一种核电站取水隧洞水下成像检测装置的制作方法

本发明涉及核电站取水隧洞检测技术领域，尤其涉及一种核电站取水隧洞水下成像检测装置。

背景技术：

由于取水隧洞具有直径大、距离长、水流速度快及海生物易生长等特点，容易存在导致隧洞阻塞以及相关设备损坏等潜在风险，因此为了保证相关设备的安全运行，须在核电机组正常运行时对隧洞海生物、沉沙、淤泥及其它异物情况进行监测并跟踪，以便准确获取隧洞内一切相关数据信息，为海生物可能带来的危害进行评估提供数据来源，为评估相关设备的安全运行提供数据参考，以及为下一步的实施措施（如清理、检修等）提供决策依据。

现有技术中，虽然已公开了申请公告号为CN201310019807.5，名称为一种水下监测机器人的发明专利，该水下监测机器人通过水平和垂直螺旋桨推进器进行水下运动，实现水下监测数据实时传递，但该水下监测机器人体积庞大，而且一旦监测距离长时需要较大的动力驱动，使得电缆的自重会对整个机械的运动造成影响；虽然还公开了申请公告号为CN201410135026.7，名称为一种微型管道机器人的发明专利，该微型管道机器人通过所携带的摄像机、LED灯、X光等传感器对管道进行视频检查或探伤，但主要针对直径1000mm以下的管道，且无法在无水条件下进行检测。

发明人发现，上述检测机器人都无法满足对大型取水隧洞海生物的监测需求，因此亟需一种核电站取水隧洞水下成像检测装置，依靠水下机器人实现取水隧洞高流速下海生物、沉沙、淤泥及其它异物特征信息采集，具有检测范围广、高抗干扰性等特点。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种核电站取水隧洞水下成像检测装置，依靠水下机器人实现取水隧洞高流速下海生物、沉沙、淤泥及其它异物特征信息采集，具有检测范围广、高抗干扰性等特点。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种核电站取水隧洞水下成像检测装置，其与隧洞外部的主控装置相配合，包括具有密封舱的水下机器人，所述水下机器人上设有探测单元和控制单元；其中，

所述探测单元包括三维全景成像声纳、云台、水下高清全景摄像机、水下后视高清摄像机、前方照明灯、后方照明灯以及电子罗盘：其中，所述三维全景成像声纳设置于所述水下机器人密封舱外，且位于所述水下机器人的前端顶部；所述云台设置于所述水下机器人密封舱外，且位于所述水下机器人的前端中部；所述水下高清全景摄像机和所述前方照明灯均安装于所述云台上；所述水下后视高清摄像机和所述后方照明灯均设置于所述水下机器人密封舱外，且位于所述水下机器人的后端；所述电子罗盘设置于所述水下机器人密封舱内的中部；

所述控制单元包括均设置于所述水下机器人密封舱内的采集模块、供电模块和传输模块；其中，所述采集模块的一端与所述传输模块的一端相连，另一端与所述探测单元中的三维全景成像声纳、水下高清全景摄像机、水下后视高清摄像机及电子罗盘均相连；所述传输模块的另一端通过电缆与所述隧洞外部的主控装置相连；所述供电模块与所述探测单元中的三维全景成像声纳、云台、水下高清全景摄像机、水下后视高清摄像机、前方照明灯、后方照明灯和电子罗盘，以及所述控制单元中的采集模块和传输模块均相连。

其中，所述三维全景成像声纳工作频率为2.55MHz，扫描范围为1至30米。

其中，所述云台通过限位开关实现俯仰和回转两个自由度旋转；其中，俯仰方向转动范围为0°至360°，水平方向转动范围为0°至350°。

其中，所述水下高清全景摄像机采用可变焦彩色摄像机，所述可变焦彩色摄像机的分辨率为600电视线，灵敏度为2lux，且配备10倍变焦镜头，可以自动或者远程调焦。

其中，所述水下后视高清摄像机采用分辨率为550线的定焦镜头。

其中，所述采集模块包括以太网交换机和与所述以太网交换机相连且用于数据采集控制及处理的计算机。

其中，所述传输模块为光端机。

其中，所述水下机器人以预定的恒定速度行驶于所述隧洞中。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例中的核电站取水隧洞水下成像检测装置综合了视频检测与声纳检测两种检测方式，通过水下摄像系统与照明系统采集隧洞表面高清图像，并结合水下三维全景成像声呐系统检测结果，实现对隧洞结构的全面检查，克服了隧洞内水流速大，水流扰动对摄像机清晰成像的干扰性，实现对水下图像采集的自适应去模糊处理及图像增强，从而达到实现取水隧洞高流速下海生物、沉沙、淤泥及其它异物特征信息采集的目的，具有检测范围广、高抗干扰性等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的核电站取水隧洞水下成像检测装置的系统前视结构示意图；

图2为图1的系统后视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的核电站取水隧洞水下成像检测装置中三维全景成像声纳检测隧洞海生物生长厚度的工作原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1和图2所示，为本发明实施例中，提供的一种核电站取水隧洞水下成像检测装置，其与隧洞外部的主控装置M相配合，包括具有密封舱的水下机器人L，所述水下机器人上设有探测单元和控制单元；其中，

探测单元包括三维全景成像声纳11、云台12、水下高清全景摄像机13、水下后视高清摄像机14、前方照明灯15、后方照明灯16以及电子罗盘17：其中，三维全景成像声纳11设置于水下机器人密封舱外，且位于水下机器人L的前端顶部；云台12设置于述水下机器人密封舱外，且位于水下机器人L的前端中部；水下高清全景摄像机13和前方照明灯15均安装于云台12上；水下后视高清摄像机14和后方照明灯16均设置于水下机器人密封舱外，且位于水下机器人L的后端；电子罗盘17设置于水下机器人密封舱内的中部；

控制单元包括均设置于水下机器人密封舱内的采集模块21、供电模块22和传输模块23；其中，采集模块21的一端与传输模块23的一端相连，另一端与探测单元中的三维全景成像声纳11、水下高清全景摄像机13、水下后视高清摄像机14及电子罗盘17均相连；传输模块23的另一端通过电缆与隧洞外部的主控装置M相连；供电模块22与探测单元中的三维全景成像声纳11、云台12、水下高清全景摄像机13、水下后视高清摄像机14、前方照明灯15、后方照明灯16和电子罗盘17，以及控制单元中的采集模块21和传输模块23均相连。

应当说明的是，水下机器人L在充满水的隧洞中以预定的恒定速度行驶。

在本发明实施例中，三维全景成像声纳11工作频率为2.55MHz，扫描范围为1至30米，且该三维全景成像声纳11通过3D扫描可以生成高分辨率、360度全范围的3D数据，精确地获得隧洞内部概貌等测量数据，并可以提供工程和测量地图，可成隧洞内部洞壁的高分辨率图像。同时，该三维全景成像声纳11接收由隧洞外部的主控装置M下发并经控制单元2中的采集模块21转换的指令，实现声纳扫描的开启和关闭。

如图3所示，三维全景成像声纳扫描隧洞内壁时，根据两个不同时段的回波信号，计算得出海生物表面的平均半径与隧洞水泥表面的平均半径，两者相减即得出海生物的生长平均厚度，通过大量的声纳点云数据参与运算，将计算误差降低在合理范围内，最终得出较为精确的海生物生长情况。

在本发明实施例中，云台12通过限位开关实现俯仰和回转两个自由度旋转；其中，俯仰方向转动范围为0°至360°，水平方向转动范围为0°至350°。此时，水下高清全景摄像机13采用可变焦彩色摄像机，该可变焦彩色摄像机的分辨率为600电视线，灵敏度为2lux，且配备10倍变焦镜头，可以自动或者远程调焦，前方照明灯15的功率为100W。

在一个实施例中，前方照明灯15有两个，按照上下位置安装在云台12的左侧，水下高清全景摄像机13安装在云台12的右侧。

在本发明实施例中，水下后视高清摄像机14采用分辨率为550线的定焦镜头，后方照明灯16有两个，采用功率为20W的LED灯。

在本发明实施例中，采集模块21包括以太网交换机和与以太网交换机相连且用于数据采集控制及处理的PCI104计算机，该PCI104计算机采集各传感器（如三维全景成像声纳11、水下高清全景摄像机13、水下后视高清摄像机14、及电子罗盘17）的探测数据；传输模块23为光端机。

本发明实施例中的核电站取水隧洞水下成像检测装置的工作原理为：通过隧洞外部的主控装置M下发指令，控制水下机器人L在充满水的隧洞中以恒定的速度前行，控制开启水下高清全景摄像机13和水下后视高清摄像机14采集隧洞洞壁的高清图像，控制三维全景声纳11扫描洞壁特征并形成3D点云图，以及控制开启电子罗盘17获取水下机器人L与隧洞的相对位置关系，并进一步纠正水下机器人L在隧洞内的绝对位置。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例中的核电站取水隧洞水下成像检测装置综合了视频检测与声纳检测两种检测方式，通过水下摄像系统与照明系统采集隧洞表面高清图像，并结合水下三维全景成像声呐系统检测结果，实现对隧洞结构的全面检查，克服了隧洞内水流速大，水流扰动对摄像机清晰成像的干扰性，实现对水下图像采集的自适应去模糊处理及图像增强，从而达到实现取水隧洞高流速下海生物、沉沙、淤泥及其它异物特征信息采集的目的，具有检测范围广、高抗干扰性等特点。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。