海底沉積物原位土工力學測量裝置測控系統設計與實現①

彭賽鋒

(長沙礦冶研究院有限責任公司深海礦產資源開發利用技術國家重點實驗室,湖南 長沙410012)

大洋海底沉積物土工力學參數(如剪切強度和貫入阻力等)是海底采礦裝備設計的重要基礎數據［1-2］,但大洋海底沉積物在高壓下的土工力學特性與無圍壓且無擾動沉積物取樣樣品的土工力學特性之間存在差別［3］。 為了獲取海底沉積物原位土工力學參數,研制自主式海底沉積物原位土工力學測量裝置并進行大洋海底沉積物原位土工力學特性試驗是非常必要的。 由于原位土工力學測量裝置工作環境是大水深(5 000 m 級)、高腐蝕、長距離等條件較惡劣的海底［4］,對其測控系統的要求較高。 本文對原位土工力學測量裝置測控系統硬件和軟件設計兩方面進行介紹,由于長距離輸配電技術對海底設備的正常運行起著至關重要的作用,因此也對測控系統的電源進行了分析和計算。

1 測控系統硬件

海底沉積物原位土工力學測量裝置測控系統主要由水上甲板測控單元和水下裝置測控單元組成。 水上甲板測控單元與水下裝置測控單元通過萬米鎧裝光電復合纜進行連接,通過光電纜中的單模光纖進行光信號傳輸,通過光電纜中的電導體為水下裝置測控單元提供直流工作電源。

1.1 水上甲板測控單元

水上甲板測控單元作為上位系統,發布控制命令以及顯示設備運行狀態并保障水下系統正常工作,其組成見圖1。

圖1 水上甲板測控……