في مجالات مثل استكشاف المحيطات والعمليات تحت الماء، تلعب الكاميرات تحت الماء دورًا حيويًا. فهي بمثابة عيون بشرية، تساعدنا على اكتساب رؤى حول العالم الغامض تحت الماء.
1. مبدأ عمل الكاميرا تحت الماء
مبدأ عمل الكاميرات تحت الماء مشابه لمبدأ عمل الكاميرات العادية، لكنها تحتاج أيضًا إلى التكيف مع المتطلبات الخاصة للبيئة تحت الماء. عادةً ما تستخدم عدسة بصرية لجمع الضوء وتصوير الجسم على حساس الصورة. ثم يحوّل حساس الصورة الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية أو إشارة رقمية، ويقوم بتخزين بيانات الصورة أو نقلها بعد معالجة الإشارة. وللتعامل مع مشكلات مثل انكسار وتشتت الضوء تحت الماء، غالبًا ما تستخدم الكاميرات تحت الماء تصاميم خاصة للعدسات البصرية، مثل العدسات الواسعة الزاوية المقاومة للتشويه، لضمان صور واضحة وخالية من التشوهات. وفي الوقت نفسه، بعض الكاميرات تحت الماء مزودة أيضًا بمصابيح بالأشعة تحت الحمراء أو بمصابيح ضوء أبيض لتوفير الإضاءة في البيئات ذات الإضاءة المنخفضة أو المظلمة.
2. تكوين النظام للكاميرا تحت الماء
(1) كاميرات تحت الماء والملحقات
بما في ذلك كاميرات عالية السرعة وعدسات الكاميرا والأغلفة المقاومة للضغط وزجاج النوافذ المقاوم للضغط والمفاصل المانعة للماء والهياكل الثابتة، وغيرها. تُصنع الغلاف المقاوم للضغط بشكل عام من الفولاذ المقاوم للصدأ ومواد أخرى لتحمل الضغط العالي تحت الماء. يُوضع الغلاف الأمامي بزجاج بصري، ويُوضع الغلاف الخلفي بمكونات مثل الكاميرات والعدسات.
(2) نظام إضاءة تحت الماء
يتكون من غلاف مقاوم للضغط مخصص للإضاءة تحت الماء، ووصلة محكمة ضد الماء، وزجاج نافذة مقاوم للضغط، ومصدر إضاءة ودائرة تحكم، وحامل ثابت، وغيرها. عادةً ما تستخدم مصابيح LED في الإضاءة تحت الماء، والتي تتمتع بمزايا العمر الطويل والموثوقية العالية. ويتم التحكم في دائرة التحكم عن طريق خفوت الضوء عن بُعد بواسطة وحدة التحكم على سطح الماء.
(3) التركيب تحت الماء، وتثبيت الأقواس وضبطها
يُستخدم لتأمين الكاميرا في مكانها وضبطها حسب الحاجة.
(4) جزء نقل الكابلات تحت الماء
بما في ذلك الكابلات المركبة تحت الماء وكابلات إيثرنت تحت الماء، وغيرها، التي تُستخدم لنقل الطاقة وبيانات الصورة، يجب أن تتمتع بأداء جيد في مقاومة الماء وقدرات جيدة على مكافحة التداخل.
(5) وحدة نقل سطح الماء والتحكم في سطح الماء
يُستخدم لإكمال التحكم عن بُعد وإمداد الطاقة لنظام الكاميرا تحت الماء، وتحقيق وظائف مثل التحكم في تشغيل الكاميرا، والتزامن، والاتصال الشبكي، والتحكم في خفوت الإضاءة.
3. الميزات الرئيسية للكاميرات تحت الماء
(1) مقاوم للماء ومقاوم للضغط
تحتاج الكاميرات تحت الماء إلى أن تصل إلى مستوى حماية IP68 أو أعلى، وأن تكون قادرة على العمل بشكل طبيعي في بيئة غمر طويلة الأمد. عادةً ما يُصنع غلافها من معادن عالية القوة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم لتحمل الضغط العالي في بيئات المياه العميقة.
(2) مقاومة التآكل
مصنوع الغلاف والمكونات من مواد مقاومة للتآكل لتناسب بيئتي المياه العذبة والمياه المالحة. كما يُضاف بعضها طلاءً مضادًا للتآكل على السطح لتعزيز المتانة.
(3) أداء الإضاءة المنخفضة
باستخدام مستشعر منخفض الإضاءة، يمكنه التقاط صور واضحة في ظروف إضاءة منخفضة أو حتى في بيئات تحت الماء مظلمة تمامًا. كما أن بعضها مزود بأضواء بالأشعة تحت الحمراء أو بأضواء ذات ضوء أبيض لتجنب تشويش الصور الناجم عن تشتت الأشعة تحت الحمراء تحت الماء.
(4) تصوير عالي الدقة
عادةً ما توفر صورًا بدقة 1080p أو أعلى، باستخدام عدسة واسعة الزاوية مضادة للتشويش لضمان التقاط تفاصيل الأهداف تحت الماء.
(5) تثبيت الصورة والمقاومة للتشويش
مزوّد بتقنية مكافحة اهتزاز الصورة، يقضي على اهتزاز الصور الناتج عن تدفق المياه أو الاهتزازات الميكانيكية تحت الماء. كما أنه يحسّن تصميم الدوائر لمنع البيئة الكهرومغناطيسية المعقدة تحت الماء من التأثير على التشغيل الطبيعي.
4. مجالات تطبيق الكاميرات تحت الماء
(1) شبكة تعليم أعضاء الحزب لبحوث العلوم البحرية في بكين
تُستخدم لمراقبة سلوك الكائنات البحرية وعاداتها البيئية، ومراقبة التغيرات في البيئة البحرية، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، يمكن للباحثين استخدام كاميرات تحت الماء لمراقبة تلوث المحيطات أو مراقبة صحة الأسماك ونموها في مزارع الاستزراع المائي.
(2) عمليات الهندسة تحت الماء
في المشاريع تحت الماء مثل استكشاف أعماق البحار، وبناء أساسات أعمدة الجسور، وصيانة سدود محطات الطاقة الكهرومائية، يمكن للكاميرات تحت الماء تحقيق تصور للعملية الإنشائية، وتوفير إنذارات مبكرة بشأن المخاطر الخفية، وتقديم دعم بيانات لدعم اتخاذ القرارات. على سبيل المثال، في عملية بناء نفق نهر يانغتسي في نانجينغ باستخدام الدرّاجة الحفرية، يتم ربط الكاميرا برأس القاطع لنقل صور سطح الحفر في الوقت الحقيقي، وتستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي لتحليل التغيرات في التكوينات الأرضية وتوفير إنذارات مبكرة بشأن مخاطر تآكل الأدوات.
(3) فحص المرافق تحت الماء
يمكن استخدامه لإجراء عمليات فحص لخطوط أنابيب النفط والغاز في أعماق البحار، والكابلات البحرية والمرافق الأخرى. تتيح أداؤه المنخفض الإضاءة بمستوى ضوء النجوم رصد التغييرات الدقيقة على سطح المرافق، مثل الشقوق والتآكل وغيرها، مما يقلل من مخاطر الغوص الاصطناعي ويعزز كفاءة الفحص وسلامته.
(4) الترفيه والتسالي
إنه مناسب للتصوير تحت الماء والبث المباشر في الحدائق المائية وقواعد الغوص، مما يسمح للناس بالاستمتاع بالمناظر الطبيعية والكائنات البحرية الجميلة.