一种泵闸水下实时探查装置的制作方法

本实用新型涉及水利工程技术领域，具体涉及一种针对水利工程领域中各类水泵、闸门的水下部分进行实时探查的装置。

背景技术：

对于水利工程领域中各类泵站、闸站的运行管理及维护来说，尤其是水泵、闸门停运后的日常维护、检查或检修，都涉及水下作业，即查看各类水泵、闸门的水下部分实际状态，进行水下隐患探查及故障探查，而这类水下作业往往是困扰管理人员的一大难题。以往我们必须使用潜水员进行水下作业，但这种方式成本较高，而且由于水下情况的复杂性对潜水员而言具有一定的危险。同时，针对水深大于50米的地方，或水泵的水下导流部分，都是依靠潜水员无法探查的。所以，只有极少的泵站、闸站开展过水下隐患探查及故障探查作业。

更为先进的是采用一种泵闸水下实时探查装置进行这类水下作业，解决各类水泵、闸门水下隐患探查及故障探查的难题。水下探查装置可在高度复杂甚至危险的水域中，代替人工在水下长时间作业。

目前各类水下探查装置(水下机器人)在石油开发、海事执法取证、海底生物资源探查和军事等领域得到广泛应用。利用水下机器人技术，针对水利工程领域各类水泵、闸门使用环境，开发一种泵闸水下实时探查机器人，进行泵闸水下实时隐患探查及故障探查，代替人工水下作业变的尤为必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种针对水利工程领域中各类水泵、闸门的水下部分进行实时探查的装置。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种泵闸水下实时探查装置，包括：

移动工作站，所述移动工作站包括电脑主机和手摇电缆绞车；

水下机器人，所述水下机器人包括机架和设置于所述机架上的动力系统、控制系统、传感器系统、图像系统和电源；

通信电缆，所述通信电缆设置于所述移动工作站与所述水下机器人之间，以使所述电脑主机和所述控制系统通信连接；

所述电脑主机用于实时显示和保存所述水下机器人所反馈的数据，并用于根据探查需要调整所述水下机器人的运行速度和方向；

所述手摇电缆绞车用于根据所述水下机器人的行驶距离控制所述通信电缆的收放，同时，还用于在所述水下机器人出现故障时拖拽所述通信电缆取出所述水下机器人。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述通信电缆为抗拉材料所制成的零浮力电缆。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述水下机器人的机架包括位于两侧的侧板，位于底部的底板、配重块，位于顶部的浮力块、主仓。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述水下机器人的动力系统包括若干可独立控制运行的推进器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述水下机器人的控制系统包括电源控制单元、动力控制单元和载波传输控制单元。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述水下机器人的传感器系统包括陀螺仪和压力温度传感器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述水下机器人的图像系统包括摄像机和水下照明灯。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述水下机器人的电源包括两套互为备用的蓄电池。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述动力系统包括位于所述水下机器人前部的前左推进器、前右推进器；位于所述水下机器人中部的左垂直推进器、右垂直推进器；位于所述水下机器人后部的后左推进器、后右推进器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述摄像机为低照度水下专用摄像机。

相对于现有技术，本实用新型的技术效果在于：

本实用新型在水下运动快速、灵活，且运行稳定、航向保持精准，并能实现位置悬停，尤其适合水利工程领域中各类水泵、闸门的水下隐患探查及故障探查。

本实用新型可以探查各类水泵的实际状态，清楚地实时展现水泵水下导流部分的总体画面及细部清晰画面，如导流部件锈蚀、损毁情况、卡阻情况、水下污物情况等；也可以探查各类闸门的实际状态，清楚地实时展现闸门水下部分的总体画面及细部清晰画面，如闸门构件锈蚀、损毁情况、卡阻情况、水下污物情况等。使运行管理人员在日常维护、检查或检修工作时，能及时、准确地了解、排查泵闸的各类隐患。

附图说明

图1是本实用新型实施方式中一种泵闸水下实时探查装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施方式中一种泵闸水下实时探查装置的系统结构框图示意图；

图3是本实用新型实施方式中水下机器人的正视结构示意图；

图4是本实用新型实施方式中水下机器人的后视结构示意图；

图5是本实用新型实施方式中水下机器人的侧视结构示意图；

图6是本实用新型实施方式中水下机器人的俯视结构示意图；

图7是本实用新型实施方式中水下机器人的仰视结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

以下提供本实用新型的一种实施方式：

请参见图1至7，一种泵闸水下实时探查装置，包括：

移动工作站，所述移动工作站包括电脑主机1和手摇电缆绞车2；

水下机器人3，所述水下机器人3包括机架和设置于所述机架上的动力系统、控制系统、传感器系统、图像系统和电源；

通信电缆4，所述通信电缆4设置于所述移动工作站与所述水下机器人3之间，以使所述电脑主机1和所述控制系统通信连接；

所述电脑主机1用于实时显示和保存所述水下机器人3所反馈的数据，并用于根据探查需要调整所述水下机器人3的运行速度和方向；

所述手摇电缆绞车2用于根据所述水下机器人3的行驶距离控制所述通信电缆4的收放，同时，还用于在所述水下机器人3出现故障时拖拽所述通信电缆4取出所述水下机器人3。

需要说明的是，所述移动工作站设置于岸边工作。

水下机器人3至少反馈姿态数据、电源电量数据、水深水温数据、视频图像数据供电脑主机1显示和保存。

电脑主机1与控制系统通信连接，作业员可以通过电脑主机1向控制系统下达指令，控制系统控制动力系统调整水下机器人3的运行速度和方向，其中，水下机器人3的运行方向至少包括前进、后退、上浮、下沉及转向。

进一步的，所述通信电缆4为抗拉材料所制成的零浮力电缆。所述通信电缆4根据使用环境的水质(淡水或咸水)选用相应的零浮力电缆，确保通信电缆4在水中不会产生巨大的重量影响水下机器人3运行，另一方面，所述通信电缆4采用抗拉材料制造，增加通信电缆4所能承受的拉拽力，确保具有足够的强度来拉拽无动力下的水下机器人3。

所述水下机器人3的机架包括位于两侧的侧板311，位于底部的底板312、配重块313，位于顶部的浮力块314、主仓315。所述侧板311和底板312设置于外围以在所述水下机器人3与水下物体碰撞时起缓冲作用；浮力块314与配重块313用于调节水下机器人3的浮心与重心。

所述水下机器人3的动力系统包括若干可独立控制运行的推进器。通过可独立控制运行的推进器实现水下机器人3在各个方向的运行。

所述水下机器人3的控制系统包括电源控制单元、动力控制单元和载波传输控制单元。

所述水下机器人3的传感器系统包括陀螺仪和压力温度传感器。陀螺仪用于实时采集水下机器人3在水中的姿态数据，压力温度传感器用于实时采集水下机器人3在水中的水深水温数据。

所述水下机器人3的图像系统包括摄像机和水下照明灯321。所述摄像机设置在主仓315中，水下照明灯321设置在机架前部左右两侧，所述图像系统用于在水下机器人3运动过程当中录制和传输泵闸所需探查部分的视频图像数据。

所述水下机器人3的电源包括两套互为备用的蓄电池331(其中一套蓄电池331放在岸上备用)。

更进一步的，所述动力系统包括位于所述水下机器人3前部的前左推进器361、前右推进器362；位于所述水下机器人3中部的左垂直推进器363、右垂直推进器364；位于所述水下机器人3后部的后左推进器365、后右推进器366。需要说明的是，上述描述的方位均是以水下机器人3的正视视角为参照的。

当前左推进器361、前右推进器362、后左推进器365、后右推进器366全为一个方向做功时，水下机器人3实现前后平移；当前左推进器361、前右推进器362分别为两个相反方向做功，而后左推进器365、后右推进器366为一个方向做功时，可以实现水下机器人3的向前左转或向前右转或向后左转或向后右转；当前左推进器361、后左推进器365为同一方向做功，而前右推进器362、后右推进器366为另一个方向做功时，可以实现水下机器人3左右水平移动；当左垂直推进器363、右垂直推进器364以相同功率、相同方向做功，可以实现水下机器人3的上下移动；

水下机器人3采用6个推进器，可实现前进，后退，左转，右转，上浮，下潜，左平移，右平移。在水中更加稳定，方便用户观测水下目标。

进一步的，在本实施方式中通过控制前左推进器361、前右推进器362、后左推进器365、后右推进器366的功率和做功方向，可使水下机器人3在水平面上实现任意角度平移。

进一步的，控制系统根据陀螺仪得到水下机器人3的姿态数据，通过控制前左推进器361、前右推进器362、后左推进器365、后右推进器366可使水下机器人3机头指向保持不变；控制系统根据压力温度传感器得到水下深度数据，通过控制左垂直推进器363、右垂直推进器364使水下机器人3定深。

所述摄像机为低照度水下专用摄像机，优选为高分辨率的彩色摄像机，例如：深圳市锐尔威视RER-USBFHD01M摄像机。当然，本实用新型也不排除可以使用普通摄像机进行视频图像采集的实施方式。

陀螺仪的具体型号可以选用“MPU9150”，压力温度传感器的具体型号可以选用“MS5803”。

相对于现有技术，本实用新型的技术效果在于：

本实用新型在水下运动快速、灵活，且运行稳定、航向保持精准，并能实现位置悬停，尤其适合水利工程领域中各类水泵、闸门的水下隐患探查及故障探查。

本实用新型可以探查各类水泵的实际状态，清楚地实时展现水泵水下导流部分的总体画面及细部清晰画面，如导流部件锈蚀、损毁情况、卡阻情况、水下污物情况等；也可以探查各类闸门的实际状态，清楚地实时展现闸门水下部分的总体画面及细部清晰画面，如闸门构件锈蚀、损毁情况、卡阻情况、水下污物情况等。使运行管理人员在日常维护、检查或检修工作时，能及时、准确地了解、排查泵闸的各类隐患。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施方式技术方案的精神和范围。