深海富钴结壳采样机监控管理系统研究

发布时间：2020-08-18 09:21

【摘要】：随着工业化进程的不断加快,陆地资源不断减少甚至枯竭,海洋资源越来越受到人们的重视。另一方面,深海开发技术水平经过长期技术积累也有了显著提高,人类开始大规模开发利用海洋资源,海洋资源开发利用已成为国家经济发展的重要一部分。面对这一发展趋势,战略资源富钴结壳矿石开采意义重大,在商业化开采之前,规模化富钴结壳采样机研制显得格外重要。本文以实际工程深海采样机研制为背景展开局部研究,即深海采样机监控管理系统研究,为整个采样机研制提供了支撑服务,也为其他类似监控管理系统提供了有效参考。本文介绍了深海采样机监控管理系统的整体架构,分析了采样机水面监控系统的功能与总体设计。在Windows系统环境.NET Framework 4.0平台框架下,结合Visual Studio、Modbus Slave等开发工具或辅助开发工具,使用C#语言及WSMBT等类库,基于可视化界面与数据库交互编程方法,进行富钴结壳采样机的设计与开发工作。本文研究的深海采样机主要由水下采样机本体及水面多个辅助通信设备组成,包括远程控制盒、高压控制柜、母船航向仪、绝缘监测仪,众多通信设备由水面控制中心进行单元系统集成和任务分配管理。由监控管理系统软件连接多个通信设备,实现采样机运行状态等多参数监测报警,以及深海采样机水下行走、自动定向等运动控制功能,最终完成深海底规模化富钴结壳矿石采掘任务。针对远距离实时性、多设备异类、通信量大等通信问题,采用Modbus串口/网络多节点的混合通信技术,实现了多设备异类复合通信,采用双下位机双通道实时通信方案,有效提高了复杂环境下整个系统通信的快速性及稳定性。最后,通过对深海采样机监控管理系统进行模拟仿真测试、现场单项测试、系统集成与联合调试试验,试验结果与预期效果一致,验证了本监控管理系统的可行性、有效性和可靠性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD424
【图文】：

富钴结壳

而陆地资源正在不断减少，部分矿产资源甚至面临着枯竭的矿产资源已不能满足人们的需求，世界各国纷纷将目光对于海洋资源的开发、利用关系到国家的安全和长远发展资源、油气资源和矿产资源[7][8]，如矿产类钴结壳、猛结壳、镍、钴、锋、银、金等重要稀有金属元素，在机械制造、工、电子电池及军事工业领域有着广泛的应用[9][10]，很可类矿石储藏量大，目前探明的大洋海底富钴结壳的总储量亿吨，远远高于陆地的储量[11]。，据国土资源部报道，我国通过与国际海底管理局签订勘获得一块面积为 3000 平方千米的富钴结壳矿区[12]（图 1-1）的开采已完成所有法律程序，截至 2017 年，中国在国际海采矿权利，矿区里的各种资源即是宝贵的财富，能够满足要的商业价值和战略意义，为了使这些资源能够造福于人专业技术人员去合法研究与勘探开发[13]。

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图 1-2 韩国采样车及工作示意图图 1-3 SMD 深海采矿车SMD 公司是世界上第三大深海机器人供应商，从 2007 年到 2015 年，该公年为鹦鹉螺矿业公司设计和建造了世界上第一台商业深海采矿车设备[3

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4图 1-3 SMD 深海采矿车D 公司是世界上第三大深海机器人供应商，从 2007 年到 2015 年，鹦鹉螺矿业公司设计和建造了世界上第一台商业深海采矿车设时设计制造了配套的远程操作、发射和回收深海采矿车的智能设备备主要由主切割机、辅助切割机和集矿机组成，重量超过 310 吨，目前是世界上功率最大的深海采矿设备，能够在 2000 米深度海业，将于 2019 年首次进行深海矿物开采作业。

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