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海洋开发已经步入全海深时代,迫切需要获取全海深海底沉积物力学特性。由于海洋工程地质环境的特殊性,尤其是深海,常规取样难度较大,并且会扰动原状土体,海底沉积物原位测试成为海底工程勘察的重要手段。介绍了静力触探测试、十字板剪切测试和全流动贯入测试等海底沉积物力学特性的原位测试方法;归纳总结了影响原位测试结果的因素主要包括水深、底质类型以及解析方法等;重点介绍了一种全海深海洋探索技术"深海着陆器";展望了全海深沉积物力学特性原位测试技术面临的机遇与挑战。 相似文献
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海水中有色可溶性有机物(CDOM,Chromophoric Dissolved Organic Matter,常称之为黄色物质)是影响海洋水色的三大成分之一,海水中CDOM的研究具有重要的意义。本文针对CDOM水下原位探测激光诱导荧光光谱探测装置开发了一套控制系统,该控制系统分为水上甲板控制和水下数据采集两部分,水上甲板控制部分通过8芯电缆与水下数据采集部分实现供电及通信,水下数据采集部分以PC104嵌入式工控机为核心,控制整体采集部分的工作,甲板控制部分通过远程控制软件来操控PC104以实现水下数据的采集和存储。实验室环境测试及近海现场实验表明,该系统能够可靠完成水下荧光光谱装置的控制和数据的采集及通信需求,实现海水中有色可溶性有机物的水下原位探测。 相似文献
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针对深渊生物资源研究的需求，自主研发了用于全海深深度的深渊沉积物、水体和宏生物的保压取样装置，深渊沉积物保压转移装置，深渊微生物原位过滤及保存装置和高压培养高压酶学测定装置。在深海模拟环境验证了取样装置在万米深度下的工作性能。相关装置在“探索一号”科考船的TS15、TS21-1和TS21-2大洋科考航次中，搭载“奋斗者”号载人潜器、“2号”深渊着陆器、“原位实验”号着陆器于西菲律宾盆区和马里亚纳海沟进行了海上试验，成功获取了万米深度沉积物、水体和宏生物保压样品以及微生物原位过滤滤膜；成功进行了沉积物保压样品的保压转移试验。初步形成了深渊海域生物资源取样的装备技术体系，为深渊海底生物和基因资源开发，深渊生命过程等科学研究提供技术手段。 相似文献
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抛载系统是水下机器人安全工作的核心关键部分。以“思源号”全海深ARV（自治缆控水下机器人）为研究对象，开展ARV作业过程中压载水下释放问题研究。通过在ARV底盘下侧布置下潜抛载模块，上艇体两侧对称布置上浮抛载模块，设计了一套基于电磁驱动的超高压水下抛载系统。利用Maxwell 2D电磁场有限元分析软件对非接触式电磁铁作了静磁场数值分析，得到电磁铁的磁力线与磁通密度分布图，验证了抛载电磁铁可以满足压载吸附和抛弃的功能。设计了一种非磁性钛合金隔离片，用于消除电磁铁断电后存在的吸附效应，解决了抛载失败的问题。开展了电磁吸力测试、可靠性试验、超高压试验以及深海试验，试验结果验证了所设计的全海深ARV抛载系统能够在深海环境下实现水下释放压载，为全海深ARV实现上浮下潜和水下浮态控制提供重要保障。 相似文献
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为了满足深海极端环境科学研究的需求,设计了深海极端环境模拟装置。对系统结构以及工作原理进行分析,介绍了培养釜、温度控制子系统和压力控制子系统。重点针对当前模拟装置压力控制精度不高的问题,设计了高精度压力传感器,并提出一种迭代自学习PID压力控制算法,实现系统压力自动检测和连续控制,同时带有观察窗的培养釜结构可以实现微生物状况实时观测。实验结果表明,该系统能够实现深海极端环境参量高精度模拟,可以为深海极端环境科学研究提供很好的平台。 相似文献
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本文总结了国内外海上平台登临方式,并设计了一种新型海上无人平台登临装置。这一新装置具有结构简单、占用空间小、系统可靠等优点,本文详细描述了该装置的登临和离开工作流程及控制模式,并针对不同作业阶段设置了不同的控制模式,通过设计安全性仿真实验及实验参数,确保在6级风况下,装置臂展长度需大于1.42 m,以保障人员的安全。同时,本文探讨了该装置的关键技术,如人员姿态识别、船舶运动检测与预测等,这些技术的应用有望提高作业的安全性和效率。未来,新型海上无人平台登临装置的发展趋势将集中在人工智能技术的应用,以进一步提高作业人员的安全,并实现远程操控和设备维护。这一新型智能装备将具备识别、感知和实时监测功能,以应对不断变化的海上工作环境,同时注重信息反馈,以支持后勤维修工作。 相似文献
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介绍了一种具有多个测量装置的水质监测仪器集成控制系统的开发设计方案。该设计方案针对5套功能相似但相互独立的水质测量装置,以嵌入式系统为控制核心,灵活运用Modbus RTU通信协议及RS485总线,并自主开发通信协议,实现控制核心与触摸屏、PC机以及5套测量装置的通信连接;进而采用多任务的处理架构,对上述外围设备操作任务进行分时处理,最终成功将5套测量装置集成为一台水质监测仪器,并支持PC机和触摸屏双终端进行显示和控制。实际应用效果表明,该设计方案稳定、可靠。 相似文献
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《海洋技术学报》2021,40(2)
为解决现有自动投放装置探头一次性装载数量不足,难以满足密集化、网格化的海洋调查需求等问题,本文提出了具有投放单元扩展功能的多枚XBT/XCTD自动投放与测量控制系统设计思想。系统由投放控制前端、通信控制与数据采集中端、供电单元后端和上位机软件4部分组成,可根据任务需求对前端数量进行增减。在提出硬件方案后,对系统的软件流程进行了设计。通过测试验证了系统硬件工作的可靠性,对发现的软件故障进行了机理分析。优化后的试验结果表明:系统能够实时响应上位机的控制指令,自动识别XBT和XCTD探头类型,实现多枚探头的自动投放,具有探头装填数量多、投放效率高、实用性好等特点,为不同海况下海洋水文的密集化、自动化剖面观测提供了技术基础,具有重要的应用价值。 相似文献
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保护窗口是深海视频采集系统的关键组件。为提高深海视频采集系统的整体性能,保障深海资源的勘探和开发利用,文章通过力学分析、理论对比和打压试验等过程,对保护窗口进行设计和优化。研究结果表明:球扇形窗口更适合全海深均匀高压环境;与主流窗口材料蓝宝石相比,我国自主研制的YAG透明陶瓷在性能和成本上具有优势;以第四强度理论作为充分准则进行设计,以第一和第二强度理论作为必要条件进行校验,结合有限元力学分析结果,外径为96mm的半球形保护窗口的最优内径为76mm;对采用该内径尺寸透明陶瓷保护窗口的深海视频采集系统进行全海深压强水下打压试验,有力证实相关理论和设计思想的合理性和可靠性。 相似文献
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针对模块化小型 AUV 平台高速、宽带的数据通信需求和设备分散的特点,设计了一种分布式控制系统。 控制系统硬件采用基于网络的分布式架构,在较好地减少传输信号线,提高抗干扰能力的同时提高 AUV 平台的设备间兼容性和通信速率。 控制系统软件采用分层控制体系,由显控设备控制的任务层,控制计算机控制的自主层以及由微控制器节点控制的执行层,实现实时任务和控制命令的分离,减小任务层的运算量,方便软件的维护升级。 实航试验中 AUV 准确地完成了复杂的路径规划和地形测量任务,表明控制系统运行稳定可靠,为 AUV 平台的通用化、小型化设计提供参考。 相似文献
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深海在黑暗、高静水压、低温（黑烟囱等热液系统除外）和寡营养的极端环境下形成了特殊的生境。对深海生物/微生物的研究,不仅可以揭示各种深海生物的生理代谢特性和动态变化规律,而且有助于深海生物资源的开发利用,特别是深海微生物碳循环机制的相关研究可为全球实现碳中和目标提供新的路线图。研究深海生物的首要条件是获得大量保持原位特性的样本,然而传统深海采样手段的局限可能导致深海相关研究结果无法反映深海环境下真实的生命过程,亟需发展满足深海生物原位研究的采样方法和生态监测技术。本文对深海生物研究现状,相关科学问题和原位组学研究进展,以及原位生态监测装备研发和应用进行综述,并对深海原位生物实验室进行了展望。 相似文献
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为了适应复杂海洋环境中多样性的观探测任务需求,本文提出了一种融合Argo浮标、水下滑翔机（Glider）和自治式水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV） 3种工作模式的全姿态水下移动平台（All-attitude Multimode Underwater Vehicle,AMUV）。首先,基于3种水下移动平台的工作原理,建立了AMUV的六自由度动力学模型;然后,针对动力学模型中的非线性耦合特性及模式切换过程中的驱动位形变化等问题,基于比例、积分、微分控制器（Proportional Integral Derivative,PID）与模糊控制概念,设计了不依赖于数学模型的自适应模糊PID姿态控制器,实现了AMUV多模式切换过程中的姿态控制;最后,开展多模式切换控制仿真实验,将自适应模糊PID控制器与传统PID控制器仿真结果进行对比,并设计了全模式任务工况,仿真结果表明,本文提出的控制器能够精确和稳定地控制AMUV进行多种工作模式的相互切换。 相似文献
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深海悬浮颗粒物((含浮游微生物)的研究具有重要意义,但深海大洋中多数海域悬浮物的丰度很低,其研究需要较多水样(一次过滤水样超过200L,甚至达到1000L以上),传统方法用采水器采水后甲板过滤费时费力。基于此,本文研制了一种高通量深海海水采样及分级过滤装置,装置包括总成深海泵、过滤装置、数据采集与控制装置,以及支撑架体、供电部件、连接机构和流量计等辅助部件。过滤装置分三级过滤(分别放置0.22、1和5μm孔径的滤膜,并可根据需要更换组合),控制装置采用深度触发和时间触发两种工作模式,并可配套安装CTD、荧光计等海洋环境参数测量设备。针对调查站点,将若干套(如3套)高通量深海海水采样及分级过滤系统分一定间隔悬挂于深海绞车缆线上,可以同步进行相应水层的海水原位过滤,从而形成多水层同步高通量原位多级过滤,以获取浮游微生物等悬浮颗粒物样品。该原位取样系统具有多层同步高通量过滤和分级采样的特点,现已被应用于海洋科考航次中,为深海悬浮颗粒物(含浮游微生物等)的研究提供了一种简约高效的样品获取方法。 相似文献
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针对阵列式振荡浮子波浪能转换设备,提出一种在实验室进行测试研究的实验装置。该实验装置由一组阵列柱形水槽组成,水槽液面在水动力系统的驱动下,按照计算机设定的函数做升降运动;对该装置模型——柱形阵列水槽的假设,依据波浪理论进行了论证;对装置的工作原理、结构设计、技术参数、控制电路和操作运行等做了较详细的说明;对实验装置实际运行和测试情况做了介绍。结果表明:该实验装置设计合理可行,模拟波浪高度,远高于现有的造波水池,构成了一种专用的模拟造波装置;该装置为不同形式振荡浮子式波浪能转换设备的研制提供了一种多功能、大振幅、高效灵活的实验平台。 相似文献
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以全海深自主遥控水下机器人(AutonomousRemotely-operated Vehicle, ARV)为研究对象,针对全海深ARV的稳定航行和作业控制需求,借助潜艇标准运动方程建立直航动力学模型,还提出使用多元函数泰勒展开的方法建立独立的垂直运动动力学模型。其次,以节约计算机资源为目的,采用拟合优度分析、显著性检验和全局敏感性分析的方法剔除动力学模型中不重要的水动力系数项,得到简化的动力学模型。将初始和简化动力学方程的拟合结果与计算流体力学仿真(Computational Fluid Dynamics, CFD)计算结果进行对比分析,对比结果表明,全海深ARV直航和垂直运动动力学模型和简化动力学模型均是可靠的。 相似文献