【摘要】：隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快,陸地資源不斷減少甚至枯竭,海洋資源越來越受到人們的重視。另一方面,深海開發(fā)技術(shù)水平經(jīng)過長(zhǎng)期技術(shù)積累也有了顯著提高,人類開始大規(guī)模開發(fā)利用海洋資源,海洋資源開發(fā)利用已成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要一部分。面對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì),戰(zhàn)略資源富鈷結(jié)殼礦石開采意義重大,在商業(yè)化開采之前,規(guī)�；烩捊Y(jié)殼采樣機(jī)研制顯得格外重要。本文以實(shí)際工程深海采樣機(jī)研制為背景展開局部研究,即深海采樣機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)研究,為整個(gè)采樣機(jī)研制提供了支撐服務(wù),也為其他類似監(jiān)控管理系統(tǒng)提供了有效參考。本文介紹了深海采樣機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的整體架構(gòu),分析了采樣機(jī)水面監(jiān)控系統(tǒng)的功能與總體設(shè)計(jì)。在Windows系統(tǒng)環(huán)境.NET Framework 4.0平臺(tái)框架下,結(jié)合Visual Studio、Modbus Slave等開發(fā)工具或輔助開發(fā)工具,使用C#語言及WSMBT等類庫,基于可視化界面與數(shù)據(jù)庫交互編程方法,進(jìn)行富鈷結(jié)殼采樣機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。本文研究的深海采樣機(jī)主要由水下采樣機(jī)本體及水面多個(gè)輔助通信設(shè)備組成,包括遠(yuǎn)程控制盒、高壓控制柜、母船航向儀、絕緣監(jiān)測(cè)儀,眾多通信設(shè)備由水面控制中心進(jìn)行單元系統(tǒng)集成和任務(wù)分配管理。由監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件連接多個(gè)通信設(shè)備,實(shí)現(xiàn)采樣機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等多參數(shù)監(jiān)測(cè)報(bào)警,以及深海采樣機(jī)水下行走、自動(dòng)定向等運(yùn)動(dòng)控制功能,最終完成深海底規(guī)�；烩捊Y(jié)殼礦石采掘任務(wù)。針對(duì)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)性、多設(shè)備異類、通信量大等通信問題,采用Modbus串口/網(wǎng)絡(luò)多節(jié)點(diǎn)的混合通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)了多設(shè)備異類復(fù)合通信,采用雙下位機(jī)雙通道實(shí)時(shí)通信方案,有效提高了復(fù)雜環(huán)境下整個(gè)系統(tǒng)通信的快速性及穩(wěn)定性。最后,通過對(duì)深海采樣機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)單項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)集成與聯(lián)合調(diào)試試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期效果一致,驗(yàn)證了本監(jiān)控管理系統(tǒng)的可行性、有效性和可靠性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD424
【圖文】：

而陸地資源正在不斷減少，部分礦產(chǎn)資源甚至面臨著枯竭的礦產(chǎn)資源已不能滿足人們的需求，世界各國紛紛將目光對(duì)于海洋資源的開發(fā)、利用關(guān)系到國家的安全和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展資源、油氣資源和礦產(chǎn)資源[7][8]，如礦產(chǎn)類鈷結(jié)殼、猛結(jié)殼、鎳、鈷、鋒、銀、金等重要稀有金屬元素，在機(jī)械制造、工、電子電池及軍事工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[9][10]，很可類礦石儲(chǔ)藏量大，目前探明的大洋海底富鈷結(jié)殼的總儲(chǔ)量?jī)|噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸地的儲(chǔ)量[11]。，據(jù)國土資源部報(bào)道，我國通過與國際海底管理局簽訂勘獲得一塊面積為 3000 平方千米的富鈷結(jié)殼礦區(qū)[12]（圖 1-1）的開采已完成所有法律程序，截至 2017 年，中國在國際海采礦權(quán)利，礦區(qū)里的各種資源即是寶貴的財(cái)富，能夠滿足要的商業(yè)價(jià)值和戰(zhàn)略意義，為了使這些資源能夠造福于人專業(yè)技術(shù)人員去合法研究與勘探開發(fā)[13]。

圖 1-2 韓國采樣車及工作示意圖圖 1-3 SMD 深海采礦車SMD 公司是世界上第三大深海機(jī)器人供應(yīng)商，從 2007 年到 2015 年，該公年為鸚鵡螺礦業(yè)公司設(shè)計(jì)和建造了世界上第一臺(tái)商業(yè)深海采礦車設(shè)備[3

4圖 1-3 SMD 深海采礦車D 公司是世界上第三大深海機(jī)器人供應(yīng)商，從 2007 年到 2015 年，鸚鵡螺礦業(yè)公司設(shè)計(jì)和建造了世界上第一臺(tái)商業(yè)深海采礦車設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)制造了配套的遠(yuǎn)程操作、發(fā)射和回收深海采礦車的智能設(shè)備備主要由主切割機(jī)、輔助切割機(jī)和集礦機(jī)組成，重量超過 310 噸，目前是世界上功率最大的深海采礦設(shè)備，能夠在 2000 米深度海業(yè)，將于 2019 年首次進(jìn)行深海礦物開采作業(yè)。

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