水下電視系統(tǒng)在船閘的應用

王珊

摘 要：渾水環(huán)境下的設備設施情況能通過清水箱等攝像設備配合水下電視直觀的反映出來。為日常的船閘水下檢查留下圖像視頻資料，也使得在發(fā)生水下故障時通過圖像反映能快速判斷故障原因，有效的縮短了船閘停航時間，并能通過圖像視頻來檢查維修效果。

關鍵詞：水下電視 船閘 渾水

1 背景

蘇北航務管理處所屬船閘目前共有28座，分布在運輸任務十分繁忙的京杭大運河航道上，由于運輸任務十分繁忙，為及時消除故障隱患，保障船閘安全暢通，蘇北航務處采取每季度進行一次水下檢查的方式。由于運河水質較渾，水下能見度很低，給水下設施的損壞情況及故障判斷帶來了一定的困難，極易給船閘安全運行留下隱患。

為了解決水下設備監(jiān)控的盲區(qū)，京杭運河江蘇省船閘應急保障中心決定進行船閘水下攝像研究，利用水下攝像技術對我們水下設備進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，防止意外事故發(fā)生，同時岸上技術人員可以利用水下攝像對水下設備進行故障觀察和分析，可以盡快的解決已發(fā)生的故障，協(xié)助主管部門對故障程度進行分析，決定處理方案，所以如何將渾水環(huán)境下的局部情況用圖像的形式反映出來將成為處理水下故障及對水下設備監(jiān)測的主要手段。

2 當前應用概況及研究方向

目前水下成像技術主要有聲探測和光電探測兩種途徑。聲探測技術即聲波探測技術，它探測距離較遠，但成像的空間分辨力較差。光電成像技術是指將光學像投射到光電陰極，使之發(fā)射電子，再通過電子光學系統(tǒng)聚焦成與原光學象共形的電子像并加速至探測元件上讀出以提高感光能力的技術。水下光電技術成像分辨力高，直觀快速地傳遞目標與景物的二維乃至三維信息，成為諸多潛水器、水下作業(yè)系統(tǒng)、目標探測系統(tǒng)的必要裝備。

目前水下電視系統(tǒng)主要由控制箱、攝像頭、照明光源、監(jiān)視器、傳輸電纜五個部分組成?？刂葡淦痣娫捶峙洹⒄彰骺刂?、信號轉換等作用。水下電視系統(tǒng)具有模擬和數(shù)字輸出的功能，可連接電腦或監(jiān)視器進行監(jiān)控錄像，攝像照明一體化的設計，實現(xiàn)對各種水下結構進行攝像、錄像、照明及監(jiān)控，適合于對水庫大壩閘門、港口碼頭、橋梁、海上石油平臺、水下管線等各種水下結構物進行檢測及上下施工監(jiān)理。在水下工程施工、救助打撈、海洋調查、軍工等領域均得到廣泛地應用。

3 船閘水下電視相關設備介紹

為了解決水下攝像在船閘中的應用問題，對相關光學渾水水下攝像設備SXD-IIIBFKR型水下電視廠家進行調研，并進行了試驗和試用：

3.1 SXD-IIIBFKR型水下電視簡介

SXD-IIIBFKR型水下電視主要用于在救助打撈、防汛搶險、施工檢測、水下試驗監(jiān)測等水下作業(yè)中進行水下觀察、識別和攝錄，既可以安裝在潛水器、救生鐘等水下設備上，也可以安裝到水池、作業(yè)平臺等固定場所，或是在潛水作業(yè)時由潛水員攜帶進行水下觀察。

該系統(tǒng)配置清水箱專用水下攝像機， 適用于能見度比較低的水下作業(yè)環(huán)境，該攝像機自帶高亮白光LED照明，配備廣角鏡頭，具有成像清晰，視角開闊等特點。

清水箱專用水下攝像機

3.2 工作原理

SXD-IIIBFKR水下電視主要由三部分組成。其一是干端的水下電視主機，也稱顯控臺，主要是為水下攝像機提供電源并對其視頻信號、深度數(shù)據(jù)等進行處理，然后通過顯示器對水下攝像機所攝圖像進行顯示。主機通常包含一路水下電話，與潛水員頭盔連接后可直接在水面指揮潛水員水下作業(yè)。主機內置硬盤錄像機，由攝像機所拍攝的視頻資料可第一時間進行錄像存儲。硬盤錄像機采用先進的移動式存儲設備，可隨插隨錄，體積小巧，便于移動和攜帶。主機一般采用黃色的防水箱作為機箱，密閉時可防水防鹽霧，有效的保護電子器件不受侵蝕。其二是濕端的水下攝像機，作為水下電視的主要組成部分，水下攝像機擔負水下拍攝的重任。SXD-IIIBFKR水下電視標配三種不同的水下攝像機，以應對不同水下環(huán)境和作業(yè)任務的需求。

SXD-IIIBFKR水下電視的工作原理其實很簡單，由水下攝像機拍攝水下作業(yè)的視頻，經(jīng)預處理后通過水下電纜傳回主機，經(jīng)后處理以后顯示在主機的顯示屏上。水面指揮人員可以通過主機畫面觀察所需的水下作業(yè)畫面，同時可通過潛水電話指揮潛水員行動。

4 廠內試驗及船閘水下現(xiàn)場試驗報告

針對運河水質較渾這一特點，對清水箱水下攝像機進行了試驗。

4.1 SXD-IIIBFKR型水下電視廠內模擬試驗：

在中船重工750試驗場基地進行了水下電視的廠內模擬渾水水下試驗。

將報紙及有焊縫的鋼板放于渾水試驗池中，進行試驗，效果較好。

廠內渾水試驗池試驗情況

4.2 SXD-IIIBFKR型水下電視實地水下試驗：

對中船重工750試驗場生產的水下電視進行了實地水下試驗。

（1）試驗地點：劉老澗三號船閘

4.2.1試驗目的：將水下設施的情況通過圖像的方式直觀的反應出來。

4.2.2主要試驗步驟：

4.2.3潛水員攜帶手持式清水箱專用水下攝像機，下水對船閘閘門底止水及壓板、底樞部位、底檻部位等進行攝像；

4.2.4潛水員攜帶手持式清水箱專用水下攝像機，下水對船閘閥門主軌道鑲面板部位等進行攝像；

（2）試驗地點：劉山一號船閘

4.2.6試驗目的：將水下設施的情況通過圖像的方式直觀的反應出來。

4.2.7主要試驗步驟：劉山一號閘下游

底止水壓板及壓板螺栓

4.2.8潛水員攜帶手持式清水箱專用水下攝像機，下水對船閘橫拉門底軌道、軌道壓板螺栓、底平車等部位進行攝像；

4.2.9潛水員攜帶手持式清水箱專用水下攝像機，下水對船閘閥門主軌道鑲面板部位等進行攝像。

五、試驗結果分析及結論：

對照試驗情況及圖像視頻的情況，SXD-IIIBFKR型水下電視的優(yōu)點是可手持、操作簡單、攝像圖像清晰直觀、視野開闊、渾水環(huán)境下局部攝像效果較好，綜合設備功能和試驗結果，并按照研究目的和使用要求，SXD-IIIBFKR型水下電視作為船閘水下攝像設備較為合適，為船閘渾水環(huán)境下的水下設施攝像起到了一定效果，特別是清水箱水下攝像機在船閘中得到充分有效的利用，基本能達到預期的目的，可以在渾水狀況下的船閘應用。