UML在深海集矿机远程监控系统中应用研究

分析了UML（unified modeling language）建模方法在信息建模中的优点,具体研究了UML建模方法在深海集矿机远程监控系统建模中的应用;针对深海集矿机远程监控系统的工艺流程,采用UML中的用例图、活动图和序列图等描述远程监控系统的需求、分析和设计阶段的信息系统模型;并对深海集矿机远程监控系统进行建模,使系统模型更通用、更易理解,增强了系统模型的重用性和互操作性。以Rational Rose 2002为工具来描述UML方法的建模过程,开发了深海集矿机远程监控系统,在海洋采矿系统的模型机上试验运行情况良好。     

马里亚纳海沟表层沉积物物理性质与微观结构初探

针对取样于141°48.700 8'E,11°11.698 8'N,深度为8 638 m的马里亚纳海沟海底表层沉积物,考虑该沉积物中的孔隙水为海水,提出一种测定其基本物理性质指标的修正方法,并测定其相关的物理性质指标,最后通过扫描电子显微镜观察其微观结构。研究结果表明:本次取样处的深海海底表层沉积物具有极高的含水率、高孔隙率、低密度、低比重、高饱和度等特性。考虑海水中盐分影响的修正后,该土样的含水率比修正前提高了11.68%,比重比修正前降低了7.66%。该沉积物显微结构以絮凝结构为主,中间夹杂着大量多孔隙的硅藻碎片和生物体的空壳,这使得该沉积物中的孔隙数量增多。研究结果将有助于了解马里亚纳海沟地区的深海沉积环境和历史,为深海集矿车的设计提供参考。     

自治水下机器人在深海采矿系统湖试中的应用

以大洋采矿前期的湖试为例,介绍了AUV在矿产资源调查和深海采矿中的应用。在深海采矿系统作业前期,利用AUV调查湖底的地形地貌、结核的分布与覆盖率,确定集矿机作业地点的大地坐标。在深海采矿系统作业后期,利用AUV调查集矿机在湖底的行走轨迹和压陷深度,估算回采率。     

基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天,深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点,深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质,在采矿作业中,深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型,对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验,通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验,对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定,同时依据标定结果改变相应参数,针对5种不同底质条件的工况,建立海底采矿车的数字仿真模型,模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示,下陷深度会随行驶速度呈非线性变化,在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明,该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量（38.1%～48.4%）、含水率（88.13%～137.79%）和压缩性（压缩系数：1.86～3.73 MPa-1,压缩模量：1.26～2.13 MPa）,具有更低的密度（1.3～1.5 g/cm3）和强度特性（贯入阻力：0.19～1.32 N,黏聚力：3.7～6.9 k...     

菲律宾海深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系

为研究深海海底沉积物声学特性与物理性质相关关系,于2016年11月在实验室对水深3164～5 592 m的菲律宾海深海海底沉积物柱状样品的声学特性进行测量,获取了沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数等声学特性参数。结合沉积物的孔隙度和密度等物理性质参数,分析了海底沉积物声速、声速比、声阻抗、声阻抗指数与孔隙度、密度的相关关系,建立了该海域海底沉积物声学特性回归方程。研究结果表明:研究区深海数据与浅海回归方程符合度较差,与深海回归方程符合度较好;Hamilton校正方法有助于修正实验室测量引起的温度和压力误差,声速比与Hamilton方程符合度比声速好;声阻抗和声阻抗指数与物理性质参数的相关性优于声速和声速比。此外,研究认为由于海底沉积物的沉积环境较为复杂,其声学特性回归方程存在差异。由于上述差异的存在,在使用基于不同海域数据建立的回归方程进行海底沉积物声学特性预测时,应加以区别对待。该研究丰富了深海海底沉积物声学数据,对促进深海海底沉积物声学深入研究具有一定的借鉴意义。     

基于长基线系统深海采矿ROV精确定位

对于深海采矿集矿机ROV的定位,采用传统的长基线水声定位系统通常存在较大误差。对此提出了一种新的算法模型,首先通过比较集矿机测量位置与前一次修正位置的几何关系,对当前集矿机的位置进行修正,然后利用新的集矿机位置修正声速的数值,并得出重新修正后的集矿机测量位置。这样反复的多重迭代使得在某一时刻集矿机ROV的测量位置逐步趋近其理想位置,实现长基线系统的水声精确的三维立体定位。通过数值仿真分析,结果显示与传统的长基线水声定位方法相比,通过该方法获得的集矿机行驶轨迹能更好地趋近其理想行驶曲线,表明该算法的有效性。     

深海沉积物地热探针结构设计分析

文中详细介绍和分析了深海沉积物地热探针结构系统的材质选取,材料耐压强度理论计算以及设计过程.对关键部件进行了多种方式的计算和强度校核,为深海沉积物地热探针结构系统的应用提供了扎实基础.     

大洋采矿输送软管动力特性的数值研究

在大量勘探数据的基础上，对中国东太平洋7．5万km^2矿区采矿环境进行研究，得出集矿机是否安全行驶，直接关系着大洋采矿的成败。影响集矿机行驶的因素很多，其中输送软管是重要因素之一。通过理论分析计算和小型模拟实验相结合的研究方法，进行了软管与集矿机受力分析与仿真计算研究，开发了相应的应用软件。总结了大洋采矿系统中输送软管动态特性数值研究的最新研究成果，对我国大洋多金属结核矿产资源的开发，深海采矿系统的设计和回采策略的制定有一定的参考价值和实用意义。     

深海沉积物抗剪强度影响因素及其变化规律

深海沉积物土工力学特性是研发深海海底作业装备的依据.利用现有的深海土工力学原位测量数据和取样分析的成果,采用回归分析方法,得到了沉积物物化组成等参数与抗剪强度的相关关系.研究表明:深海沉积物以粉质土、有机黏土为主,具有高含水率、大孔隙比、低密度等特征;随着埋藏深度的增加,深海沉积物的含水率和孔隙比逐渐减少,湿密度与抗剪...     

深海无人系统大长径比环肋圆柱壳结构设计与试验研究

环肋圆柱壳是深海无人系统广泛采用的一种耐压结构形式,保障其结构安全是系统研制过程中非常重要的一环。针对环肋圆柱壳的结构特征推导了组合结构重量关系式和结构参数简化估算方法,并以一种超长型深海无人系统耐压结构为例,围绕大长径比环肋圆柱壳的结构形式、设计计算、仿真分析、模型验证等开展研究。研究表明提出的大长径比环肋圆柱壳结构设计参数简化估算方法具有较好的适应性。相关计算和分析结果可以为该型深海无人系统结构设计提供技术支撑,也可以为其他类似耐压结构设计提供参考。     

A Track Initiation Method for the Underwater Target Tracking Environment

A novel efficient track initiation method is proposed for the harsh underwater target tracking environment (heavy clutter and large measurement errors): track splitting, evaluating, pruning and merging method (TSEPM). Track initiation demands that the method should determine the existence and initial state of a target quickly and correctly. Heavy clutter and large measurement errors certainly pose additional difficulties and challenges, which deteriorate and complicate the track initiation in the harsh underwater target tracking environment. There are three primary shortcomings for the current track initiation methods to initialize a target: (a) they cannot eliminate the turbulences of clutter effectively; (b) there may be a high false alarm probability and low detection probability of a track; (c) they cannot estimate the initial state for a new confirmed track correctly. Based on the multiple hypotheses tracking principle and modified logic-based track initiation method, in order to increase the detection probability of a track, track splitting creates a large number of tracks which include the true track originated from the target. And in order to decrease the false alarm probability, based on the evaluation mechanism, track pruning and track merging are proposed to reduce the false tracks. TSEPM method can deal with the track initiation problems derived from heavy clutter and large measurement errors, determine the target’s existence and estimate its initial state with the least squares method. What''s more, our method is fully automatic and does not require any kind manual input for initializing and tuning any parameter. Simulation results indicate that our new method improves significantly the performance of the track initiation in the harsh underwater target tracking environment.     

走航ADCP数据处理与质量控制方法研究

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流的基本原理和利用ADCP自带软件进行原始数据处理过程中需要设置的关键参数;着重论述了ADCP数据标准化处理和质量控制方法的研究,并利用实测数据对研究方法进行了验证。结果表明,本文研究的方法针对ADCP底跟踪观测数据处理效果良好,并可为GPS跟踪模式下的ADCP数据处理和质量控制提供可行的技术参考。     

石膏裂变径迹测年研究及其存在的问题

对石膏裂变径迹测年的可行性及研究方法进行了探讨，研究表明，无论矿物结构特征还是铀含量与年龄关系均说明石膏可用于裂变径迹测年，其测定的年龄能较好地与古地磁、地层学、古生物学上的证据吻合，裂变径迹年龄与自发径迹密度和诱发径迹密度比值(ρs/ρi)相关分析进一步证明石膏测定的裂变径迹年龄是可信的。同时发现在中子通量相同的情况下，石膏裂变径迹年龄与铀含量并不存在特定的相关关系。为了进一步提高石膏裂变径迹测年数据的可靠性、精确度和可比性，今后研究中应加强最佳蚀刻条件、退火机制的研究和标准年龄对比法的应用。     

0418号台风"艾利"路径特点分析

本文利用天气学对风场、物理量诊断、卫星云图等方法并结合0418号台风“艾利”路径进行分析研究。结果表明,850hPa正涡度、700hPa较强的垂直上升运动,台湾岛地形及双台风藤原效应对台风路径的预报有一定的指导意义.     

广西近海移动路径复杂的热带气旋大气环流特征分析

据统计,1960～2002年共有118个热带气旋进入广西近海区域内,其中移动路径怪异的热带气旋有7个。本文着重分析造成热带气旋移动路径怪异的大气环流特征和天气类型,归纳为：双台风影响、副热带高压影响、冷空气影响等三种天气类型。     

台风移速突变的诊断分析及路径预报

本文利用台风移动方程对作用在台风上的各力进行了诊断分析：主要力是气压梯度力和地转偏向力，二者同量级，其他各力约小１－３个量级；当台风加速移动时，气压梯度力小于地转编向力；减速移动时，气压梯度力大于地转偏向力。用预报方程计算得到的台风路径与实际台风路径在趋势上近于一致，预报误差约为２００ｋｍ。     

卫星云图资料在台风路径相似预报中的应用

本文应用相似预报的原理和方法,结合常规气象资料(NCEP分析资料),试验了用卫星探测的灰度场资料作台风移动路径的定量预报。结果表明,通过计算灰度场的相似离度,可以有效地定量描述台风非对称性结构的相似性,并能较准确地预测其未来的移动路径。     

冬季鄂霍次克海海冰对北太平洋风暴轴年际变化的影响

利用北极海冰密集度资料和NCEP＼NCAR再分析资料,运用统计方法讨论了冬季鄂霍次克海及其邻近海区海冰异常与同期北太平洋风暴轴的联系。结果发现,冬季鄂霍次克海西南部海区海冰面积异常与北太平洋海温异常共同作用对北太平洋风暴轴在西北一东南方向的伸缩及强度的年际变化有重要影响,而在海温异常的共同作用下,鄂霍次克海东北部及舍列霍夫海海区海冰面积异常则主要影响风暴轴的南北位移和强弱。     

入侵台湾岛及邻近地区的热带气旋移向突然右折规律的研究

本文研究14例西北太平洋上的热带气旋入侵台湾岛及邻近地区移向突然发生右折的规律。结果表明,右折路径的形成是由于环境流场和特殊地形共同作用的结果。地形的影响,经常可导致热带气旋流场结构变化,伴生台湾地形槽或低压,而它们一旦获得发展,即使在不利于右折环境流场条件下,仍可产生移向上的突然右折。     

热带风暴复杂路径分型预报自动化流程

本文主要研究热带风暴复杂路径的预报，以热带风暴路径趋势为特征，对统计样本作天气型划分，引进５００、２００Ｐｈａ图上特征站的要素值，客观地将天气形势分成东风型和非东风型，并对预报因子作了非线性变换。通过追踪前期路径的移向和移速变化轨迹，寻求出台未来路径将发生转折的规律，并综合出一套自动化业务预报流程。