懸浮物反射而阻擋攝錄視線，使水下攝像裝置能在水域濁度較大的環(huán)境下正常工作， 并且其制作工藝簡單，成本低廉，可以確定其可行性。水下攝像系統(tǒng)光源采用的是發(fā)光二極管，發(fā)光二極管是一種能夠將電能轉化為可 見光的半導體，采用電場發(fā)光，這種光源避免了由于發(fā)熱而導致溫度過度地升高，最終導致 光源密封材料脹裂的可能性；其高光效、高節(jié)能、安全性好、壽命長、響應速度快等優(yōu)點特別 適合于做水下光源。選用具有屏蔽功能的高強度同軸電纜作為信號和電力傳輸線，將攝像頭拍攝到的 信號傳輸?shù)酱系囊曨l接收器內(nèi)，其視頻信號穩(wěn)定，無干擾現(xiàn)象發(fā)生。本發(fā)明的技術方案是水下攝像系統(tǒng)，包括水下攝像頭、手電筒式光源，同軸電纜、 視頻采集卡和計算機。其中，水下攝像頭包括攝像頭、圓頂螺帽、水下攝像頭筒體、活接頭蓋、攝像機蓋板 和密封膠圈，圓頂螺帽和活接頭蓋分別與水下攝像頭筒體用螺紋吻合密封，攝像頭安裝在 水下攝像頭筒體內(nèi)，同時攝像頭與外部同軸電纜相連，攝像機蓋板將攝像頭密封在水下攝 像頭筒體內(nèi)，攝像機蓋板與水下攝像頭筒體之間設置密封膠圈，密封膠圈起到擠壓密封的 作用。同時圓頂螺蓋、水下攝像頭筒體和活接頭蓋用螺紋吻合密封、高壓密封膠灌縫密封和 高壓膠帶密置壓合密封——三重密封的方式，保證了水下攝像頭在水下能夠良好、安全的 工作。攝像頭采用低照度攝像頭，以適應海底光照度較低環(huán)境下的拍攝。手電筒式光源包括光源、密封螺帽、0型圈、光源筒體、蓄電池、密封膠圈、光源蓋板 和活接頭蓋，密封螺帽和活接頭蓋分別與光源筒體用螺紋吻合密封，且密封螺帽與光源筒 體之間設置0型圈，蓄電池和光源連接并安裝在光源筒體內(nèi)，光源由光源蓋板密封在光源 筒體內(nèi)，光源蓋板與光源筒體之間設置密封膠圈，0型圈和密封膠圈起到擠壓密封的作用。 同時密封螺帽、光源筒體和活接頭蓋采取螺紋吻合密封、高壓密封膠灌縫密封和高壓膠帶 密置壓合密封一三重密封的方式，保證了水下攝像頭在水下能夠良好、安全的工作。采用高亮度的發(fā)光二極管作為光源，用于低照度時的光線補充；攝像機蓋板和光 源蓋板采用玻璃或者鋼化玻璃，厚度根據(jù)最大工作深度所承受的壓力而定，一般大于Icm ； 蓄電池采用可充電式鋰電池，使用壽命長，并可大電流工作。水下攝像系統(tǒng)專用拖車，包括牽引環(huán)、拖曳三角架、水下攝像頭固定架、輔助支架、 防掛欄、拖車輪子、拖車輪軸、法蘭、水下光源萬向支架、拖車后橋和浮球輪子。水下攝像系 統(tǒng)專用拖車為對稱結構，牽引環(huán)、拖曳三角架、水下攝像頭固定架、輔助支架、防掛欄和拖車 輪軸在同一平面上，拖曳三角架的頂端設置牽引環(huán)，水下攝像頭固定架和拖車輪軸通過輔 助支架固定在拖曳三角架上，拖車輪子固定在拖車輪軸上并連接在拖曳三角架兩端，拖曳 三角架平面空間內(nèi)設置防掛欄，避免水下攝像系統(tǒng)專用拖車水下行進過程中掛到障礙物， 影響行進速度及遮擋水下攝像頭。水下光源萬向支架、拖車后橋和浮球輪子中心軸在同一平面上，水下光源萬向支 架固定在拖車后橋上，水下光源萬向支架的方向和角度可以調(diào)節(jié)，拖車后橋的一端連接浮 球輪子，另一端通過法蘭與拖曳三角架平面連接，拖曳三角架平面與拖車后橋平面之間形 成拖曳夾角，拖曳夾角選擇40 50°。
浮球輪子為空心密封輪子，其直徑與拖車輪子相同，其體積大小以保證水下攝像 專用拖車輪子能平穩(wěn)沉降至海底，且保持正常工作姿態(tài)在海底平穩(wěn)行進為準。水下攝像系統(tǒng)及其專用拖車，使用安裝如下水下攝像頭和手電筒式光源安裝在水下攝像系統(tǒng)專用拖車上，水下攝像頭安裝在 水下攝像頭固定架，手電筒式光源固定在水下光源萬向支架上，為減輕近底層懸浮物對水 下光源的反射，拍攝到比較清晰的海底圖像，調(diào)節(jié)水下光源萬向支架方向和角度，使手電筒 式光源的照射方向與水下攝像頭的拍攝方向之間的夾角為100 110° ；水下攝像頭將采 集到的水下視頻信號，通過具有屏蔽功能的同軸電纜傳輸?shù)揭曨l采集卡，視頻采集卡安裝 在計算機上，計算機通過視頻采集軟件將這些視頻資料儲存到數(shù)據(jù)庫中。本發(fā)明的有益效果是1、靈活輕便、可視效果強，實現(xiàn)了水下的可視性探測；2、攝像頭與光源分開設置，采用光照方向可調(diào)的手電筒式光源，有效的減輕了近 底層懸浮物對水下光源的反射，使圖像更加的清晰；3、螺紋吻合密封、高壓密封膠灌縫密封和高壓膠帶密置壓合密封——三重密封的 方式，針對性強、密封效果好，確保了較大壓力下攝像頭及光源的密封效果，保證了水下攝 像系統(tǒng)的正常工作；4、光源采用蓄電池供電方式，在保證工作需要的同時省去了照明供電電纜，減輕 了傳輸電纜的水阻力；5、水下攝像系統(tǒng)專用拖車外觀小巧，結構新穎，方便拆裝、維護與檢修。


圖1是本發(fā)明水下攝像頭的結構示意圖；圖2是本發(fā)明手電筒式光源結構示意圖；圖3是本發(fā)明水下攝像系統(tǒng)專用拖車的軸視圖；圖4是本發(fā)明水下攝像系統(tǒng)專用拖車的右視圖；圖5是本發(fā)明的結構示意圖。圖中A、水下攝像頭，B、手電筒式光源，C、同軸電纜，D、水下攝像系統(tǒng)專用拖車， Al、攝像頭，A2、圓頂螺帽，A3、水下攝像頭筒體，A4、活接頭蓋，A5、攝像機蓋板，A6、密封膠 圈，Bi、光源，B2、密封螺帽，B3、0型圈，B4、光源筒體，B5、蓄電池，B6、密封膠圈，B7、光源蓋 板，B8、活接頭蓋，D1、牽引環(huán)，D2、拖曳三角架，D3、水下攝像頭固定架，D4、輔助支架，D5、防 掛欄，D6、拖車輪子，D7、拖車輪軸，D8、法蘭，D9、水下光源萬向支架，D10、拖車后橋，D11、浮 球輪子，D12、拖曳夾角。
具體實施例方式如圖5所示，水下攝像系統(tǒng)及其專用拖車，其中，水下攝像系統(tǒng)包括密封的水下攝 像頭A、手電筒式光源B，同軸電纜C、視頻采集卡和計算機。密封的水下攝像頭A和手電筒 式光源B安裝在水下攝像系統(tǒng)專用拖車D上，手電筒式光源B的照射方向與水下攝像頭A 的拍攝方向之間的夾角為110° ；水下攝像頭A連接同軸電纜C，同軸電纜C同時連接視頻 采集卡。水下攝像頭A將采集到的水下生物資源視頻信號，通過具有屏蔽功能的同軸電纜C傳輸?shù)揭曨l采集卡，視頻采集卡安裝在計算機上，視頻采集卡對視頻信號進行采集后傳輸 到計算機上，計算機通過視頻采集軟件將這些數(shù)據(jù)編成視頻資料數(shù)據(jù)庫儲存起來。如圖1所示，水下攝像頭A包括攝像頭Al、圓頂螺帽A2、水下攝像頭筒體A3、活接 頭蓋A4、攝像機蓋板A5和密封膠圈A6，圓頂螺帽A2和活接頭蓋A4分別與水下攝像頭筒體 A3用螺紋吻合密封，攝像機蓋板A5采用玻璃或鋼化玻璃，厚度為1cm，攝像頭Al采用日產(chǎn) 微型500線監(jiān)控攝像頭，以減小水阻力和拍攝出清晰的海底影像，其工作電壓直流12V，電 流為0. 2A。攝像頭Al安裝在水下攝像頭筒體A3內(nèi)，同時攝像頭Al與外部同軸電纜C相 連，攝像機蓋板A5的材質(zhì)為玻璃或鋼化玻璃，攝像機蓋板A5將攝像頭Al密封在水下攝像 頭筒體A3內(nèi)，攝像機蓋板A5與水下攝像頭筒體A3之間設置密封膠圈A6，密封膠圈A6起到 擠壓密封的作用。同時圓頂螺蓋A2、水下攝像頭筒體A3和活接頭蓋用螺紋吻合密封、高壓 密封膠灌縫密封和高壓膠帶密置壓合密封——三重密封的方式，保證了水下攝像頭A在水 下能夠良好、安全的工作。如圖2所示，手電筒式光源B包括光源Bi、密封螺帽B2、0型圈B3、光源筒體B4、 蓄電池B5、密封膠圈B6、光源蓋板B7和活接頭蓋B8，光源Bl選用高亮度發(fā)光二極管，用于 低照度時的光線補充，光源蓋板B7采用玻璃或鋼化玻璃，厚度為1cm，蓄電池B5為鋰電池， 容量為2200mAh，電壓為3. 6V，連續(xù)供電時間彡3小時，完全可以滿足實際需要。密封螺帽 B2和活接頭蓋B8分別與光源筒體B4用螺紋吻合密封，且密封螺帽B2與光源筒體B4之間 設置0型圈B3，蓄電池B5和光源Bl連接并安裝在光源筒體B4內(nèi)，光源Bl由光源蓋板B7 密封在光源筒體B4內(nèi)，光源蓋板B7與光源筒體B4之間設置密封膠圈B6，0型圈B3和密封 膠圈B6起到擠壓密封的作用。同時密封螺帽B2、光源筒體B4和活接頭蓋B8采取螺紋吻合 密封、高壓密封膠灌縫密封和高壓密封膠帶密置壓合密封——三重密封的方式。采用2個 手電筒式光源B。如圖3和圖4所示，水下攝像系統(tǒng)專用拖車D，包括牽引環(huán)D1、拖曳三角架D2、水 下攝像頭固定架D3、輔助支架D4、防掛欄D5、拖車輪子D6、拖車輪軸D7、法蘭D8、水下光源 萬向支架D9、拖車后橋DlO和浮球輪子D11。水下攝像系統(tǒng)專用拖車D為對稱結構，牽引環(huán) D1、拖曳三角架D2、水下攝像頭固定架D3、輔助支架D4、防掛欄D5和拖車輪軸D7在同一平 面上，拖曳三角架D2的頂端設置牽引環(huán)D1，水下攝像頭固定架D3和拖車輪軸D7通過輔助 支架D4固定在拖曳三角架D2上，拖車輪子D6固定在拖車輪軸D7上并連接在拖曳三角架 D2兩端，拖曳三角架D2平面空間內(nèi)設置防掛欄D5。水下光源萬向支架D9、拖車后橋DlO和浮球輪子Dll中心軸在同一平面上，水下光 源萬向支架D9固定在拖車后橋DlO上，水下光源萬向支架D9的角度和方向都可以調(diào)節(jié)，拖 車后橋DlO的一端連接浮球輪子D11，另一端通過法蘭D8與拖曳三角架D2平面連接，拖曳 三角架D2平面與拖車后橋DlO平面之間形成45°的拖曳夾角D12。浮球輪子Dll為空心 密封輪子，其直徑與拖車輪子D6相同，浮球輪子Dll的凈浮力為10kg。
權利要求
1.水下攝像系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括水下攝像頭(A)、手電筒式光源(B)，同軸電 纜(C)、視頻采集卡和計算機。
2.根據(jù)權利要求1所述的水下攝像系統(tǒng)，其特征在于，水下攝像頭(A)包括攝像頭 (Al)、圓頂螺帽(A》、水下攝像頭筒體(Α； )、活接頭蓋(A4)、攝像頭蓋板(AO和密封膠圈 (A6)，圓頂螺帽m和活接頭蓋(A4)分別與水下攝像頭筒體(?。?)用螺紋吻合密封，攝像 頭(Al)安裝在水下攝像頭筒體(?。?)內(nèi)，同時攝像頭(Al)與外部同軸電纜(C)相連，攝像 頭蓋板(AO將攝像頭(Al)密封在水下攝像頭筒體(??； )內(nèi)，攝像頭蓋板(AO與水下攝像 頭筒體(Α； )之間設置密封膠圈(A6)，同時圓頂螺蓋(A》、水下攝像頭筒體(??； )和活接頭 蓋(A4)用螺紋吻合密封、高壓密封膠灌縫密封和高壓膠帶密置壓合密封——三重密封的方 式，保證了水下攝像頭(A)在水下能夠良好、安全的工作。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的水下攝像系統(tǒng)，其特征在于，攝像頭(A)采用低照度攝像 頭，以適應水下或海底光照環(huán)境下的拍攝。
4.根據(jù)權利要求1所述的水下攝像系統(tǒng)，其特征在于，手電筒式光源(B)包括光源 (Bi)、密封螺帽(B》、0型圈(B3)、光源筒體(B4)、蓄電池(B5)、密封膠圈(B6)、光源蓋板 (B7)和活接頭蓋(B8)，密封螺帽(B》和活接頭蓋(B8)分別與光源筒體(B4)用螺紋吻合 密封，且密封螺帽(B2)與光源筒體(B4)之間設置0型圈(B3)，蓄電池(B5)和光源(Bi)連 接并安裝在光源筒體(B4)內(nèi)，光源(Bi)由光源蓋板(B7)密封在光源筒體(B4)內(nèi)，光源蓋 板(B7)與光源筒體(B4)之間設置密封膠圈(B6)，同時密封螺帽(B2)、光源筒體(B4)和活 接頭蓋(B8)采取螺紋吻合密封、高壓密封膠灌縫密封和高壓膠帶密置壓合密封——三重密 封的方式。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的水下攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述的光源(Bi)采用高亮 度的發(fā)光二極管，用于低照度時的光線補充。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的水下攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述的蓄電池(B5)采用可 充電式鋰電池。
7.根據(jù)權利要求2或4所述的水下攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述的攝像頭蓋板(A5)和 光源蓋板(B7)采用玻璃或鋼化玻璃，其厚度大于1cm。
8.水下攝像系統(tǒng)專用拖車(D)，其特征在于，包括牽引環(huán)(Dl)、拖曳三角架(D2)、水 下攝像頭固定架(D3)、輔助支架(D4)、防掛欄(D5)、拖車輪子(D6)、拖車輪軸(D7)、法蘭 (D8)、水下光源萬向支架(D9)、拖車后橋(DlO)和浮球輪子(Dll)，水下攝像系統(tǒng)專用拖車 (D)為對稱結構，牽引環(huán)(Dl)、拖曳三角架(D2)、水下攝像頭固定架(D3)、輔助支架(D4)、防 掛欄(M)和拖車輪軸(D7)在同一平面上，拖曳三角架(擬)的頂端設置牽引環(huán)(Dl)，水下 攝像頭固定架(D!3)和拖車輪軸(D7)通過輔助支架(D4)固定在拖曳三角架(擬)上，拖車 輪子(D6)固定在拖車輪軸07)上并連接在拖曳三角架(D2)兩端，拖曳三角架(D2)平面 空間內(nèi)設置防掛欄(D5)，避免水下攝像系統(tǒng)專用拖車(D)水下行進過程中掛到障礙物，影 響行進速度及遮擋水下攝像頭；水下光源萬向支架(D9)、拖車后橋(DlO)和浮球輪子(Dll) 中心軸在同一平面上，水下光源萬向支架(D9)固定在拖車后橋(DlO)上，水下光源萬向支 架(D9)的方向和角度可以調(diào)節(jié)，拖車后橋(DlO)的一端連接浮球輪子(D11)，另一端通過法 蘭(D8)與拖曳三角架(擬)平面連接，拖曳三角架(擬)平面與拖車后橋(DlO)平面之間形 成拖曳夾角(D12)。
9.根據(jù)權利要求1或8所述的水下攝像系統(tǒng)專用拖車(D)，其特征在于，所述的拖曳夾 角(D12)為 40 50°。
10.根據(jù)權利要求1或8所述的水下攝像系統(tǒng)專用拖車(D)，其特征在于，所述的浮球 輪子(Dll)為空心密封輪子，其直徑與拖車輪子(D6)相同，其體積大小以保證水下攝像系 統(tǒng)專用拖車(D)能平穩(wěn)沉降至海底，且保持正常工作姿態(tài)在海底平穩(wěn)行進為準。
11.水下攝像系統(tǒng)及其專用拖車，其特征在于，所述的水下攝像頭(A)和手電筒式光源 (B)安裝在水下攝像系統(tǒng)專用拖車(D)上，水下攝像頭(A)固定在水下攝像頭固定架(D3) 上，手電筒式光源(B)固定在水下光源萬向支架(D9)上，為減輕近底層懸浮物對水下光源 的反射，拍攝到比較清晰的海底圖像，調(diào)節(jié)水下光源萬向支架(D9)方向和角度，使手電筒 式光源(B)的照射方向與水下攝像頭(A)的拍攝方向之間的夾角為100 110°，水下攝像 頭(A)將采集到的水下視頻信號，通過具有屏蔽功能的同軸電纜(C)傳輸?shù)揭曨l采集卡，視 頻采集卡安裝在計算機上，計算機通過視頻采集軟件將這些視頻資料儲存到數(shù)據(jù)庫中。
全文摘要
本發(fā)明涉及水下攝像系統(tǒng)及其專用拖車。水下攝像系統(tǒng)包括水下攝像頭、手電筒式光源，同軸電纜、視頻采集卡和計算機。水下攝像頭和手電筒式光源安裝在水下攝像系統(tǒng)專用拖車上，水下攝像系統(tǒng)專用拖車保證二者的工作夾角為100～110°，避免照明光線被水下懸浮物反射而阻擋攝錄視線。水下攝像頭將采集到的水下視頻信號，通過具有屏蔽功能的同軸電纜傳輸?shù)揭曨l采集卡，視頻采集卡安裝在計算機上，計算機通過視頻采集軟件將視頻資料儲存到數(shù)據(jù)庫中。本發(fā)明靈活輕便、可視效果強，三重密封的方式，密封效果好；光源采用蓄電池供電方式，減輕了傳輸電纜的水阻力；拖車新穎的結構設計，方便拆裝、維護與檢修。
文檔編號G03B17/56GK102104719SQ20101061320
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權日2010年12月24日
發(fā)明者劉輝, 劉運勝, 劉雪哲, 楊君德, 臧有才 申請人:大連獐子島漁業(yè)集團股份有限公司