一种舰、船和水下航行器水下部件动作实时监控装置的制作方法

本发明属于水下监控装置领域，更具体地，涉及一种舰、船、水下航行器操纵面/推进器和启闭装置动作等运动部件的实时监控装置。

背景技术：

水下各种动作部件的监控对于舰、船、水下航行器的安全航行、紧急状态时的故障判断和故障消除有着重要的意义。目前国内舰、船、水下航行器的水下动作部件的启闭和动作主要依靠各种传感器监测，利用各个运动部件上安装的传感器通过数字和模拟信号反应相关运动部件所的运动特性和运动位置，并依靠传感器信号判断运动部件的动作是否正常。

该做法优点是实时反应快，但缺点也特别突出：

(1)对传感器依赖性较强，无法得到直观的运动部件的运动特性；

(2)在船、舰和艇的各个外部运动部件发生故障或者传感器失效时，无法快速判断运动部件的故障特征和导致后续排障动作受到影响，甚至威胁舰艇的航行安全性；

(3)在上述设备出现故障时，仅靠传感器对故障部件的特性进行分析和故障诊断，缺乏水下部件动作特性的实时情况，为实时故障的准确判断和消除增加了难度和时间；特别是在完成操作指令到发生响应期间，无法判断操作动作的实际情况；如果发生传感器监测显示到位而水下运动部件真实动作没有到位的情况，将会传递错误的信息而造成极大的安全隐患。

为了克服单纯依赖传感器监控的缺点，有必要对现有技术进行改进，开发一种对舰、船、艇舷外或者艇外运动部件进行实时的视频监控系统，用于辅助舰船上的操作人员对运动部件的动作进行实时的视频监控。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种舰、船和水下航行器水下部件动作实时监控系统，其目的在于，通过搭建水下视频监控及视频信号处理设备，实现对水下部件动作的实时查看，由此解决现有技术仅依赖传感器无法快速、准确判断是否故障以及具体故障特征的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种舰、船和水下航行器水下部件动作实时监控系统，包括：传输单元、前端监控单元、视频成像单元及监控中心；前端监控单元位于船体内舱外，视频成像单元及监控中心位于船体内舱；

传输单元包括水密接插件、光纤与信号传输电缆；水密接插件用于连接船体内外表面开孔处的光纤和/或信号传输电缆，光纤与信号传输电缆用于信号传输；

前端监控单元包括深水摄像头，用于对指定水下部件进行视频监控；

视频成像单元包括视频采集卡、硬盘录像机以及主监视器；

监控中心包括控制计算机、操作单元与交换机；

深水摄像头输出的模拟视频信号或者视频和音频的混合经水密接插件进入内舱后，传输至视频采集卡；视频采集卡用于将接收的模拟视频信号或者视频和音频的混合数据转换成控制计算机可识别的数字数据，输出至控制计算机，以及输出至硬盘录像机进行储存；硬盘录像机连接主监视器，主监视器用于显示采集或存储的视频；

控制计算机、操作单元、硬盘录像机、深水摄像头均与交换机连接，进行数据共享；操作单元通过与交换机相连进行数据共享，实现对硬盘录像机和深水摄像头的控制。

进一步地，视频成像单元还包括视频切换器和字符叠加器；视频采集卡将接收的模拟视频信号或者视频和音频的混合数据转换成控制计算机可识别的数字数据后，先后经过视频切换器和字符叠加器处理，经字符叠加器处理后分为两路，一路连接硬盘录像机，一路连接控制计算机；

视频切换器用于对系统传输的图像信号进行切换、重复、加工和复制，以及对多路视频信号进行自动或手动控制，使一个主监视器能监视多台深水摄像机的信号；

控制计算机通过调用字符叠加器给视频切换器处理后的模拟视频信号或者视频和音频的混合数据添加易辨识的字幕信息，以在主监视器上显示；

字符叠加器连接交换机，以与其他组件通过交换机进行数据共享。

进一步地，前端监控单元包括照明灯，用于调节拍摄环境亮度。

进一步地，照明灯的控制信号输入端与交换机连接，以在操作单元控制下实现开关切换及运动调节。

进一步地，照明灯为水下照明灯，与深水摄像头一一对应固定连接，以随深水摄像头同步运动。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、对于舰、船、水下航行器操纵面/推进器和启闭装置动作进行视频监控，相比于传感器监测技术能够更加直观地反应出水下动作部件的启闭状态，并且视频监测能得到水下动作部件的真实情况。

2、采用光纤进行视频信号的有线传输，能够保证对水下部件状态的实时监测，达到直观、准确的效果，帮助船上或者艇内操纵人员判断操作动作的实现和状态，避免现有技术中时常会发生传感器监测动作到位而水下运动部件真实动作没有到位造成的安全隐患。

3、本发明能够实现舰、船、水下航行器操纵面/推进器和各种启闭装置动作的实时监控，其独立性强、安全可靠、效率高。

附图说明

图1是按照本发明所构建的用于对舰、船、水下航行器操纵面/推进器和启闭装置动作进行实时监控的系统整体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明所构建的用于对舰、船、水下航行器操纵面/推进器和启闭装置动作进行实时监控的系统整体示意图。如图1中所示，该系统主要由四部分组成，分别为：前端监控单元、传输单元、监控中心及视频成像单元。其中主要通过将前端监控单元安装在水下耐压壳上，通过传输单元与监控工作站相连，并利用水密接头连接来保证传输线路在穿过舱壁时的水密性。

具体而言，前端监控单元包括水下摄像头与照明系统，照明系统(本实施例采用水下照明灯)可调节拍摄环境亮度，改善拍摄环境，让摄像头在适宜亮度下对指定位置的舰船运动部件完成视频实时拍摄。传输单元包括水密接插件、光纤与信号传输电缆，水密接插件用于连接船体内外表面开孔处的传输单元，保证船体表面开孔处的水密性。

视频成像单元包括视频采集卡、视频切换器、字符叠加器、硬盘录像机与主监视器，视频采集卡用于将摄像机输出的模拟视频信号或者视频和音频的混合数据输入电脑，并转换成电脑可辨别的数字数据；视频切换器对系统传输的图像信号进行切换、重复、加工和复制，它可以对多路视频信号进行自动或手动控制，使一个监视器能监视多台摄像机信号；字符叠加器用于各类监控系统中监控画面的字符叠加，内置有专门的字符叠加芯片，一般与数据采集装置配套使用，可以用于多种监控场所；硬盘录像机可实现监视、录像与回放功能等；主监视器是监控系统的显示部分。

监控中心包括控制计算机、操作单元与交换机，操作单元通过与交换机相连进行数据共享，一是实现对硬盘录像机的控制，二是实现对水下照明摄像机的控制；控制计算机通过字符叠加器给视频加上易辨识的字幕信息，交换机通过与传输单元和各终端单元相连从而达到数据共享的目的。

下面将具体解释按照本发明设计的监控系统的工作原理及优点。

当舰、船、水下航行器的水下动作部件在完成操作指令到发生响应期间，操作人员是无法判断其操作动作实际情况的，此时水下动作部件若发生故障而无法完成指定的操作运动，将会造成极大的安全隐患。因此，对舰、船、水下航行器的水下动作部件的运动情况进行实时反馈对于舰、船、水下航行器的顺利航行具有非常重要的意义。

通过以上构思，考虑采用监控装置对水下动作部件的具体运动情况进行实时的监控与反馈。目前国内舰、船、水下航行器的水下动作部件的启闭和动作主要依靠各种传感器监测，在上述单元出现故障时，仅靠传感器对故障部件的特性进行分析和故障诊断，该方法无法直观地反映出水下动作部件的运动情况，为实时故障的准确判断和消除增加了难度和时间。特别是在完成操作指令到发生响应期间，无法判断操作动作的实际情况。如果发生传感器监测显示到位而水下运动部件真实动作没有到位的情况，将会传递错误的信息而造成极大的安全隐患。通过采用监控装置对水下动作部件的具体运动情况进行实时的监控与反馈，能有效避免运用传感器监测过程中可能出现的安全问题。

本发明所设计的监控装置中，带照明系统的水下高清摄像头安装在舰、船、水下航行器的操纵面/推进器和各种启闭装置处，包括舵、螺旋桨、启闭阀门等舰船的运动部件处，具体安装位置因不同船型而异。水下摄像头通过基座或者其他固定平台安装在船体外表面、舷外、耐压壳外、非耐压壳上或者上层建筑外面，对不同运动部件的动作进行实时监控，并通过照明单元改善水下的能见度，以改善拍摄视频的清晰度。系统将摄像机采集到的视频信号通过光纤首先传输到视频成像系统中的视频采集卡，在此过程中利用水密接头连接保证传输线路在穿过舱壁时的水密性。视频采集卡将模拟信号转换为数字信号，之后将信号传输到视频切换器进行处理，视频切换器对传输过来的数字信号进行切换、重复、加工和复制。操作人员可以在控制界面中，通过控制计算机，利用字符叠加器给视频加上易辨识的字幕信息，然后将处理过的视频信息传输到硬盘录像机进行存储，硬盘录像机将存储的视频信息进行解码，将数字信号转换为模拟信号之后，通过vga接口传输到主监视器进行监控显示，可实现对视频和实时查看与回放，其中可以通过调用硬盘录像机，用来对得到的监控录像进行保存。监控中心通过主控计算机上的控制软件对图像的显示进行控制。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。