[发明专利]一种适用于激流环境下的水下地形自动探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种适用于激流环境下的水下地形自动探测装置。本装置采用半潜式设计，在激流中漂流前进过程中，使用DGPS（Difference Global Positioning System）系统和超声波测深系统来探测河流的水下地形，同时利用传感器检测河流的常规水质指标。属于水下地形测量设备技术领域。

背景技术

为了指导水利工程建设、河流湖泊资源开发、防洪减灾等，在各种水工程实施之前，水下地形测量、水下地形图的绘制是必须的准备工作。目前，关于水下地形测量的方法已经有了很多，大体原理是利用定位系统获取空间坐标数据，利用测深仪获取水下每点的高程数据，将二者结合即可完成水下地形的测量。利用此原理，结合不同类型的定位系统和测深仪器的各种水下地形测量装置也一一出现。囿于设计思路和仪器限制，现阶段的水下地形测量装置大部分都只能在水流平缓、水面平静的河流、湖泊或者水库应用，但是，一些特殊的水利工程建设、资源开发、防洪减灾等任务需要在水流湍急的河段展开，这就需要一种新型的适用于激流环境下的水下地形测量装置。

发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种适用于激流环境下的水下地形自动探测装置，它是一种自主航行的、能在激流环境下测量水下地形并兼具水质检测功能的自动装置，以填补在激流环境下水下地形测量方面的空白，为河流、湖泊激流环境下水利工程建设、河流资源开发、防洪减灾等活动提供必要的前期基础资料。随着测绘技术的高速发展，利用3S技术和水体测深技术来测量水下地形的技术已经十分成熟。目前，大部分的水下地形测量依靠舰船测量，将测量装备安装在舰船上，人工操纵舰船航行同时探测水下地形；能够脱离人工操纵，实现自主水下地形测量的装置比较少，能在激流环境下测量水下地形的装置则还没有开发出来。出于节约资源的考虑和特殊环境下水工程建设的需要，水下地形测绘对能够自主航行的、在激流环境下工作的水下地形测量装置需求越来越迫切。

2、技术方案：本发明一种适用于激流环境下的水下地形自动探测装置，它包括主体、平衡翼、激光测距仪、传感器、超声波测深仪、GPS流动站、GPS基准站、标尺、舵、计算机芯片、数据存储单元、LCD显示屏和电池。它们之间的位置连接关系是：平衡翼、激光测距仪的发射器与接收器和传感器的探头位于主体两侧，LCD显示屏安装于主体上部，用来显示激光测距仪、超声波测深仪、传感器和GPS流动站的数据信息；舵位于主体尾部，计算机芯片确定该装置位置后，将信息转化为电信号，控制位于主体尾部的舵运动，从而改变装置航线；激光测距仪、超声波测深仪、传感器、数据存储单元、电池与计算机芯片密封于主体的工作舱中，GPS流动站安装在主体的工作舱内，GPS流动站天线位于主体上部，用防水材料包裹；GPS基准站放置于岸上空地，防止信号和通讯受到干扰；超声波测深仪的换能器安装在主体外部底面，向水底发射超声波；标尺在GPS流动站天线外部，标尺上刻度代表的意义是从换能器底部到水面的距离。

所述主体的制作材料是聚氯乙烯（PVC），形状为梭形，纵向剖面为倒三角形，宽部朝上，尖部朝下。主体内部分为两部分：下部是工作舱，采用静态密封，用来安置各种仪器设备、数据存储单元、计算机芯片等模块；上部是浮力舱，内部有充气气囊，气囊体积大小可以通过充气阀调节，这样控制浮力舱内气囊的体积大小就可以控制整个装置的重心位置，以控制装置在水中的位置。

所述平衡翼的制作材料是聚氯乙烯（PVC），形状是弧形。平衡翼焊接在主体靠近前进方向的前端，方向垂直于水平面，有预定的弧度，可以用来保持该装置在水中的运动方向同时提供装置前进的动力。

所述激光测距仪采用改进的手持激光测距仪。将手持激光测距仪的外壳去掉，分离出仪器主要部分、激光发射器与接收器、主板、LCD显示、电源。将仪器上述部分固定于装置主体中，静态密封；激光测距仪的激光发射器与接收器透过主体两侧的小孔穿出，激光发射器不断向两侧发射激光，激光照射到河岸后反射，接收器接收反射的激光，小孔位于主体两侧中部，孔隙处用橡胶密封，防止渗水；其主板与装置的计算机芯片连接，实现装置位置的确定和控制；去除自带的电源和LCD显示屏，将仪器电源和LCD显示屏线路与装置的电源盒LCD显示屏连接。