一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置

摘要

本发明涉及海底勘测技术领域，尤其涉及一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置，包括动力船舶、海底雪橇装置和成像装置，所述动力船舶与海底雪橇装置连接，所述成像装置设置于海底雪橇上，所述成像装置包括多波束声纳扫测装置、高清水下摄像机和基于距离选通的水下摄影装置，本发明海底雪橇克服了船载拍摄的稳性问题，使用的基于距离选通的水下摄影装置与水下高清摄像机对于底栖环境，以及浑浊水体下的摄影具有优势，可以解决传统的近距离高清与远距离声纳之间的空白，并且多种勘测方式的结合，有利于更快速高效地勘测目标区域的水底情况，这对于海底牧场的生态勘测，以及海上风电场的水下基础和设备观测具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明涉及海底勘测技术领域，具体为一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置。

背景技术

海底勘探是指为探明资源的种类、储量和分布对海底资源，尤其是海底矿产资源，进行的取样、观察和调查的过程。在海洋勘探、海洋生态环境保护和开发领域，水下成像技术都是非常重要的技术问题。海底成像系统是指在海底环境下，进行图像检测并将检测到的图像呈现出来的系统。海底成像系统系统主要有光学系统和机械结构系统组成。成像系统的主要设计思路主要是对体型、质量、品质的要求，实现成像系统的设计理念。使起达到轻便、小巧、设计严密等特点。

上世纪四五十年代以来，国外水下激光成像技术的发展主要体现在改善了传统摄像机的透镜、彩色平衡滤光片、压力孔，此外，高分辨率摄像机的问世也大大改进了此项技术。在这一阶段当中，水下所拍摄的相片质量往往不高，因此，水的物理性质所造成的影响成为了水下激光成像的研究重点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置，包括动力船舶、海底雪橇装置和成像装置，所述动力船舶与海底雪橇装置连接，所述成像装置设置于海底雪橇上，所述成像装置包括多波束声纳扫测装置、高清水下摄像机和基于距离选通的水下摄影装置，所述高清水下摄像机用于在辅助光源下拍摄近距离的海底照片；所述水下摄影装置用于拍摄相对较远的且较为浑浊水体下的海底照片；所述多波束声纳扫测装置设置于海底雪橇的侧面，用于进行侧向扫描。

进一步的，所述高清水下摄像机设置于海底雪橇装置的前端，所述水下摄影装置设置于海底雪橇中心的上部。

优选的，所述海底雪橇与动力船舶之间设有第一连接件，所述第一连接件的一端与海底雪橇靠近动力船舶的一端连接，另一端与动力船舶连接。

优选的，所述海底雪橇的中部设有压载球。

优选的，所述海底雪橇与动力船舶之间设有第二连接件，所述第二连接件的一端与海底雪橇远离动力船舶的一端连接，另一端与动力船舶连接。

优选的，所述海底雪橇远离动力船舶的一端还设有多个尾轮。

优选的，所述海底雪橇远离动力船舶的一端还设有备用动力和设备舱。

优选的，所述海底雪橇上的侧面还设有姿态传感器，所述姿态传感器设置于多波束声纳扫测装置的一侧。

优选的，所述动力船舶上设有船载系统，所述成像装置的输出端与船载系统的输入端通过复合脐带连接。

优选的，所述多波束声纳扫测装置、高清水下摄像机和水下摄影装置的外侧均设有外壳，所述外壳的强度大于或者等于水下250m的压强。

优选的，所述水下摄影装置包括固态激光器、CMOS摄像机、序列发生器和3D处理器，所述CMOS摄像机的输出端与序列发生器的输入端连接，所述序列发生器的输出端与3D处理器的输入端连接，所述3D处理器的输出端与船载系统的输入端连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用的用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置通过多波束声纳扫测装置、高清水下摄像机和基于距离选通的水下摄影装置所提供的声学与光学数据，可以更好地更完整的对海底的底栖环境、海底的地形地貌以及海洋生态进行全方面的综合分析，以利于开发和保护，因而提供更好的更全面的光学与声学数据，以便于更好地结合分析的问题，尤其有利于更好地改善复杂水域环境下的对于底栖环境的勘测，有利于更好地进行海洋牧场的生态修复，维护，以及养殖；同时也可以用于对于风电场区域内的底部冲刷以及电缆安全监测的问题。

进一步的，成像装置的设置布局是为了实现全面的检测。

进一步的，第一连接件、压载球和第二连接件的拖曳设计是为了解决海底雪橇在拖曳过程中因为船速过快使得海底雪橇抬头(海底雪橇在拖曳作用下呈斜向上)而无法拍摄；同时也是为克服拖曳绳索过长，导致海底雪橇在拖曳过程中容易游离和偏航的问题。

进一步的，尾轮的功能有两个：一是增加海底雪橇在拖曳过程中的稳定性，使其不易侧翻；二是增加其拖曳过程中走向的稳定性，使其不易发生偏转，防止尾部偏移。

进一步的，通过姿态传感器，可以对海底雪橇的状态进行观察，并且注意拖曳速度和姿势的调整。姿态传感器安装在多波束声纳扫测装置旁时为了便于后期的运动学补偿计算。

进一步的，备用动力和设备舱，用于装载备用电源，存储设备。

进一步的，外壳是为了实现成像装置的防水。

进一步的，通过复合脐带将数据和图像实时返回到船载系统之上，包括声学与光学数据，同时可以为成像装置提供能源。

附图说明

图1为本发明的一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置的结构示意图；

图2为本发明中海底雪橇与动力船舶的装配侧视图；

图3为本发明中海底雪橇与动力船舶的装配俯视图；

图4为本发明中海底雪橇与成像装置的装配示意图；

图5为本发明中水下摄影装置的示意图。

图中，1、动力船舶；2、海底雪橇；3、成像装置；31、多波束声纳扫测装置；32、高清水下摄像机；33、水下摄影装置；331、CMOS摄像机；332、序列发生器；333、处理器；4、第一连接件；5、压载球；6、第二连接件；7、尾轮；8、船载系统；9、吊机。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明公开了一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置，参照图1，包括动力船舶1、海底雪橇2装置和成像装置3，动力船舶1与海底雪橇2装置连接。

参照图2、3，海底雪橇2与动力船舶1之间设有第一连接件4，第一连接件4的一端与海底雪橇2靠近动力船舶1的一端连接，另一端与动力船舶1的吊机9连接，本实施例中第一连接件4为软绳。

海底雪橇2的中部设有压载球5，本实施例中压载球5为空心铁球。

海底雪橇2与动力船舶1之间设有第二连接件6，第二连接件6的一端与海底雪橇2远离动力船舶1的一端连接，另一端与动力船舶1连接，本实施例中第二连接件6为锚链。

海底雪橇2远离动力船舶1的一端还设有多个尾轮7。

海底雪橇2远离动力船舶1的一端还设有备用动力和设备舱。

参照图3，成像装置3设置于海底雪橇2上，成像装置3包括多波束声纳扫测装置31、高清水下摄像机32和基于距离选通的水下摄影装置33，高清水下摄像机32设置于海底雪橇2装置的前端，用于在辅助光源下拍摄近距离的海底照片；水下摄影装置33设置于海底雪橇2中心的上部，用于拍摄相对较远的且较为浑浊水体下的海底照片。

水下摄影装置包括固态激光器、CMOS摄像机331、序列发生器332和3D处理器333，CMOS摄像机331的输出端与序列发生器332的输入端连接，序列发生器332的输出端与3D处理器333的输入端连接，3D处理器333的输出端与船载系统8的输入端连接。

参照图4，动力船舶1上设有船载系统8，成像装置3的输出端与船载系统的输入端通过复合脐带连接。

多波束声纳扫测装置31设置于海底雪橇2的侧面，用于进行侧向扫描。海底雪橇2上的侧面还设有姿态传感器，姿态传感器设置于多波束声纳扫测装置31的一侧。

多波束声纳扫测装置31、高清水下摄像机32和水下摄影装置33的外侧均设有外壳，外壳的强度大于或者等于水下250m的压强。

本发明一种用于海洋牧场和海上风电的海底雪橇勘测装置的实施原理：

步骤一：到达指定位置后，完成海底雪橇2各种配合，包括第一连接件4、压载球5和第二连接件6的拖曳连接，成像装置3的安装，尾部的尾轮7的安装，形成组合体。

步骤二：通过船载吊机将组合体放置到指定位置。

步骤三：调试多波束声纳系统、高清水下摄像机32和基于距离选通的水下摄影装置33。

步骤四：启动动力船舶1进行试拖曳作业，通过图片和姿态观察地形地貌是否适宜拖曳作业，并且分析拖曳作业所返回的数据，确定基本作业环境，选用合适的作业工具，主要是海底成像系统的选择。

步骤五：拖曳动力船舶1按照指定的路线进行扫测，并对重点观察区域进行重点扫测，提供三种不同的数据供分析与参考。

步骤六：扫测完毕由船用吊机9将海底雪橇2整体吊装上船。

本发明解决了重点开发区域的海底综合勘测问题，利用装载多种勘测数据的海底雪橇2，可以对目标区域进行多种方式的勘测，尤其是对区域的底栖环境，底部设备的观测，具有简单方便准确高效和观测。同时本观测还可以适用于水底环境保护等等相关领域。