2024-10-14
各学院(部)：
为更好开展新工科毕设项目，提升项目质量和水平，“深海矿产资源开发安全保障技术研究”新工科毕业设计项目现面向全校教师和毕业班学生进行招募。现将有关事项通知如下。
一、项目背景、目的及意义
矿产资源作为支撑国家发展进程的重要物质基础，影响我国90%以上能源供应和80%以上工业原料供给。深海海底蕴藏丰富的矿产资源，是21世纪陆地矿产最重要的替代资源，具有极高的战略和经济价值，其开发和利用是解决我国战略性矿产资源对外依存度持续高位的重要措施，拥有完备可靠的基础理论和关键技术，是保证我国站稳深海资源开发脚跟、实现国家矿产战略资源自主可控的先决条件。因此，开展深海采矿关键技术研究，具有重要的意义。
二、项目已具备的条件
拥有深海矿产资源开发集中攻关平台，主要面向深海多金属结核、多金属硫化物和富钴结壳等矿产资源的开采开展技术研究，建有深海大功率远距离变频供电系统、富杂地形行走履带、滚筒采掘和水力采集试验台，研发了4500米级深海富钴结壳采矿车。
三、项目期限与目标
本期项目期限：2024年10月-2025年6月。
本期项目目标：在2026年6月，基本形成深海矿产资源开发理论和关键技术体系的构建，具体包括：
1.深海矿产资源开发水面-水下感通传一体化技术；
2.深海矿产资源长距离安全输运技术；
3.深海矿产资源开发环境影响及经济性评价技术；
4.深海矿产资源开发过程管理与安全运维技术。
四、项目主要方向及任务
项目拟设4个研究方向，每个方向设1-2个研究任务共13个研究任务。每个研究方向拟设1-2名指导教师岗位。每个研究任务拟安排1-2名学生。研究方向和任务设置如下：
方向1：深海矿产资源开发水面-水下感通传化技术：负责研究深海资源勘探技术相关的导航定位、目标感知、通信传输新技术或新算法。
任务1.1 综合定位导航技术：
目标：针对深海矿产资源开发中的定位导航挑战，通过多定位导航传感器融合，设计先进定位算法，实现深海水下装备的高精度定位和导航，确保矿产资源开发任务的高效执行。
任务1.2 声光感知技术：
目标：针对深海矿产资源开发水下装备感知问题，通过对水声和光学信号进行多模态感知、高分辨率成像、目标识别等，实现深海环境中对矿产资源和水下目标的高精度感知和识别，以支持资源开发任务的高效执行。
任务1.3 高效安全通讯传输技术：
目标：针对深海矿产资源开发水下装备通讯传输技术的问题，通过研究高可靠性、低延迟、深海环境适应性、数据安全性、远程操作、自组织网络和解加密等方面的技术，实现在深海环境中对水下装备的高效、安全水声通讯传输，以支持资源开发任务的可靠执行。
方向2：深海矿产资源长距离安全输运技术：负责矿产资源长距离输运流动保障、输运管道内外流固耦合以及多系统耦合运动等方面的研究。
任务2.1 矿产资源长距离输运流动保障技术
目标：研究矿石颗粒–海水形成的大颗粒固液两相流在经过软管、硬管、提升泵的过程中的流动特性，并预报分析可能出现的段塞流、堵塞、磨蚀等问题。
任务2.2 输运管道内外流固耦合研究
目标：综合考虑输运管道所处的内、外部非稳态流场和复杂边界条件情况，研究输运系统的力学特性和动态响应。
任务2.3 深海矿产资源开发多系统耦合运动研究
目标：考虑水面母船-输运硬管-中继站-输运软管-采矿车等组成的多体耦合系统，建立多体耦合响应的分析和仿真模型，开展多体耦合运动响应分析。
方向3：深海矿产资源开发环境影响及经济性评价技术：负责深海采矿海底扰动及尾矿排放羽状流分析、海底生态系统影响研究等。
任务4.1： 海底沉积物扰动及尾矿排放羽状流分析
目标：针对深海采矿引起的海底沉积物扰动及尾矿排放形成的羽状流，开展理论分析、数值模拟等分析研究，研究羽状流对海底生态系统的影响，构建环境影响评估的技术体系，为实现绿色环保型的深海矿产资源开发提供技术支撑。
任务4.2： 深海采矿经济性评价分析
目标：针对深海采矿经济性问题，构建包括国际海底管理局、承包商、金属加工商、赞助国等不同利益方的经济性评价模型。
方向4：深海矿产资源开发过程管理与安全运维技术：负责深海矿产资源开发安全防控技术、深海采矿装备可靠性等方面的研究。
任务4.1： 深海矿产资源开发安全防控技术研究
研究深海矿产资源开发过程多因素、多维度、多要素耦合风险分析方法，揭示引起深海采矿系统失效的风险源识别方法及致灾机理；构建包括系统可靠性、人因等因素的综合风险评价系统，建立深海矿产资源开发安全防控模型。
任务4.2： 深海采矿装备可靠性评估
针对深海采矿装备面临复杂的海洋环境条件问题，研究典型深海采矿装备以及关键零部件可靠性分析方法。
五、招募要求：
拟招募选题学生的学院（专业）包括：海洋学院、建工学院、机械学院、精仪学院、电信学院等。
报名及联系方式：
相关课题细节以及其他未尽事宜请咨询项目组联系人：李校博（lixiaobo@tju.edu.cn）
欢迎各位同学踊跃报名，期待你的加入！
深海矿产资源开发安全保障技术研究
新工科毕设工作组
2024年10月14日