ПОДВОДНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к телевизионным системам исследования подводной среды и может быть использована для подводных съемок, обеспечения наблюдения, визуального контроля и управления с поверхности параметрами подводной видеосъемки и действиями работающего под водой водолаза в процессе осуществления подводно-технических или диагностических работ на глубине под водой.
Видеоблок для наблюдения подводной обстановки, содержащий выполненный из стекла сферической формы иллюминатор, прочный корпус с фланцем, телевизионную камеру с вариообъективом, расположенные внутри корпуса, который герметично сочленен с иллюминатором, причем телевизионная камера установлена в электромеханическом устройстве сканирования по азимуту и углу места, а иллюминатор соединен с прочным корпусом посредством переходного кольца, материал которого имеет коэффициент расширения, равный коэффициенту расширения стекла, из которого изготовлен (см. патент РФ №17738, G02B 23/16, 2001).
Недостатками данного устройства являются его низкие функциональные возможности, обусловленные низкой эффективностью управления подводно-техническими работами и контроля за работой водолазов под водой, а также низкими надежностью и достоверностью полученной при подводных съемках информации.
Также известно устройство для обнаружения и отслеживания металлосодержащего протяженного подводного объекта с борта подводной поисковой установки, которая содержит блок управления, два излучателя электромагнитного поля, каждый из которых выполнен в виде двух возбуждающих токовых электродов, установленных в носовой и кормовой частях подводной поисковой установки, два приемника электромагнитного поля в виде четырех приемных электродов. Возбуждающие токовые
электроды расположены в горизонтальной плоскости подводной поисковой установки таким образом, что образуемые ими два электрических диполя повернуты в разные стороны относительно продольной вертикальной осевой плоскости подводной поисковой установки на одинаковый угол. Приемные электроды расположены на подводной поисковой установке так, что образуемые ими два приемных диполя повернуты в разные стороны относительно поперечной вертикальной осевой плоскости поисковой подводной установки, возбуждающие электроды подключены к выходам блока управления. Приемные электроды подключены на входы блока управления. Приемные электроды каждого приемного диполя устанавливаются на поисковой установке в местах, где потенциал электромагнитного поля, излучаемого соответствующим электрическим диполем, близок к нулевому значению. Конкретное место расположения приемных электродов каждого приемного диполя на поверхности корпуса поисковой установки определяется как геометрическое место точек, образуемое серединами отрезков линий пересечения поверхности корпуса поисковой установки плоскостью, проходящей через оба полюса соответствующего излучающего электрического диполя, при ее повороте относительно оси этого диполя, причем концами отрезков линий пересечения являются полюса излучающего электрического диполя (см. патент РФ на изобретение №2280268, кл. G01V 3/08, 2006).
Недостатками данного устройства также являются его низкие функциональные возможности, обусловленные низкой эффективностью управления подводно-техническими работами и контроля за работой водолазов под водой, а также низкими надежностью и достоверностью полученной при подводных съемках информации.
Технический результат, на достижение которого направлена данная подводная телевизионная система управления, заключается в повышении эффективности управления подводно-техническими работами и контроля
за работой водолазов под водой и повышении надежности и достоверности полученной при подводных съемках информации.
Таким образом, данный технический результат достигается за счет того, что подводная телевизионная система управления содержит размещенные под водой, по меньшей мере, один переносной установленный в герметичном боксе узел видеокамеры и закрепленную на шлеме водолазного костюма и расположенную в герметичном боксе видеокамеру, источники света в герметичном исполнении, которые смонтированы непосредственно на видеокамере и, по меньшей мере, одном узле видеокамеры для освещения объекта видеосъемки, расположенные над водой блок управления, монитор, блоки питания источника света, блок связи с водолазом, блок видео-аудио записи, блок питания системы, аккумулятор и блок заряда аккумулятора, при этом блок управления, соединенный выходом с первым выводом первой группы контактов первого переключателя режимов, первый вывод второй группы контактов которого подключен к первому входу монитора, второй и третий выводы первой группы контактов первого переключателя режимов связаны с первыми входами, по меньшей мере, одного узла видеокамеры и видеокамеры, выходы которых соединены со вторым и третьим выводами второй группы контактов первого переключателя режимов и первым и вторым выводами второго переключателя режимов, третий вывод которого подключен к первому входу блока видео-аудио записи, выход блока связи с водолазом соединен со вторыми входами, по меньшей мере, одного узла видеокамеры и видеокамеры и вторым входом блока видео-аудио записи, первые входы блока питания системы, блоков питания источника света и вход блока заряда аккумулятора соединены с электросетью, выход блока заряда аккумулятора через аккумулятор подключен ко второму входу блока питания системы, который первым выходом соединен с третьими входами, по меньшей мере, одного узла видеокамеры и видеокамеры, а вторым выходом связан с третьим входом блока видео-аудио записи, вторым
входом монитора, входами блока управления и блока связи с водолазом, причем третий вход блока питания системы подключен к автономному питанию системы, вторые входы блоков питания источника света соединены с автономным питанием светильников, при этом выходы блоков питания источника света связаны со входами соответствующих источников света, а выходы блока видео-аудио записи соединены с информационными входами монитора.
Кроме того, по меньшей мере, один узел видеокамеры имеет блок цифровой обработки данных, первый вход которого является первым входом, по меньшей мере, одного узла видеокамеры, блок контроля влажности внутри бокса, соединенный выходом со вторым входом блока цифровой обработки данных, подключенного первым выходом к первому входу дополнительного монитора, а вторым выходом к управляющему входу видеокамеры указанного узла с носителем информации на жестком диске, который первым и вторым выходами соединен, соответственно, с первым и вторым входами блока стабилизации электропитания, связанного первым и вторым выходами, соответственно, со вторым и третьим входами дополнительного монитора, блок аудиозаписи, вход которого является вторым входом, по меньшей мере, одного узла видеокамеры, третьим входом которого является третий вход блока стабилизации электропитания, при этом третий выход блока стабилизации электропитания является выходом, по меньшей мере, одного узла видеокамеры.
Кроме того, блок связи с водолазом снабжен динамиком и микрофоном и выполнен с возможностью подключения гарнитуры для связи с оператором, а также за счет того, что блок связи с водолазом выполнен с возможностью регулирования громкости связи оператора и водолаза.
Кроме того, блок связи с водолазом выполнен с возможностью формирования линий симплексной и дуплексной связи и с возможностью подключения микрофона и телефонов водолаза.
Данный технический результат достигается также за счет того, что блок питания источника света выполнен с возможностью регулирования яркости источника света, и за счет того, что монитор выполнен с возможностью воспроизведения и передачи любой аудио и видео информации, используемой для функционирования данной телевизионной системы управления, а также за счет того, что дополнительный монитор установлен на задней крышке герметичного бокса узла видеокамеры и за счет того, что, по меньшей мере, один узел видеокамеры имеет блок внешнего управления видеокамерой, выход которого соединен с управляющим входом видеокамеры указанного узла с носителей информации на жестком диске.
Кроме того, микрофон видеокамеры с носителем информации на жестком диске выполнен с возможностью регистрации звуковых сигналов, поступающих с динамика, установленного в блок аудиозаписи.
Кроме того, по меньшей мере, один узел видеокамеры имеет герморазъем, закрепленный на задней крышке бокса, причем контакты герморазъема соединены с первым, вторым и третьим входами и выходом, по меньшей мере, одного узла видеокамеры.
Кроме того, по меньшей мере, один узел видеокамеры имеет сервисный разъем, закрепленный на задней крышке бокса, причем первый контакт сервисного разъема соединен с информационным выводом видеокамеры с носителем информации на жестком диске, аккумулятор которого своим входом подключен ко второму контакту сервисного разъема.
Кроме того, по меньшей мере, один узел видеокамеры имеет кнопки управления видеокамерой, закрепленные на задней крышке бокса.
Кроме того, кнопки управления видеокамерой установлены с возможностью воздействия на датчики Холла, размещенные внутри бокса, по меньшей мере, одного узла видеокамеры, причем выходы датчиков Холла соединены с третьим входом блока цифровой обработки данных.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показана блок-схема подводной телевизионной системы управления, на фиг.2 показана панель управления данной системы, на фиг.3 представлено соединение основных сигнальных линий в данном устройстве, а на фиг.4 показана блок-схема одного переносного узла видеокамеры, на фиг.5 показан вид задней крышки (панели) бокса переносного узла видеокамеры.
Система состоит (фиг.1) из блока 1 управления с монитором 2 для воспроизведения изображения, подводного управляемого переносного узла 3 видеокамеры и подводной неуправляемой видеокамеры 4, источников 5, 6 света, предназначенных для освещения узла 3 видеокамеры и видеокамеры 4, соответственно, блоков 7, 8 питания источников света, выходы которых связаны соответственно со входами источников 5, 6 света, блока 9 связи с водолазом, блока 10 видео-аудио записи, канала питания системы, состоящего из блока 11 питания, аккумулятора 12 и блока 13 заряда аккумулятора. Выходы передачи изображения узла 3 и видеокамеры 4 связаны с видеовходами монитора 2 и блока 10 видео-аудио записи через переключатели 14, 15 режимов, аудиовходы узла 3 видеокамеры и видеокамеры 4 и блока 10 видео-аудио записи связаны с первым выходом блока 9 связи с водолазом, второй и третий выходы которого связаны соответственно с динамиком 16 и гарнитурой оператора 17, размещенными на панели управления системой (фиг.2). Первая и вторая группа входов блока 9 связи с водолазом предназначена для подключения через панель управления линий симплексной или дуплексной связи с водолазами (возможно подключение к блоку 9 линий связи для двух водолазов), третий и четвертый входы блока 9 - через панель управления обеспечивают раздельную регулировку уровня звука для водолазов и для оператора, блок 13 зарядки аккумулятора, аккумулятор 12 и блок 11 питания соединены последовательно, второй вход блока 11 питания, первый вход блока 13 зарядки аккумуляторов и первые входы блоков 7, 8 питания источников света соединены через панель управления с источником сетевого питания,
вторые входы блоков 7, 8 питания источников света и третий вход блока 11 питания размещены на панели управления системой (фиг.2) и предназначены для подключения автономного питания от внешнего источника (24 В), а третьи входы блоков 7, 8 соединены с расположенными на панели управления регуляторами яркости источников 5, 6 света соответственно. Выход блока 11 питания соединен соответственно - со входами питания узла 3, видеокамеры 4, блока 1 управления, монитора 2, блока 9 связи с водолазом, блока 10 видео-аудио записи.
Система состоит из надводной и подводной частей, соединенных между собой специализированным кабелем-сигналом (фиг.3).
Надводная часть включает электронные блоки 1, 2, 7-17, размещенные в герметичном корпусе кейса, на лицевой панели которого размещена панель управления системой (фиг.2), а в крышке корпуса кейса смонтирован монитор 2.
Надводная и подводная части соединяются кабелем-сигналом (фиг.3) путем подключения его к соответствующим разъемам панели управления (фиг.2) корпуса.
Подводная часть телевизионной системы управления содержит размещенные под водой, по меньшей мере, один переносной установленный в герметичном боксе узел 3 видеокамеры и закрепленную на шлеме водолазного костюма и расположенную в герметичном боксе видеокамеру 4, источники 5, 6 света в герметичном выполнении, которые смонтированы непосредственно на видеокамере 4 и, по меньшей мере, одном узле 3 видеокамеры для освещения объекта видеосъемки. При этом надводная часть содержит блок 1 управления, монитор 2, блоки 7, 8 питания источника света, блок 9 связи с водолазом, блок 10 видео-аудио записи, блок 11 питания системы, аккумулятор 12 и блок 13 заряда аккумулятора. При этом блок 1 управления соединен выходом с первым выводом первой группы контактов первого переключателя 14 режимов, первый вывод второй группы контактов которого подключен к первому
входу монитора 2, второй и третий выводы первой группы контактов первого переключателя 14 режимов связаны с первыми входами, по меньшей мере, одного узла 3 видеокамеры и видеокамеры 4, выходы которых соединены со вторым и третьим выводами второй группы контактов первого переключателя 14 режимов и первым и вторым выводами второго переключателя 15 режимов, третий вывод которого подключен к первому входу блока 10 видео-аудио записи. Выход (аудиовыход) блока 9 связи с водолазом соединен со вторыми входами, по меньшей мере, одного узла 3 видеокамеры и видеокамеры 4 и вторым входом блока 10 видео-аудио записи. Первые входы блока 11 питания системы блоков 7, 8 питания источника света и вход блока 13 заряда аккумулятора соединены с электросетью, выход блока 13 заряда аккумулятора через аккумулятор 12 подключен ко второму входу блока 11 питания системы, который первым выходом соединен с третьими входами, по меньшей мере, одного узла 3 видеокамеры и видеокамеры 4, а вторым выходом связан с третьим входом блока 10 видео-аудио записи, вторым входом монитора 2, входами блока 1 управления и блока 9 связи с водолазом. Причем третий вход блока 11 питания системы подключен к автономному питанию системы, вторые входы блоков 7, 8 питания источников света соединены с автономным питанием светильников, при этом выходы блоков 7, 8 питания источника света связаны с входами соответствующих источников 5, 6 света, а выходы блока 10 видео-аудио записи соединены с информационными входами монитора 2.
Узел 3 видеокамеры имеет блок 21 цифровой обработки данных, первый вход которого является первым входом узла 3 видеокамеры, блок 22 контроля влажности внутри бокса, соединенный выходом со вторым входом блока 21 цифровой обработки данных, подключенного первым выходом к первому входу дополнительного монитора 19, а вторым выходом к управляющему входу видеокамеры 18 с носителем информации на жестком диске, который первым и вторым выходами соединен,
соответственно, с первым и вторым входами блока 20 стабилизации электропитания, связанного первым и вторым выходами, соответственно, со вторым и третьим входами дополнительного монитора 19, блок 23 аудио-записи, вход которого является вторым входом (аудиовходом) узла 3 видеокамеры, третьим входом которого является третий вход блока 20 стабилизации электропитания, при этом третий выход блока 20 стабилизации электропитания является выходом узла 3 видеокамеры.
Вход зарядки аккумулятора и выход чтения/записи информации видеокамеры 18 являются соответственно входом автономного питания и выходом чтения записи узла 3 видеокамеры, которые расположены на задней панели ее бокса, и предназначены соответственно для подключения внешнего питания зарядки аккумулятора и цифрового интерфейса для перезаписи информации с жесткого диска видеокамеры 18 на компьютер.
В качестве стандартной видеокамеры 18 для обеспечения функции ее управления может быть использована видеокамера типа Sony DCR-SR200E, Sony DCR-SR300E или аналогичных, имеющих LANK-протокол внешнего управления и внутренний жесткий диск для записи информации.
В качестве неуправляемой переносной видеокамеры или шлемовой видеокамеры 4 (закрепляемой на шлеме водолаза и также неуправляемой) может быть использована любая стандартная видеокамера соответствующих габаритов, помещенная в герметичный бокс.
На фиг.4 также показаны герморазъем 25, сервисный разъем 26, кнопки 27 управления видеокамерой и датчики 28 Холла.
На фиг.1 и 4 показан один переносной узел 3 видеокамеры, хотя в системе их может быть несколько штук.
Подводная система работает следующим образом.
Производится подключение подводной части системы с помощью кабеля-сигнала (фиг.3) к соответствующим разъемам панели управления (фиг.2) корпуса надводной ее части:
- узла 3 видеокамеры, видеокамеры 4;
- источников света 5, 6;
- средств двухсторонней телефонной связи водолаза с оператором (система предусматривает использование связи в симплексном режиме или в дуплексном режиме) с блоком 9 связи с водолазом. При работе в симплексном режиме связь оператор-водолаз обеспечивается оператором, находящимся на поверхности (соответствующие кнопки на панели управления). Питание подводной системы обеспечивается подключением соответствующих клемм на панели управления (или):
- к сетевому источнику питания 220 В;
- к внешнему источнику постоянного тока U=24 В.
- при отсутствии внешнего источника питания внутренний аккумулятор 12 обеспечивает работу подводной системы в течение 3-4 часов без подзарядки.
После подключения питания к подводной системе средствами регулировки на панели управления производится проверка и регулировка каналов:
- уровня звука оператор-водолаз (раздельные регуляторы громкости),
- подводного освещения объекта съемки путем источников 5, 6 света,
- дистанционного управления функциями работы видеокамер -изменение фокусного расстояния, наведение видеокамер на объект и получение его приближенного и удаленного изображения на мониторе 2, режимов «фото» и «запись», проверка воспроизведения записи на мониторе блока 10 видео-аудиозаписи.
Подводная система обеспечивает одновременное подключение к блоку 1 управления двух видеокамер:
а) шлемовой и переносной (управляемой или неуправляемой);
б) двух переносных (управляемой и неуправляемой).
После проведения проверки подводной системы производится спуск водолаза под воду на глубину до 60 м для проведения подводно-технических, в том числе сварочных или диагностических работ под управлением оператора, находящегося на поверхности.
Видеосигнал с выходов узла 3 видеокамеры и видеокамеры 4 по независимым каналам поступает на монитор 2 надводной части системы, обеспечивающий одновременное отображение на мониторе различных изображений объекта. Оператор, анализируя действия водолаза и полученные изображения, переключив переключатель 15 на панели управления (фиг.2) в требуемое положение (работа с управляющей видеокамерой) путем нажатия соответствующей кнопки панели управления, изменяет фокусное расстояние видеокамеры, обеспечивает отображение на мониторе 2 укрупненного или удаленного изображения, либо производит его фото или запись видеосъемки. При нажатии соответствующей кнопки управления параметрами видеокамеры 18 узла 3, каждая из которых связана с датчиком Холла 28, на вход блока 1 управления поступает сигнал, преобразуемый блоком 1 в 8 битный формат передачи данных. На управляющем выходе блока 1 формируется сигнал, содержащий стартовый бит, 8 бит данных и один или два стоповых бита, которые поступают на вход блока 22 обработки данных переносной управляемой видеокамеры 18 узла 3. Получив стартовый бит, приемник -блок 21 обработки данных видеокамеры 18 осуществляет выбор из линии бит данных через определенные интервалы времени, при этом необходимо, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика - блока 1 управления системы и блока 21 обработки данных видеокамеры узла 3 были одинаковыми. Полученный сигнал с выхода блока 21 обработки данных поступает по протоколу LANK на управляющие входы видеокамеры 18, который обрабатывается ее процессором и обеспечивает требуемое изменение параметра видеосъемки (фокусное расстояние, ближе-дальше, режим фото, режим записи).
Изображение объекта наблюдения одновременно записывается на жестком носителе информации видеокамеры 18, отображается на мониторе 19 задней панели бокса узла 3 видеокамеры и на мониторе 2 надводной части системы, предоставляя информацию одновременно и водолазу, выполняющему съемки под водой, и оператору, управляющему действиями водолаза с поверхности. Переключатели 14, 15 обеспечивают выполнения режима записи изображений видеокамер, на блок 10 видеоаудиозаписи.
С помощью средств связи 16, 17 по каналам телефонной связи (симплексной или дуплексной), подключенной к входам блока 9 связи с водолазом, производится звуковой обмен информацией в реальном времени «on-line» оператор-водолаз синхронно с режимом видеонаблюдения. При этом звуковой сигнал с выхода блока 9 связи с водолазом поступает на вход блока 10 видеоаудиозаписи надводной части системы, на блок 23 аудиозаписи управляемой видеокамеры 18 узла 3, которые обеспечивают видеозапись процесса работы оператор-водолаз синхронно со звуковым сопровождением.
В боксе узла 3 видеокамеры размещен блок 22 контроля влажности, предназначенный контролировать рабочий уровень влажности работы схемы. При превышении влажности допустимого для работы схемы значения (85%), с входа блока 21 обработки данных на монитор 19 поступает сигнал индикации, визуально отображающий критический режим работы.
Автономный режим работы узла 3 видеокамеры.
При отсутствии подключения управляемой видеокамеры 18 узла 3 к надводной части кабель-сигналом управление режимом съемки осуществляется блоком 24 управления, размещенным на задней панели бокса узла 3 видеокамеры (фиг.5). Держа переносную видеокамеру 18 в правой руке, работающий водолаз путем нажатия соответствующей кнопки на задней панели бокса (дальше-ближе, фокус, фото, запись) изменяет параметры видеосъемки. Блок 24 управления обеспечивает формирование
управляющих сигналов на основе датчиков Холла 28, которые поступают на вторую группу управляющих входов блока обработки данных и обрабатываются аналогично режиму работы при подключенном блоке 1 управления надводной части. Аккумулятор видеокамеры 18 обеспечивает ее непрерывную работу в автономном режиме до 4 часов. По окончании режима съемки и подъеме водолаза на поверхность перезапись видеоинформации на компьютер производится путем подключения цифрового интерфейса к выходу USB (чтение/запись), размещенный на задней панели бокса узла 3 видеокамеры. Зарядка аккумулятора производится через вход сервисного разъема, также расположенный на задней панели бокса. Таким образом, для записи полученной в процессе видеосъемки информации и зарядки аккумулятора не требуется разгерметизация видеокамеры узла 3 и вскрытия бокса, что незначительно повышает надежность конструкции управляемой видеокамеры и упрощает процесс ее использования.
Использование данной полезной модели расширяет функциональные возможности системы за счет повышения эффективности управления подводно-техническими работами и контроля за работой водолазов под водой и за счет повышения надежности и достоверности получаемой при подводных съемках информации.