一種可應用於水面和水下的測量考察裝置的製作方法

2023-10-05 00:58:09 1

專利名稱：一種可應用於水面和水下的測量考察裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及水體及其環境的測量考察裝置，特別是涉及一種結構簡單、操作容易、 功能靈活、偵測範圍大的可應用於水面和水下的測量考察裝置。
背景技術：
有很多工作需要對水下的事物或環境進行考察、檢査或測量，比如對水庫大壩、 河流堤防或橋梁船隻的水下部分的定期檢查，對湖泊、河流、海灣等水體的水質檢驗， 對化汙池、排汙口等處的環保監督，對魚塘、水田的養分監控，對沼澤、溼地、灘涂 的環境或生態考察等。然而現有的技術往往不能滿足需要。傳統上，大部分上述的工 作是由人工作業完成。需要準備船隻，選點採樣，導致效率低，速度慢，費工費時。 而另外很多水下作業則需要潛水員，不僅成本高昂，而且十分危險。為了對深水地帶進行考察，人們發展出了線控水下航行器(R0V)和自治水下航行 器(AUV)，但它們往往價格高昂，結構複雜，需要培訓專門人員進行操作。而且水下 航行器只能對深水地區進行探測，對淺水區或地形複雜的地區如沼澤、溼地、溪流、 魚塘、水田、半冰凍區等處常常是無能為力。同時，線控水下航行器(ROV)受遙控線 長度的限制，所能測量範圍有限；而由於水對電磁波的強衰減作用，自治水下航行器 (AUV)—般無法與操作人員做到實時互動。另一個現有的水質監測辦法是設置固定監測點，此方法是先選取樣本點，再設立 浮標或監測站，然後安置測量儀器，根據事先設置定時向控制臺發送儀器測量結果。 而測量儀器安裝好之後，很難隨環境的變化而改變；比如，水位的上升下降或棑汙口 位置的改變等；同時，每套監測儀器只能測一個位置，難以獲取全面的信息，若是擴 大樣本點數量，每個樣本點都要設置一套儀器，則成本將會是天文數字。另外，若是 需要更改監測指標，則又需很大的人力物力來更換探測頭。發明內容本發明的目的是提供一種結構簡單、操作容易、偵測範圍大的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其可以適應長時間在各種水文條件下實時獲取水質、生態、環境 或其它資料。為實現上述目的，本發明採取技術方案 一種可應用於水面和水下的測量考察裝 置，它包括有 一船體，該船體的後部設置有至少一組推進裝置；至少一組機載傳感 器，其包括船體狀態傳感器和外界狀態傳感器，其設置在所述船體內或船體四周；--探測頭吊放裝置，其設置,所述船體之內或之外； 一探測頭，其與探測頭吊放裝置連 接； 一控制裝置，其分別與所述推進裝置、探測頭吊放裝置、探測頭以及機載傳感器 連接； 一遠程遙控裝置，其與所述控制裝置無線連接。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述船體為雙體船，每個船體後 部各設置有一組推進裝置，該推進裝置包括有一電機以及一設置在電機輸出端的螺旋 槳。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述探測頭吊放裝置包括有一纜 車、 一支架以及設置在支架上的一滑輪。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述船體的底部加裝有履帶。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述的外界狀態傳感器為攝像裝 置，所述船體的前部和底部各設置有一攝像裝置，該攝像裝置四周還設置有光源。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述船體為單體船，船體後部設 置有至少一組推進裝置，該推進裝置包括有一電機以及一設置在電機輸出端的螺旋 槳。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述船體中部設置有一與船體底 部貫通的探測頭容置部，所述探測頭設置在所述探測頭容置部內。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述船體的頂部設置有太陽能板。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述的外界狀態傳感器為攝像裝 置，所述船體的前部和底部各設置有一攝像裝置，該攝像裝置四周還設置有光源。上述的可應用於水面和水下的測量考察裝置中，所述的探測頭包括有一呈套型圓 柱狀的承載本體，其內部容置有水下探測器，該承載本體的外圓的四周分別連接設置 有四個電機，各電機的輸出部分別連接一螺旋槳。而各電機與螺旋槳相反的一端分別 設置有一照明裝置、 一壓力表、 一水下攝像頭以及一緊急上浮裝置。 本發明由於採取以上設計，其具有以下優點1、 與傳統人工或水下航行器相比，本發明在一定深度內可以看到探測儀器在水 下的動作，可以使操縱和結果都更精確。2、 與人工相比，本發明效率高，速度快，現有樣品與人工檢測同一個樣本水域 效率提高二十多倍，並還有進一步提高的空間。3、 與水下航行器相比，本發明易於操作、成本低廉。水下航行器在水下進行三 維空間運動(六個自由度)，並且無明顯參照物，容易失去方向感，但水質混濁時， 尤其如此。而本發明把運動分解成水面主體的二維平面運動(三個自由度)、纜繩的 下降運動(一個自由度)和水下探測頭的微動(零到六個自由度不等)，而每一個分 解的動作都容易達成，因此操作起來非常容易，即使是初次接觸本發明的人，也可以 很快掌握。4、 與現有水下航行器相比，本發明真正地實現了實時通訊。由於水對無線電波 的削弱作用，無線電波在水下衰減得很快，基本與可見光同步，所以傳統的水下航行 器要麼需要通過電纜遙控，要麼由機載計算機自動控制，其很難實現真正的實時通訊。 本發明與上述兩種當前技術不同，本發明的主體總是浮在水面上，只是把探測頭放到 水下，因此它雖然同樣對水下進行探測，卻仍能與用戶進行實時遠程通訊，5、 與固定式浮標或監測站相比，毋需架設臺站裝置，同時只需一套測量儀器即 可測量很多樣本點，還可以根據需要方便地調整或更換探測頭。6、 本發明與傳統技術相比，更適合在繁忙水域，淺水、灘涂、沼澤等複雜水域，水田、魚塘、溪流、半冰凍區等水陸交替區域或者石油洩漏、火災等危險地帶進行r作；另外，還可以對某些地區進行長時間監控，以及自動日常巡邏檢測等等。7、 與現有的許多水下航行器相比，本發明可以通過一個探測頭承載本體及連接 裝置連接各種已有的通用水下測量設備，而不必使用航行器專用的測量儀器，從而節 省採購新儀器的成本。8、 與水下航行器相比，本發明的主體總是浮在水面上，因此可以採用電池以外的動力，比如內燃機、太陽能、風力等，續航能力強，可以長時間作業而不用擔心動 力不足的問題。另外還可以輕易加裝額外動力而不必擔心浮力、密封、壓力等問題-.


圖1本發明的一種實施例的外觀示意2本發明內部構造示意3本發明工作狀態示意4本發明另一種實施方式的外觀示意5本發明在淺水或沼澤灘涂上的工作狀態示意6本發明中探測頭的結構示意7本發明對堤壩進行檢査時的工作狀態示意8本發明中遠程遙控臺一種實施例的示意圖。
具體實施方式
如圖1 圖8所示，為本發明所提供的一種可應用於水面和水下的測量考察裝置， 其中包括一船體l，船體1設置有至少一組推進裝置2;至少一個機載傳感器3，其包括船體狀態傳感器和外界狀態傳感器，其設置在船 體l內或船體l四周；一探測頭吊放裝置4，其設置在船體l之內或之外； 一探測頭5，其與探測頭吊放裝置4連接；一控制裝置6，其分別與推進裝置2、探測頭吊放裝置4、探測頭5以及機載傳感 器3連接； 一般來說，控制裝置6隻要是在一個防水的空間內即可，理論上它可以放在船體的任意一個方便的部位，而圖2中所示的位置，可以為一實施例；一遠程遙控裝置7 (如圖8所示)，其與控制裝置6無線連接。 在具體實施的時候，船體1既可以是單體船如圖1所示，也可以是雙體船如圖4 所示，或其它形狀。單體船船體靈活，雙體船抗浪性強。無論何種船型，船體內可以 隔出獨立的水密艙，既保證了船體裡電子設備的安全，又可在個別艙室進水時不致沉 沒。另外，艙室內還可以用泡沫塑料等浮力材料來填充空間，以保證即使船隻進水也 不會沉沒。以單體船為例，配合圖1、圖2所示，船體1後部設置有兩組水上推進裝置2， 該推進裝置2包括有一動力裝置21以及一設置在動力輸出端的螺旋槳22。當然，上 述的船體1也可以是雙體船(如圖4)或氣墊船、水翼船等。動力裝置可以是一個電
機和減速器，也可以是一個調速電機和控制電路。而推進裝置還可以是非傳統形式如 水流噴射器、鰭狀槳、風扇推進器等。另外，為了從普通岸邊下水，以及應對淺水如 灘涂或溪流等，可以在船體1的底部加裝陸地行進裝置如履帶11、輪子、或爬行裝置-該陸地行進裝置既可以加裝在雙體船的底部，也可以加裝在單體船的底部。上述的探測頭吊放裝置4，具體來說可以是一吊車或纜車41，若需要檢測水面情況，它還可以包括一支架42以及設置在支架上的一滑輪43。以圖4、圖7所示的實 施例為例，通過纜車41、支架42以及滑輪43的配合，就可以控制探測頭5吊在水面 上或下放到水下，根據需要也可以是僅僅頭部浸在水裡，或是下沉到水下幾米，幾十 米甚至幾百上千米。在本發明中，所述的探測頭5具體包括有一呈套型圓柱狀的承載本體51，其用來 來承載水下探測器52，該承載本體51的外圓的四周分別連接設置有四個電機53、 5-4、 55、 56，各電機的輸出部分別連接一螺旋槳57。而各電機與螺旋槳57相反的一端分 別設置有一照明裝置531、 一壓力表(深度儀)541、 一水下攝像頭551、和緊急上浮 裝置561 (或其它傳感器等)。上述實施例中的單體船和雙體船的區別在於，單體船在船體l中部設置有一與船 體底部貫通的探測頭容置部12 (配合圖l、圖2所示)，上述的探測頭5便可以設置 在探測頭容置部12內如圖3所示，而吊放裝置則設置在其附近(圖中未示)，在使 用的時候，探測頭5可以直接從船體底部由吊放裝置吊放進入到水中。雙體船則把吊 放裝置4放置在船中部留空部分(配合圖4、圖6所示)，並可根據需要延伸到船頭 或船尾之外。上述的機載傳感器3，具體可以為包括船體狀態傳感器和外界狀態傳感器，其中 船體狀態傳感器可以是GPS全球定位系統、DGPS差分定位系統、指南針、深度聲納、 電力指示等，而外界狀態傳感器可以是如攝像頭、溫度計、風向儀、或者是空氣品質 檢測儀等。在本實施例中，所述的外界狀態傳感器為攝像裝置31，並且船體的前部和 底部各設置有一攝像裝置31，該攝像裝置四周還設置有光源32。上述的控制裝置，具體來說就是一個計算機內核和周圍附件。這個內核可以是通 用計算機如臺式計算機或可攜式計算機或其主版，也可以是工業計算機或特種計算機 如MiniITX、PC102、 AppleMini等，還可以是嵌入式計算機如Palm PC、 PK'、 BasicStamp、 Motorola 6800等，還可以是特製專用晶片。附件可以包括無線信號或
數據傳輸裝置、外接存儲設備、信號放大和模數轉換裝置、修改程序或上下載數據用 的接口等。其中無線傳輸裝置可以是無線數據機(Wireless Modem)、無線廣播頻段(Radio Frequency),也可以是海事超高頻(Ultra High Frequency)或是衛星通訊 (Satellite Communication)。控制裝置可以對探測頭和各種機載傳感器收集的信息進行處理，或者根據事先輸 入的程序產生控制信號，或者馬上傳送到遠程遙控處並遠程遙控接收控制信號，或者 二者兼有。同時，控制裝置還把這些控制信號傳到動力裝置，比如驅動機體的進退和 轉向，吊放裝置的上下、傳感器的開關等。本發明的動力可以是電池23 (如乾電池、蓄電池、太陽能電池或燃料電池)或是 內燃機(如汽油發動機或柴油發電機)加電池。對於前者，所有的裝置如驅動、吊放、 控制等裝置均使用電力。而對於後者，則是有些裝置如驅動裝置等使用內燃機以取得 較大功率，而其它部分採用電力。另外，上述的船體l的頂部還可以設置有太陽能板 (圖中未顯示)，使用太陽能不但節約能源，而且更加環保。上述的遠程遙控裝置7，具體如圖8所示，它包括控制主機，無線通訊裝置，和 人機界面。簡單的控制主機進行純人工遙控，只需聲像和數據顯示即可。而高級的控 制主機以電子計算機為核心，可以實施智能控制。下面利用附圖具體介紹一下本發明的各種實施例。如圖1所示，本發明外形採用單體船型l無履帶。根據需要，可在船頂鋪裝太陽 能板2以延長作業時間。船前和底部各有一個攝像頭31，可以同時觀察水面和水下情 況。攝像頭本身可以左右和上下轉動並變焦，以適合觀察水面上下和四周的環境，並 可用來觀察探測頭和載體的工作情況。為適合夜間或水下觀察，攝像頭周圍可以加裝 可見光源、紅外光源或二者的混合，而攝像頭本身的工作頻譜也可以擴展到包括可見 光和紅外光。為加強水密性和減少阻力，在攝像頭外面可以加裝一個透明外罩。船體 1中部設置有一與船體底部貫通的探測頭容置部12，在使用的時候，探測頭5"T以直 接從船體底部由吊放裝置吊放進入到水中。而水下攝像頭則可以用來在觀察環境的同 時監視探測頭和吊放裝置的工作情況。圖2展示了前述單體船型的一種內部結構。它可以分為兩個水密艙。其中一個水密艙放置主要的控制裝置(控制晶片、無線發射接收裝置等)和動力裝置(充電電池、 充電電路等)，而另一個水密艙放置吊放裝置和其它設備。當然，水密艙的數目可以
根據需要來調整。同時，水密艙內的空間可以填充泡沫塑料或其它浮力材料。圖3描述了上述單體船的工作狀態。本發明在水面上遊弋，螺旋槳來推進或轉向。 前視攝像頭31的透明外罩正好處在水際線上，這樣前視攝像頭就可以調整看水面之上或/和之下前方的景物。而下視攝像頭可以觀察船體正下方的生態(如水生動植物) 和環境(如水底地形的起伏、水下沉積物、泥沙堆積、沉船等)，同時也可以觀察探 測頭的工作狀況。而吊放系統則可以根據觀察到的情況隨時調整纜線的長度來使探測 頭處於觀測或檢測的最佳位置。如圖4所示是一種雙體船型並加裝履帶的水陸兩棲型實施例。前視攝像頭可以是 一個或兩個。若是一個則與前述單體船的攝像頭設置相同，若是兩個則可以獲得立體 圖像並判斷目標的遠近以更方便的控制船體的行動和對障礙物的避讓。下視攝像頭與 前視攝像頭類似，也可以是一個或兩個。其中吊放裝置中的纜車放在兩個船體的中間 位置，它通過一個支架和滑輪結構可以把探測頭與其載體下放或吊起到水下指定深 度。在陸上行駛時，探測頭被拉到遠離地面的高度以防被碰傷。支架和滑輪放在纜車 的前面或後面均可。當放在船體的後部時，可以加裝一個後視攝像頭來觀察探測頭在 水面附近的工作狀況。放在前面時，直接使用前視攝像頭即可，但也可以加裝一個專 用攝像頭。圖5介紹了上述水陸兩棲型在淺水或沼澤灘涂等地的工作狀態。在水深足夠船身 能夠浮起時，本實施例與圖3中所介紹的工作狀態相同。而當水深較淺時，履帶附著 在水底地面上並驅動進退或轉向，而同時螺旋槳也輔助推進。如圖6所示是本發明中探測頭的一種實施例。它是加強型主動式探測頭載體的聯 接器。其具體包括有一呈套型圓柱狀的承載本體51，其用來來承載水下探測器52， 該本體51的外圓的四周分別連接設置有四個電機53、 54、 55、 56，各電機的輸出部 分別連接一螺旋槳57。而各電機與螺旋槳相反的一端分別設置有一照明裝置53i.、 壓力表(深度儀)541、 一水下攝像頭551、和一緊急上浮氣囊561。緊急上浮氣囊內 裝有氣體產生裝置，當纜線被切斷而使載體失去動力和信號時，氣囊內的化學藥品與 水相混合產生氣體，漲開氣囊，從而把載體和探測頭帶到水面以方便回收。當然，卜. 述幾個裝置可以根據任務需要改變配置。圖7描繪了本發明中對堤壩進行檢查時的工作狀態。此時載體中的水下傳感器可 以是防水攝像頭來對堤壩的外部進行目視檢査或是聲納或其它設備對內部隱藏的裂
縫或其它隱患進行探傷。船體在水面上運動帶動探測頭進行大範圍的覆蓋，而主動式探測頭載體則在水下小幅度的改變位置和指向。二者結合可以獲得最佳的觀測方位和 角度。圖8是一個野外用遠程遙控裝置的實施例。它包括一個可以打開的外殼(底殼80 和上蓋81)，內附電池(圖中未示)。其中內部主要部位是一個可攜式計算機70或 其它數字處理系統，計算機屏幕71可以為強對比度型適合在日光下使用，也可以在 上蓋處設置一擋板以遮擋太陽光。在計算機旁邊，設置一無線數據接收發射系統72 (包括一可翻轉的天線73),用以和作業系統交換信息，來接收數據並發射控制信號 或任務指示。這個無線數據接收發射系統72可以是無線數據機(Wireless Modem),廣播頻率(Radio Frequency)，蜂窩通訊系統(CDMA, GPRA, GSM等)，也可 以是也可以是海事超高頻(UHF)或是衛星通訊(Satellite)。當帶寬不足以支持船載 聲像訊號的傳輸時，可以是用一個單獨的無線聲像接收系統74。為方便遠程實時遙控 操縱(Tele-operating),在控制臺上安裝有一個遊戲操縱杆75，而計算機屏幕也可 以是觸摸式顯示屏。在上蓋顯眼的地方安裝有警告燈82，同時，在底殼一側還可以設 置一個儲物槽83來存放雜物或必需的工具。本發明由於具有上述的結構，因此可以完成下述的工作生態觀察、水文調査和水質監測。對於內陸水面和近海水面如湖泊、水庫、河流、 灘涂、海灣等水域，每隔一段時間就應該進行一次水質調查和水中生物研究並常年定 點跟蹤。本發明可以低成本低人力地對這些地方進行快速大範圍的普查或常年的跟蹤 調查。對工廠或農場的排汙點進行監察。化工廠、油田、印染廠、造紙廠、汙水處理廠、 發電廠、洗礦廠、養殖場等的汙水往往對各種水系汙染嚴重。現有的定點採樣方法， 成本高，準確度低，容易被弄虛作假，而本發明可以靈活，隱蔽，方便地進行環保督察。水利工程安全檢査。水庫大壩與河流堤防的水下裂縫或孔洞對安全構成極大隱患 卻難以在陸上發現。而只要裝上水下攝像機或水下聲納，則本發明可以常年對大壩與 堤防的水下部分進行目視或者結構檢查，而無需請潛水員進行危險的水下作業或排空 水庫進行檢查。港口碼頭安全。本發明可以在港口河道等地方對橋墩、碼頭、輪船的水下部分和
河床上的沉積物進行檢查，以保證航道的疏通和建築物與過往船隻人員的安全。
城鎮水塔、樓房自備水箱和下水道的檢查與清理。這項用途與廣大城鎮居民的健
康生活息息相關，但現在除了人工檢査外沒有太多的好辦法。而在每個水塔、水箱和
每一定長度的下水道裡安置一個特製小型的本發明則可以隨時監測水質。
農業與養殖業。本發明可以輕鬆地穿梭在水田、魚塘和水庫網箱之間，對肥料的
多少，水質的好壞，作物的生長或魚群的生態隨時進行檢查。
警政國防搶險救災。公安、海關、緝私、國防等部門經常需要進行水下作業，使
用本發明可以減少不必要的人工潛水，還可以在有水災、礦難、沉船時去到危險的地方。
生態教育研究與水下考古。大中小學的學生可以通過網路利用本發明中水上作業 裝置的攝像頭對各地的生態進行觀察而不用進行昂貴的旅行。同時各個大學、研究所 可以用本發明對種水體、溼地進行或水下古蹟進行研究而不必擔心破壞生態或驚動 野生動物。
娛樂探險。各種水上娛樂場所可以用本發明設立水下尋寶或水下探險活動，並可 以與潛水、郵輪等一起搭配更增添樂趣。
與現有的對各種水面、水下進行檢測觀察的器具與方法相比，本發明具有下述的 優點
1、 成本低廉、效率高、速度快。與人工相比，本發明檢測同一個樣本水域效率 提高二十多倍，並還有進一步提高的空間。而且本發明可以從岸邊入水，即使沒有船 只或者船隻達不到的地方，也可以工作。相比之下，人工或遙控型水下航行器都需要 有船能到達待檢水域才行，無形中增加了成本。另外，與現有的水下航行器相比，本 發明的耐壓性和水密性要求較低，同時不用擔心水下保持中性浮力的問題，因此造價 可以相對較低。由於主體工作環境保持在水面上，不像水下環境惡劣，因此日常維護 檢修的成本也較低。
2、 實時通訊。由於水對無線電波的削弱作用，無線電波在水下衰減得很快，基 本與可見光同步。傳統的水下航行器要麼需要通過電纜遙控，要麼由機載計算機自動 控制。而前者所能到達的範圍受電纜長度的限制，而且線控水下航行器前進時電纜需 要同步跟隨，受到水的阻力隨長度增加而增大，其總長受到線控水下航行器的推進系 統動力總量的限制。往往電纜需要加長時，螺旋槳電機就要消耗更多的電流，為保i'f
安全，電纜又需要加粗，使總重量增加。對於自治水下航行器，接到任務後潛下水， 則需要過一段時間浮上水面來傳遞信息，接受新指令，或者需要通過昂貴的水下聲納 與水面上的浮標通訊，再由浮標接力聯到用戶，而水下聲納的帶寬也非常有限。
與上述兩種當前技術不同，本發明總是浮在水面上，只是把載體和探測頭放到水 下，因此它雖然同樣對水下進行探測，卻仍能與用戶進行實時遠程通訊，以使用戶隨 時獲得所需要的信息。同時，用戶可以把信息存儲在一個安全的地方，即使本發明的 水上作業系統由於各種原因損壞或丟失，更重要的數據信息卻不會丟失而仍能得以保 存。另外，由於能夠進行實時遠程通訊，遠程控制臺所用的計算機功能可以非常強大， 並可以和資料庫聯網及時分析所獲得的數據資料，隨時控制本發明的水上作業系統的 動作，以獲得最佳結果。
3、 精確定位。同樣由於水對無線電波的削弱作用，水下航行器無法獲得GPS信 號，因此往往無法精確測量自身所在的位置。很多時候往往要依靠慣性導航、磁場或 多點聲納來進行導航。但慣性導航和磁場往往不很準確，而多點聲納需要在水面或水 底布置定點聲納的發射或接收裝置，成本高昂，並且不方便。而本發明由於船體總是 浮在水面上，因此可以精確定位。若是使用主動式探測頭載體，則更可以在精確的位 置上採用精確的姿態。
4、 適合繁忙水域。本發明的一大用途是在港口河道等地方對橋墩、碼頭、輪船 的水下部分和河床上的沉積物進行檢查。現有的技術如潛水員或水下航行器等都存在 安全問題。在複雜的水下環境中，潛水員的器具一旦損壞，則有生命危險。另外，潛 水員費用高昂，根據作業條例，潛水員一般需要至少兩個人同時下水。若是使用水下 航行器，在繁忙的水域不易被往來船隻發現，容易被撞到。而本發明的船體總是處在 水面上，可以採用警告裝置如閃光燈、蜂鳴器等提醒來往船隻規避，而本身的水上攝 像頭、水上聲納等也可以及時向控制計算機或用戶提供信息，主動避讓危險。另外， 由於不像水下航行器那樣需要保持中性浮力，可以根據需要在船體周圍加裝減震防護 裝置。這樣即使發生碰撞事故時內部元器件也不會產生致命損害。
5、 適合淺水、灘涂、沼澤、溪流等複雜水域。現有的水下航行器需要一定的水 深才能進行操作，而本發明對水面和水下都可以進行操作。另外，在灘涂、沼澤等復 雜水域，不僅水體深淺不一，而且往往被水草、沙丘、淺灘等分隔開來。不僅已有的 水下航行器無能為力，就是人工檢測也十分困難。而本發明具有水陸兩棲功能，可以
自由往來這些區域，對深水、淺水、溪流甚至水窪都能進行檢測。
6、 易於操作。由於本發明的船體浮於水面上，在遠程遙控時，就像遙控一艘玩 具船一樣容易。而現有的線控水下航行器在水下運動時，並不保持水平，同時所能看 到的四周的環境又十分有限，因此若非經過長時間的培訓和練習，很難把握操作技術。 自治水下航行器需要的編程技術要求則更高。另外，使用現有的水下航行器之前，都 需要專門的船隻或設備把它們帶到深水區。使用之後，又需要從深水區把它們取回。 使用極不方便，在天氣不好時，尤其如此。而本發明可以從岸邊下水，兩棲型更可以 從遠離水面的地方出發，自己下水，工作完成後，自己回到控制臺處，為使用帶來極 大的方便。
7、 適合危險或無人地帶。在許多危險地帶，如半冰凍或者被冰圍的水面，常規 方法很難進入進行檢測或觀察。冰面很薄的時候，對於人員更是危險。而現有的水下 航行器也很難從岸邊進入水下，即使進入也很難到達遠處或者自由航行，而本發明可 以通過履帶在冰面上行走，到達被冰圍住的水域進行工作。另外，在其它危險水域， 如被石油洩漏、化學藥品汙染的地方，火災區等，或是其它不適合人員進入的地帶， 如野生動物保護區、猛獸出沒處、軍事衝突區等，本發明更可以替代人工進行工作或 觀察以防止不必要的人身傷害或對環境的不必要的影響。
8、 長時間監控。對於某些區域，如排放汙口密集的河道，發電廠的冷卻水源， 飲用水取水口附近，往往需要長時間頻繁的檢測。現有技術大多是人工定時採集樣本， 或安放觀測點定點採集。人工方法費時費力，而固定站點不能移動，只能對有限點進 行採樣，水流變化或汙染源變化(如排汙口改址)時需要重新設點。大範圍採樣又需 要增加網點密度，成本代價高昂。若是採用本發明，則可以自動每天定時對多個目標 地點進行檢測，需要改變時只需要修改一下指令即可，如果搭配太陽能電池板，可以 維持本發明在水中長時間作業而不必擔心能源耗盡問題。與人工方法比，省時省力， 而與固定站點比成本低，使用方便靈活。
9、 適應自動日常巡邏檢測。對於水庫大壩、河道堤防，水下部分需要常年巡視 來保證安全。現有的枯水期或排空水庫檢查的辦法代價高昂，還只能在有限的時段進 行，潛水員下水檢查的辦法對於廣大中小型水庫和普通堤防來說不太現實。現有的遙 控型水下航行器需要人工操作，很難進行日常巡邏檢測，自動型水下航行器不能進行 實時通訊，只能每隔一段時間浮上水面通報一次情況。而本發明卻可以自動巡邏，有
異常情況則可以即時通報，為排除安全隱患，保護人民生命財產做出貢獻。
10、 安全性好。由於總是浮在水面上，並可以填充浮力材料，因此即使失去動力， 本發明也可以停留在水面上等待救援。而普通的水下航行器則很可能沉下水底。同時， 失去動力後，本發明的備用電池或太陽能電池還可以接收GPS信號，並發出求救信號. 以方便救援。
11、 對生態環境幹擾小。在觀察野外或水下生態時，人類的出現往往對現有的環 境造成幹擾或對野生動物產生驚嚇，而本發明經過偽裝後，可以長時間地停留在一個 地方供遠方的研究人員進行觀察。同時由於不載人，體積相對較小，更減少了對既存 環境的幹擾或改變。
權利要求
1、一種可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於，它包括有一船體，該船體的後部設置有至少一組推進裝置；至少一組機載傳感器，其包括船體狀態傳感器和外界狀態傳感器，其設置在所述船體內或船體四周；一探測頭吊放裝置，其設置在所述船體之內或之外；一探測頭，其與探測頭吊放裝置連接；一控制裝置，其分別與所述推進裝置、探測頭吊放裝置、探測頭以及機載傳感器連接；一遠程遙控裝置，其與所述控制裝置無線連接。
2、 根據權利要求1所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於 所述船體為雙體船，每個船體後部各設置有一組推進裝置，該推進裝置包括有一電機 以及一設置在電機輸出端的螺旋槳。
3、 根據權利要求2所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於所述探測頭吊放裝置包括有一纜車、 一支架以及設置在支架上的一滑輪。
4、 根據權利要求3所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於: 所述船體的底部加裝有履帶。
5、 根據權利要求4所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於 所述的外界狀態傳感器為攝像裝置，所述船體的前部和底部各設置有一攝像裝置，該 攝像裝置四周還設置有光源。
6、 根據權利要求1所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於所述船體為單體船，船體後部各設置有至少一組推進裝置，該推進裝置包括有一電機 以及一設置在電機輸出端的螺旋槳。
7、 根據權利要求6所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於所述船體中部設置有一與船體底部貫通的探測頭容置部，所述探測頭設置在所述探測 頭容置部內。
8、 根據權利要求7所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在於所述船體的頂部設置有太陽能板。
9、 根據權利要求8所述的可應用於水面和水下的測量考察裝置，其特徵在千 所述的外界狀態傳感器為攝像裝置，所述船體的前部和底部各設置有一攝像裝置，該 攝像裝置四周還設置有光源。
10、 根據權利要求1至9任一權利要求所述的可應用於水面和水下的測量考察裝 置，其特徵在於所述的探測頭包括有一呈套型圓柱狀的承載本體，其內部容置有水 下探測器，該承載本體的外圓的四周分別連接設置有四個電機，各電機的輸出部分別 連接一螺旋槳。而各電機與螺旋槳相反的一端分別設置有一照明裝置、 一壓力表、--水下攝像頭以及一緊急上浮裝置。
全文摘要
本發明公開了一種可應用於水面和水下的測量考察裝置，它包括有一船體，該船體的後部設置有至少一組推進裝置；至少一組機載傳感器，其包括船體狀態傳感器和外界狀態傳感器，其設置在所述船體內或船體四周；一探測頭吊放裝置，其設置在所述船體之內或之外；一探測頭，其與探測頭吊放裝置連接；一控制裝置，其分別與所述推進裝置、探測頭吊放裝置、探測頭以及機載傳感器連接；一遠程遙控裝置，其與所述控制裝置無線連接。本發明結構簡單、操作容易、偵測範圍大，其可以適應長時間在各種水文條件下實時獲取水質或生態資料。
文檔編號B63B35/00GK101164828SQ20061011383
公開日2008年4月23日 申請日期2006年10月18日 優先權日2006年10月18日
發明者洪 張 申請人:洪 張