一种引水隧洞水下监测机器人及其监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及水下监测领域，尤其设及一种引水隧桐水下监测机器人及其监测方 法。
【背景技术】
[0002] 引水隧桐由于长时间的裸露容易出现裂缝，而产生运些裂缝的原因包括设计因 素、施工因素、溫度因素和衬搁外水压力因素等等。水面W上的隧桐桐壁的裂缝可W直观的 进行监测，但是在水下部分的裂缝则需要专口的仪器进行监测。现有技术中通常采用潜水 机器人进行监测，由于隧桐中的信号较差，一般采用带有线缆的机器人进行水下监测工作， 使得潜水机器人的监测范围受到限制，而且线缆给潜水机器人带来一定的阻力，降低潜水 机器人的监测效率。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的诸多不足，提供一种引水隧桐水下监测机器人 及其监测方法，不仅有效解决了潜水机器人动力供给不足和信号转换接收强度弱的两大问 题，而且有效减轻了潜水机器人的重量，降低劳动强度，增大了潜水机器人的监测工作半径 和操控性能。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 阳〇化]一种引水隧桐水下监测机器人，水下监测机器人包括潜水机器人，潜水机器人包 括外壳和仿生海龟头，仿生海龟头转动连接在外壳上，仿生海龟头内设置有红外摄像头，外 壳的两侧分别设置有升降水翼和转向尾翼，其特征在于：红外摄像头的两侧均设置有深度 感应器，外壳的顶面上设置有太阳能板，太阳能板的一侧设置有至少两个动力推进槽，太阳 能板的另一侧设置有信号接收装置，外壳的内部设置有机械动力机构、主电能存储箱和备 用电箱，机械动力机构和备用电箱均位于主电能存储箱的两侧，机械动力机构的上方设置 有水平感应器，主电能储存箱的下方设置有第二密封室，第二密封室的下方设置有锥齿轮 箱；深度感应器可W有效控制潜水机器人与引水隧桐河床底部的距离，防止潜水机器人下 潜深度过低而撞击河床底部的积石，太阳能板可W实现潜水机器人的动力供给，当主电能 存储箱的电能用完时，通过太阳能板可W将太阳能转化为电能存储到主电能存储箱中，为 潜水机器人的水下连续工作提供动力。
[0006] 进一步，动力推进槽内设置有助推螺旋扇，助推螺旋扇可W为潜水机器人处于逆 流中前行时提供足够的动力，加速潜水机器人前进，同时可W在逆流中稳定潜水机器人。
[0007] 进一步，信号接收装置包括两个转动板和一个升降杆，两个转动板对称分布在升 降杆的两侧，转动板通过固定杆连接升降杆，转动板上设置有信号接收板，转动板可W根据 潜水机器人的下潜深度进行调节，提高信号接收板接收信号的强度，满足对潜水机器人水 下远距离的无线操控，大大提高了潜水机器人的工作半径范围。
[0008] 进一步，转动板与水平面之间的转角为a,转角a的范围为0 °~75 °，在此转角 范围内的信号强度达到最强，使潜水机器人运行更稳定。
[0009] 进一步，机械动力机构包括固定支架和第一密封室，固定支架位于第一密封室的 上方，第一密封室内设置有第一电机和减速器，固定支架与减速器之间设置有往复旋转轴， 减速器通过第一传动轴连接往复旋转轴，往复旋转轴上套接有支撑夹套，支撑夹套固定连 接升降水翼，机械动力机构可W有效延长升降水翼的使用寿命，通过减速器和往复旋转轴 可W减小升降水翼对潜水机器人的冲击，提高稳定性。
[0010] 进一步，第二密封室内设置有第二电机，锥齿轮箱内设置有第一锥齿轮和第二锥 齿轮，第一锥齿轮通过第二传动轴连接第二电机，第二锥齿轮位于第一锥齿轮的两侧，第二 锥齿轮上设置有连接轴，连接轴通过机械摇杆固定连接转向尾翼，第二电机通过锥齿轮连 接转向尾翼，可W使潜水机器人在转弯或调头时更平稳。
[0011] 如上述的一种引水隧桐水下监测机器人的监测方法，其特征在于包括如下步骤：
[0012] 1)首先在离引水隧桐桐口 1000米范围内的地面上设置基站，在基站上设置增高 架，将第一信号发射器安装在增高架上，使第一信号发射器的发射天线对准引水隧桐的桐 口，用钢绞线将增高架进行固定，并在基站的铁塔位置设置避雷防护系统，做好安全防护检 查，同时在基站上建设应急配套系统；
[0013] 2)检查引水隧桐的隧桐桐顶深度，根据引水隧桐需要监测的路线，在隧桐桐顶的 直线方向上均匀设置悬挂支架，然后用导向滑杆从隧桐桐口依次穿过悬挂支架，使导向滑 杆呈直线设置，并在导向滑杆的桐口端安装信号接收盒，将信号接收盒固定连接在引水隧 桐的桐壁上，接着在信号接收盒上安装信号接收塔，将信号接收塔转向第一信号发射器的 方向；
[0014] 3)在导向滑杆上套接移动式信号转换装置，并清理导向滑杆上的阻碍物，使移动 式信号转换装置能在导向滑杆上自由地来回滑动；
[0015] 4)将水下监测机器人放入引水隧桐的水体中，通过基站发出信号，将信号通过第 一信号发射器传递至桐口端的信号接收塔，信号接收塔将信号传递至信号接收盒，通过导 向滑杆传递至移动式信号转换装置中，移动式信号转换装置将信号放大后传递给水下监测 机器人，水下监测机器人接收信息、反馈信息，并控制水下监测机器人运行；
[0016] 5)水下监测机器人启动后，使升降水翼上下摆动，并带动潜水机器人前进，同时转 向尾翼控制潜水机器人的方向，水平感应器使潜水机器人保持水平状态，使潜水机器人往 设定的位置移动；到达设定位置后，红外摄像头将拍摄到的引水隧桐的水下信息通过信息 交换反馈至基站，并通过深度感应器，监测潜水机器人的水下深度，同时提供监测位置的深 度信息；
[0017] 6)监测完毕后，通过移动式信号转换装置的引导，使潜水机器人离开监测区域； 当主电能存储箱内的电能使用完后，备用电箱提供辅助电能，使潜水机器人上升至水面，通 过太阳能板进行充电，电能通过主电能存储箱进行存储。
[0018] 进一步，移动式信号转换装置包括平衡块、信号放大装置和第二信号发射器，平衡 块套接在导向滑杆上，信号放大装置固定连接在平衡块的底部，信号放大装置内设置有第 =电机，第=电机上设置有导轮，导轮通过线缆连接第二信号发射器，移动式信号转换装置 可W在平衡块的作用下移动，使移动式信号转换装置更靠近潜水机器人，同时经信号放大 装置放大后通过第二信号发射器输出信号，第二信号发射器在线缆的作用下可W延长至水 中或悬浮在空气中，不仅增大了信号传输的强度，而且可W使信号发射源更接近潜水机器 人，提高操控的稳定性。
[0019] 进一步，第二信号发射器内设置有降噪薄膜，降噪薄膜可W有效减少水流等外界 信号对第二信号发射器造成干扰。
[0020] 本发明由于采用了上述技术方案，具有W下有益效果：
[0021] 1、通过在潜水机器人的外壳上设计太阳能板，可W满足潜水机器人长时间水下工 作的动力供给，不需要线缆，减轻了潜水机器人的重量，使潜水机器人的工作半径更大，实 用性更强；
[0022] 2、在潜水机器人和地面基站之间设置移动式信号转换装置，大大提高了信号传输 的稳定性，同时在引水隧桐中，移动式信号转换装置可W满足信号在空气和水中进行传播 和接收，使移动式信号转换装置更靠近潜水机器人，提高信号传输的稳定性和潜水机器人 的操控稳定性；
[0023] 3、提高了引水隧桐水下监测的效率和安全性，降低了劳动强度，同时有效弥补了 现有技术中潜水机器人动力供给不足和信号转换接收强度弱的问题；
[0024]本发明监测方法简单，不仅有效解决了潜水机器人动力供给不足和信号转换接收