專利名稱：一種用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)。
水下電視系統(tǒng)目前主要應(yīng)用在遠(yuǎn)洋運輸、航道排障、建港工程、海洋打撈、海上采油，水庫堤壩監(jiān)視各領(lǐng)域。其功能主要是通過水下攝像、水上監(jiān)控來實現(xiàn)對觀測物的監(jiān)視?，F(xiàn)有的水下電視系統(tǒng)一般采用光學(xué)成象的方法，這種成象方式受到水特性的直接影響。水作為光學(xué)圖象的傳遞介質(zhì)其光衰減程度與水的性質(zhì)、渾濁程度及光波波長有密切關(guān)系。在混濁海域中，由于存在大量浮游生物、懸浮粒子及膠體粒子，因而產(chǎn)生對光波的散射，使電視圖象對比度降低，甚至不能成象。膠體粒子是造成光波散射的主要原因。國外混濁海域水下電視系統(tǒng)進行了許多研究，如日本《三菱電機技報45〔8〕’71》刊載的“海洋開發(fā)用的工業(yè)電視”一文中介紹的目前付諸實用的方法是將清水箱和水下攝像機一起投放混濁海域中，清水箱排除了拍攝物與攝像機之間的混濁海水，形成光學(xué)通道，使水下攝像機能夠攝到電視圖象。然而，出于清水箱體積龐大，下沉到水中非常困難，且由于清水箱的體積有一定限度，從而限制了觀察距離。一般利用清水箱下沉的方法，水下攝像系統(tǒng)的觀察距離不會超過1米，這樣，使水下攝像受到很大局限。
本發(fā)明的目的即是針對上述水下電視系統(tǒng)的缺點，提供出一種帶有水混濁度處理器的水下攝像系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了較遠(yuǎn)距離清晰攝像的效果。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案如

圖1.圖2.圖3.圖4.圖5所示，本發(fā)明提供的用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)，是由于水上控制裝置、水下攝像裝置及傳輸電纜組成。其特征在于水上控制裝置由彩色監(jiān)視器、彩色錄像機、定時開關(guān)、電視解調(diào)器、DC12V電源、裝有電阻R1、電解電容器C1、電感線圈L1的控制臺電路板及控制臺架組成；水下攝像裝置由密封艙、兩個水混濁度處理器及兩個照明器組成。其中，密封艙內(nèi)裝有配置自動光圈鏡頭的CCD彩色攝像機，在密封艙內(nèi)部的前端，對應(yīng)自動光圈鏡頭設(shè)有光學(xué)窗口。密封艙內(nèi)裝有由電解電容器C2、C3，電感線圈L2、L3，穩(wěn)壓管T1，開關(guān)三極管T2、電阻R2及電子繼電器J1、電視調(diào)制器組成的密封艙電路板。密封艙外側(cè)的頂部裝有電纜密封插座及套裝在電纜密封插座上的電纜護桿連接器，電纜護桿連接器上連接了套裝在傳輸電纜外部的電纜護桿。密封艙通過前密封蓋及后密封蓋進行密封。兩個水混濁度處理器對稱安裝在密封艙外部兩側(cè)上方。水混濁度處理器由高壓瓶，從瓶口插入瓶內(nèi)的穩(wěn)流管、控制液體噴射的電磁閥及噴嘴組成。穩(wěn)流管通過電磁閥與噴嘴接通。高壓瓶內(nèi)充有絮凝劑水溶液及作為噴射絮凝劑高壓動力的高壓氣體。兩個照明器對稱固定在密封艙外部兩側(cè)，位于水混濁度處理器的正下方。照明器由密封腔、密封腔光學(xué)窗口、裝在密封腔內(nèi)的照明燈及密封蓋組成?？刂婆_上的DC12V電源通過并聯(lián)的電阻R1及定時開關(guān)K1與電感線圈L1一端連接，線圈L1的另一端與電解電容器C1的正極及傳輸電纜A端連接，電解電容器C1的負(fù)極與電視解調(diào)器輸入端連接，電視解調(diào)器輸出端與彩色監(jiān)視器輸入端連接，彩色監(jiān)視器的視頻輸出端連至彩色錄像機的視頻輸入端。潛入水下的傳輸電纜的B端通過電纜密封插座與電解電容器C2的正極相連。C2的負(fù)極連至電視調(diào)制器的輸出端，電視調(diào)制器的輸入端與CCD彩色攝像機的視頻輸出端相連。傳輸電纜B端還通過電感線圈L2與穩(wěn)壓管T1的負(fù)極、CCD彩色攝像機的電源端及電子繼電器J1的電源端、電子繼電器J1的常開觸點及燈1、燈2連接。穩(wěn)壓管T1的正極與電解電容器C3的正極及電阻R2的一端連接。電阻R2的另一端連接開關(guān)三極管T2的基極，開關(guān)三極管T2的集電極與電子繼電器J1的控制端連接。電子繼電器J1的常開觸點與電磁閥控制端連接。電解電容器C3的負(fù)極、三極管T2的發(fā)射極及電磁閥的接地端均接地。操作時，控制臺上的DC12V電源向CCD彩色攝像機、兩個照明燈、電磁閥及電子繼電器J1供電。操作者根據(jù)水混濁度選定絮凝劑噴射時間打開定時開關(guān)K1后，導(dǎo)通電壓為12V的穩(wěn)壓管T1導(dǎo)通，使開關(guān)三極管T2也導(dǎo)通，作為T2集電極負(fù)載的電子繼電器J1工作，控制電磁閥的電子繼電器J1的常開觸點閉合，電磁閥打開，高壓瓶噴嘴噴射出絮凝劑，形成光學(xué)通道。CCD彩色攝像機拍攝后，視頻信號經(jīng)過電視調(diào)制器調(diào)制為射頻信號由傳輸電纜傳輸，再經(jīng)過電視解調(diào)器傳輸?shù)讲噬O(jiān)視器，并由彩色錄像機錄像。電解電容器C1、C2用于隔離電視設(shè)備的直流電壓，電感線圈L1、L2用于阻止射頻信號串?dāng)_供電電路。電阻R1是分壓電阻，使DC12V電源能提供出11.5V電壓。水混濁度處理器中所用的高壓瓶可以采用耐壓1.4Mpa以上，容積為2～4公升的高壓鋼瓶，高壓鋼瓶內(nèi)的高壓氣體可以采用壓力在0.5～1Mpa的氮氣。絮凝劑水溶液可以采用陽離子高分子絮凝劑或鐵鹽混凝劑加助凝劑或鋁鹽混凝劑加助凝劑。密封腔光學(xué)窗口采用波長500～600nm的綠色玻璃。本發(fā)明提供的用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)還可以用于其他混濁水域，如河流、水庫等，對應(yīng)不同水質(zhì)，高壓瓶中可以注入不同類型的絮凝劑，對近海水域一般采用陽離子高分子絮凝劑，如聚丙烯酰銨。對河流水域則可以采用鋁鹽混凝劑加助凝劑或鐵鹽混凝劑加助凝劑，如堿式氯化鋁、三氯化鐵等，為提高混凝效果加入適量的石灰助凝劑。
本發(fā)明采用了一組電子控制的水混濁度處理器，可根據(jù)水混濁度確定定時開關(guān)K1的開閉時間，當(dāng)控制裝置發(fā)出操作指令后，高壓瓶噴嘴噴出絮凝劑波束，由于高壓幕的存在使絮凝劑在一定的范圍內(nèi)出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，使混濁水域中的懸浮物等膠體粒子形成絮凝團下沉，使水的混濁去除率達(dá)70％以上，形成攝像所需要的光學(xué)通道，從而使CCD彩色攝像機攝下清晰的電視圖象。此外，與采用清水箱的攝像系統(tǒng)相比較，本發(fā)明的體積重量大大縮小，操作易行、簡便。同時，可視距離也明顯增大，可獲得4～6米距離的電視圖象。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖1是混濁海域水下電視系統(tǒng)的水上控制臺及傳輸電纜圖2是混濁海域水下電視系統(tǒng)的水下攝像裝置俯視3是混濁海域水下電視系統(tǒng)的水下攝像裝置側(cè)視4是水混濁度處理器示意5是混濁海域水下電視系統(tǒng)的電原理圖如圖1～圖3所示，本發(fā)明由水上控制臺、傳輸電纜及水下攝像裝置組成。水上控制臺包括彩色監(jiān)視器1、彩色錄像機2、定時開關(guān)3(K1)、電視解調(diào)器4、DC12V電源5、傳輸電纜6、控制臺架7及控制臺電路板8?？刂婆_電路板8上裝有電阻R1、電解電容器C1、電感線圈L1。水下攝像裝置由裝有CCD彩色攝像裝置的密封艙9、兩個水混濁度處理器26及兩個裝有照明燈的密封腔10組成。密封艙9內(nèi)裝有配置了自動光圈鏡頭14的CCD彩色攝像機13，在密封艙內(nèi)部的前端對應(yīng)自動光圈鏡頭14設(shè)有光學(xué)窗口12。密封艙內(nèi)部還裝有密封艙電路板27，密封艙電路板27上裝有電解電容器C2、C3，電感線圈L2、L3，穩(wěn)壓管T1，開關(guān)三極管T2，電阻R2及電子繼電器J1，電視調(diào)制器。密封艙9通過前密封蓋11，后密封蓋18進行密封。密封艙9外側(cè)的頂部裝有電纜密封插座15及套裝在電纜密封插座上的電纜護桿連接器16，電纜護桿連接器16上連接了套裝在傳輸電纜外部的電纜護桿17。CCD彩色攝像機13選用水平清晰度為420線，最低照度為0.31ux的小型CCD彩色攝像機，自動光圈鏡頭14焦距為6mm，相對孔徑為F1.4，這樣可以使水下攝像裝置適應(yīng)水下不同深度的照度變化。光學(xué)窗口12選用φ106mm，厚6mm的無色透明玻璃。兩個水混濁度處理器26通過金屬連接件對稱安裝在密封艙9外部兩側(cè)上方，如圖4所示。水混濁度處理器26由能耐壓1.4Mpa容積為2公升的高壓鋼瓶19，從瓶口插入高壓鋼瓶內(nèi)直徑為∮16mm的穩(wěn)流管25，控制液體噴射的電磁閥20及噴嘴組成。穩(wěn)流管25通過電磁閥20與噴嘴21接通。高壓鋼瓶19內(nèi)裝入1.5公升陽離子高分子絮凝劑水溶液。絮凝劑水溶液為5g/L的聚丙烯銑銨水溶液。高壓鋼瓶19內(nèi)還充有0.8Mpa的氮氣作為噴射絮凝劑水溶液的高壓動力。兩個裝有照明燈的密封腔10，通過金屬管件對稱焊接在密封艙9外部兩側(cè)，位于水混濁度處理器26的正下方。密封腔光學(xué)窗口23采用波長為550nm的綠色玻璃，綠色玻璃的直徑為56mm，厚度為6mm。照明燈22采用DC12V、20W的小型高效燈泡。密封腔10由密封蓋24進行密封。傳輸電纜6采用SYV 75-7型同軸電纜。傳輸電纜6，A端與水上控制臺連接，B端穿過電纜護桿17與電纜密封插座15連接。電解電容器C1、C2、C3的電容量均為4.7μf，電感線圈L1、L2的電感量為1mH，電阻R1取值為0.5Ω、10W，電阻R2取值為100Ω、1W，穩(wěn)壓管T1選用2 CW12，開關(guān)三極管T2選用3 DK12。
圖5示出了混濁海域水下電視系統(tǒng)的電路原理，整個電路的電連接關(guān)系如前所述。操作時，操作人員在水上通過電纜護桿控制水下攝像裝置在水下的方位，根據(jù)水混濁度選定絮凝劑噴射時間，打開定時開關(guān)后，導(dǎo)通電壓為12V的穩(wěn)壓管T1導(dǎo)通，使開關(guān)三極管T2也導(dǎo)通，作為T2集電極負(fù)載的電子繼電器J1工作，控制電磁閥的電子繼電器J1的常開觸點閉合，電磁閥打開，高壓鋼瓶19的噴嘴21噴射出絮凝劑，使混濁海域中的懸浮物等膠體粒子形成絮凝團下沉。高壓幕克服了一定范圍的濁水侵入所需光學(xué)通道，使CCD彩色攝像機有足夠時間獲得被觀察物的電視圖象。此時，觀察者在水上控制臺通過電視監(jiān)視器觀察海下景物的同時，彩色錄像機還錄下了景物的圖象，該系統(tǒng)可以使水域混濁度去除率達(dá)70％以上，從而獲得較高清晰度圖象。
本系統(tǒng)還可用于河流、水庫等其他渾濁水域。此時，高壓鋼瓶中注入的絮凝劑可以采用鋁鹽混凝劑加助凝劑或鐵鹽混凝劑加助凝劑，如堿式氯化鋁、三氯化鐵等，并加入適量石灰助凝劑。
水下攝像裝置的方位是通過電纜護桿17操縱確定，電纜護桿17的材質(zhì)選擇依水下攝像裝置的投放深度決定。在遠(yuǎn)洋輪船上使用該系統(tǒng)時，可用φ50mm鋁合金管，通過電纜護桿連接器16與螺紋連接。輪船的吃水深度一般在8米左右。當(dāng)應(yīng)用于海洋工程如石油平臺、建港、筑防波堤、海下管道、打撈、排障等方面，水下攝像裝置投放深度在20～60米。此時，電纜護桿17采用鋼絲纜繩保護，鋼絲纜繩通過鋼絲卡與電纜護桿連接器16連接。為保護水下攝像裝置中的密封艙9，可將密封艙9裝入由鋼管焊制的筐架中，投放水下。
權(quán)利要求
1.一種用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)，由于水上控制裝置、水下攝像裝置及傳輸電纜組成。其特征在于水上控制裝置由彩色監(jiān)視器、彩色錄像機、定時開關(guān)電視解調(diào)器、DC12V電源、裝有電阻R1、電解電容器C1、電感線圈L1的控制臺電路板及控制臺架組成。水下攝像裝置由密封艙、兩個水混濁度處理器及兩個照明器組成。其中，密封艙內(nèi)裝有配置自動光圈鏡頭的CCD彩色攝像機。在密封艙內(nèi)部的前端，對應(yīng)自動光圈鏡頭設(shè)有光學(xué)窗口。密封艙內(nèi)裝有由電解電容器C2、C3，電感線圈L2、L3，穩(wěn)壓管T1，開關(guān)三極管T2、電阻R2及電子繼電器J1、電視調(diào)制器組成的密封艙電路板。密封艙外側(cè)的頂部裝有電纜密封插座及套裝在電纜密封插座上的電纜護桿連接器，電纜護桿連接器上連接了套裝在傳輸電纜外部的電纜護桿。密封艙通過前密封蓋及后密封蓋進行密封。兩個水混濁度處理器對稱安裝在密封艙外部兩側(cè)上方。水混濁度處理器由高壓瓶、從瓶口插入瓶內(nèi)的穩(wěn)流管、控制液體噴射的電磁閥及噴嘴組成。穩(wěn)流管通過電磁閥與噴嘴接通。高壓瓶內(nèi)充有絮凝劑水溶液及作為噴射絮凝劑高壓動力的高壓氣體。兩個照明器對稱固定在密封艙外部兩側(cè)，位于水混濁度處理器的正下方。照明器由密封腔、密封腔光學(xué)窗口、裝在密封腔內(nèi)的照明燈及密封蓋組成?？刂婆_上的DC12V電源通過并聯(lián)的電阻R1及定時開關(guān)K1與電感線圈L1一端連接。線圈L1的另一端與電解電容器C1的正極及傳輸電纜A端連接。電解電容器C1的負(fù)極與電視解調(diào)器輸入端連接，電視解調(diào)器輸出端與彩色監(jiān)視器輸入端連接，彩色監(jiān)視器的視頻輸出端連至彩色錄像機的視頻輸入端。潛入水下的傳輸電纜的B端通過電纜密封插座與電解電容器C2的正極相連。C2的負(fù)極連至電視調(diào)制器的輸出端。電視調(diào)制器的輸入端與CCD彩色攝像機的視頻輸出端相連，傳輸電纜B端還通過電感線圈L2與穩(wěn)壓管T1的負(fù)極、CCD彩色錄像機的電源端及電子繼電器J1的電源端、電子繼電器J1的常開觸點及燈1、燈2連接。穩(wěn)壓管T1的正極與電解電容器C3的正極及電阻R2的一端連接。電阻R2的另一端連接開關(guān)三極管T2的基極，開關(guān)三極管T2的集電極與電子繼電器J1的控制端連接。電子繼電器J1的常開觸點與電磁閥控制端連接。電解電容器C3的負(fù)極、三極管T2的發(fā)射極及電磁閥的接地端均接地。操作時，控制臺上的DC12V電源向CCD彩色攝像機、兩個照明燈、電磁閥及電子繼電器J1供電。操作者根據(jù)水混濁度選定絮凝劑噴射時間打開定時開關(guān)K1后，導(dǎo)通電壓為12V的穩(wěn)壓管T1導(dǎo)通，使開關(guān)三極管T2也導(dǎo)通，作為T2集電極負(fù)載的電子繼電器J1工作，控制電磁閥的電子繼電器J1的常開觸點閉合。電磁閥打開，高壓瓶噴嘴噴射出絮凝劑，形成光學(xué)通道，CCD彩色攝像機拍攝后，視頻信號經(jīng)過電視調(diào)制器調(diào)制為射頻信號由傳輸電纜傳輸，再經(jīng)過電視解調(diào)器傳輸?shù)讲噬O(jiān)視器，并由彩色錄像機錄像。電解電容器C1、C2用于隔離電視設(shè)備的直流電壓，電感線圈L1、L2用于阻止射頻信號串?dāng)_供電電路。電阻R1是分壓電阻，使DC12V電源能提供出11.5V電壓。
2.按照權(quán)利要求1所說的用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)，其特征在于所說的高壓瓶可以采用耐壓1.4Mpa以上容積為2～4公升的高壓鋼瓶。
3.按照權(quán)利要求1所說的用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)，其特征在于所說的高壓氣體可以采用壓力在0.5～1Mpa的氮氣。
4.按照權(quán)利要求1所說的用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)，其特征在于所說的絮凝劑水溶液可以采用陽離子高分子絮凝劑或鐵鹽混凝劑加助凝劑或鋁鹽混凝劑加助凝劑。
5.按照權(quán)利要求1所說的用于混濁水域的水下電視系統(tǒng)，其特征在于所說的密封腔光學(xué)窗口采用波長500～600nm的綠色玻璃。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于混濁海域的水下電視系統(tǒng)，主要應(yīng)用于海洋工程如海上采油、建港、航道排障等方面難以成像的混濁水域。現(xiàn)有光學(xué)成像的水下電視，因受到海水中膠體粒子、懸浮粒子對光波的散射，難以獲得電視圖象。本發(fā)明由于采用了水混濁度處理技術(shù)，解決了混濁水域水下電視難以成像的問題。該系統(tǒng)由水下電視攝像裝置、水混濁度處理器、照明燈、水上控制臺、傳輸電纜組成。采用了高壓絮凝技術(shù)，在水下電視攝像裝置前形成光學(xué)通道。
文檔編號H04N5/225GK1115946SQ9510749
公開日1996年1月31日 申請日期1995年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月17日
發(fā)明者王子高 申請人:天津開發(fā)區(qū)大洋電子技術(shù)公司