[发明专利]一种深海多金属结核矿产的实时丰度探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种深海多金属结核矿产的实时丰度探测系统及方法，所述系统包括：前扫声呐FLS声学背向散射水平分析模块、前视声呐FLS处理凸显度检测与分析模块、图像处理模块、侧视声呐SLS处理模块、多维度结核计数和尺寸测量模块、机器学习模块、丰度映射模块和机器传感器。本发明为深海多金属结核采矿作业区探知和测绘局部多金属结核矿产丰度变化趋势图，由工作级ROV或AUV进行测绘前预扫描，由深海多金属结核采矿车一边进行采矿作业，一边实时扫描测绘结核矿石，实时丰度探测用于对深海采矿车行走路径、速度和采集作业进行自动控制，对保证深海多金属结核采矿系统的产量和采收率起到重大作用。

技术领域

本发明涉及采矿设备技术领域，尤其涉及一种深海多金属结核矿产的实时丰度探测系统及方法。

背景技术

矿物资源，又名矿产资源，是指经过地质成矿作用而形成的，天然赋存于地壳内部或地表，埋藏于地下或出露于地表，呈固态、液态或气态的，并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体。

近年来，随着经济的发展，对矿产资源的需求也越来越大，大量的资源开发造成地球陆地矿产资源日益枯竭，陆地矿产资源已难以满足人类对矿产资源的需求，因此人类需要探索新的矿产资源供给方式。海底蕴含着丰富的矿产资源，合理的开采海洋矿产资源有助于解决陆地矿产资源供给不足的问题；多金属结核富含锰、铁、镍等几十种元素，是一种极具经济价值的矿产资源，多处在四千米至六千米的深海区域。一方面，其输送方式完全不同，输送难度较大；另一方面，生产效率和经济性也是一个重要的考虑因素，同时，由于在深海开采，技术难度和复杂性都非常高，这就对技术要求方案提出了很大的挑战。

现有技术中需要一套中间仓装备，一般来说采矿车采集的矿浆通过软管会与立管底部的中间仓相连，中间仓是用来缓冲矿浆浓度的变化给矿浆提升泵造成影响的重要装备，该装备的存在将使海上立管系统的收放更为复杂，且成本更高，还存在无法保证深海多金属结核采矿系统的产量和采收率，导致产量和采收率偏低，因此如何简单节能的提升深海多金属结核采矿系统的产量和采收率是当前亟需解决的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种深海多金属结核矿产的实时丰度探测系统及方法，旨在解决现有技术深海多金属结核采矿系统的复杂程度高，收放采矿缓冲仓作业难度大、产量不稳定，从而造成综合采收率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种深海多金属结核矿产的实时丰度探测系统，所述深海多金属结核矿产的实时丰度探测系统包括：

前扫声呐FLS声学背向散射水平分析模块、前视声呐FLS处理凸显度检测与分析模块、图像处理模块、侧视声呐SLS处理模块、多维度结核计数和尺寸测量模块、丰度映射模块、机器学习模块和机器传感器；

所述机器学习模块分别与所述前扫声呐FLS声学背向散射水平分析模块、所述前视声呐FLS处理凸显度检测与分析模块、所述图像处理模块、所述侧视声呐SLS处理模块、所述机器传感器和丰度映射模块连接，所述多维度结核计数和尺寸测量模块分别与所述前扫声呐FLS声学背向散射水平分析模块、所述前视声呐FLS处理凸显度检测与分析模块、所述图像处理模块、所述侧视声呐SLS处理模块和所述丰度映射模块连接；

所述前扫声呐FLS声学背向散射水平分析模块用于对FLS声呐返回的信号进行整体强度的全面分析，并将分析后的结果信息输入至所述机器学习模块和所述多维度结核计数和尺寸测量模块；

所述前视声呐FLS处理凸显度检测与分析模块用于将检测与分析后的目标信号输入至所述机器学习模块和所述多维度结核计数和尺寸测量模块；

所述图像处理模块用于对图像进行处理得到处理结果，并将所述处理结果输入至所述机器学习模块和所述多维度结核计数和尺寸测量模块；

所述侧视声呐SLS处理模块用于将每个扫描扇区多金属结核的数据输入至所述机器学习模块和所述多维度结核计数和尺寸测量模块；