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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380039645.X (22)申请日 2013.07.10 2012903243 2012.07.27 AU G01N 23/222(2006.01) G01N 23/223(2006.01) B63C 11/48(2006.01) B63G 8/42(2006.01) (71)申请人 诺蒂勒斯矿物太平洋有限公司 地址 澳大利亚昆士兰州 (72)发明人 G史密斯 S利奇 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 苏娟 (54) 发明名称 使用远程操作运载工具进行海底测试的方法 (57) 摘要 提供一种使用远程。
2、操作运载工具 (ROV) 进行 海底测试的方法。ROV 具有光谱传感器，优选为 x 射线荧光或中子活化分析传感器。该方法包括识 别待分析的海床材料，引导 ROV 到识别的海床材 料，并通过光谱传感器分析海床材料。该方法允许 实时或至少接近实时地分析感兴趣的海床材料， 而不需要在表面处获得用于分析的样本。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2015.01.26 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/AU2013/000762 2013.07.10 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/015363 EN 2014.01.30 (51)Int.Cl. (19)。
3、中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104487828 A (43)申请公布日 2015.04.01 CN 104487828 A 1/2 页 2 1.一种使用具有光谱传感器的远程操作运载工具进行海底测试的方法，该方法包括如 下步骤 ： 识别待分析的海床材料 ； 引导远程操作运载工具到识别的海床材料 ；以及 通过光谱传感器分析海床材料。 2.根据权利要求 1 所述的方法，其中，光谱传感器包括 x 射线荧光传感器。 3.根据权利要求 1 或 2 所述的方法，其中，光谱传感器包括中子活化分析传感器。 4.根据前述权利要。
4、求中的任一项所述的方法，其中，分析海床材料的步骤包括使用来 自光谱传感器的数据来确定海床材料的矿物成分。 5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括使用来自海床材料的分析的数据 确定海床材料的矿物等级估计的步骤。 6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，待分析的海床材料包括海床沉积 物、硬岩石和 / 或结构。 7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，该方法还包括通过光谱传感器由 海床材料的分析产生光谱数据的步骤。 8.根据权利要求 7 所述的方法，还包括存储光谱数据的步骤。 9.根据权利要求 8 所述的方法，还包括传输光谱数据的步骤。 10.根据权利要求 9 所述的方法，。
5、其中，光谱数据实时或接近实时地传输。 11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，远程操作运载工具被栓系。 12.根据权利要求 11 所述的方法，其中，远程操作运载工具被栓系到表面船舶。 13.根据权利要求 11 所述的方法，其中，远程操作运载工具被栓系到海床设备。 14.根据权利要求 11 13 中的任一项所述的方法，其中，远程操作运载工具经由脐带 缆线栓系。 15.根据权利要求 14 所述的方法，其中，远程操作运载工具经由脐带缆线供能和控制。 16.根据权利要求 14 或权利要求 15 所述的方法，其中，来自光谱传感器的数据在脐带 缆线上传输。 17.根据前述权利要求中的任一项所述的。
6、方法，其中，引导远程操作运载工具的步骤包 括邻近识别的海床材料定位光谱传感器。 18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，光谱传感器包括防水壳体，防水 壳体对于使用深度进行压力分级和适当压力测试。 19.根据权利要求 18 所述的方法，其中，防水壳体具有 x 射线荧光和 / 或中子传输窗 口。 20.根据权利要求19所述的方法，其中，邻近识别的海床材料定位x射线荧光和/或中 子活化分析传感器的步骤包括朝着待分析的识别的海床材料定位传输窗口。 21.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，远程操作运载工具由表面船舶或 平台操作。 22.一种产生有关海床材料的光谱数据的方法，该方法包括。
7、如下步骤 ： 识别待分析的海床材料 ； 引导远程操作运载工具到识别的海床材料 ； 权 利 要 求 书CN 104487828 A 2/2 页 3 通过光谱传感器分析海床材料 ；以及 由分析海床材料的光谱传感器产生光谱数据。 权 利 要 求 书CN 104487828 A 1/4 页 4 使用远程操作运载工具进行海底测试的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种使用远程操作运载工具 (ROV) 进行海底测试的方法。特别是，本 发明涉及 ( 但不局限于 ) 使用装备有例如 x 射线荧光 (XRF) 传感器或中子活化分析 (NAA) 传感器的光谱传感器的远程操作运载工具测试海床材料的方法。 背景技术。
8、 0002 参照这里的背景技术不认为承认这些技术构成澳大利亚或其他地方的公知常识。 0003 其中通常是例如海床块状硫化物的海床沉积物的海床材料被开采和运输到表面 船舶以便处理的海床采矿操作正在发展。许多挑战来自于在这种水下环境中的作业，特别 是在例如海平面以下 1000 3000m+ 的水体深处操作时。 0004 这些挑战之一是分析海床材料。通常样本材料被收集和输送到表面船舶以便测 试。但是，获得样本是复杂、费时和昂贵的过程。 0005 获得样本的一种方法是将具有多功能操纵器的特殊远程操作运载工具 (ROV) 发 送到海床以实际获得样本并使其带回到表面。但是，一旦在海床处，适合被移除的材料必。
9、须 首先被识别，例如“柱状矿体”或露出岩层。具有有限控制的 ROV 必须接着试图通过多动能 操纵器折断岩石块。在许多情况下，样本过于牢固而不能通过 ROV 折断，在该过程中破碎， 过于庞大而不能操纵，或者意外掉落。即使通过 ROV 获得良好的样本，也需要使其放置在海 底上的容器内，并随后回收到表面。这种取回操作增加了复杂性，并需要采用附加部件，包 括绞盘系统来从海底部署和回收样本容器。 0006 另一方法是使用蜡采样，其中具有小块蜡的小重物被掉落到海床上，蜡附着到可 以取回和分析的小颗粒上。但是，此方法非常低效，因为只取回了有限量的随机选择的颗 粒，并且取回的颗粒相对小，限制了可以进行的分析水。
10、平。 0007 又一采样方法是使用推动芯或箱体芯采样，其中相对浅的芯样本从插入海床表面 的设备取出。但是，此方法只适用于软沉积物，并不适用于获得硬岩石含矿样本。 0008 如上所述获得样本材料不仅繁琐，而且直到样本取回和测试之后，才可以进行海 床材料的分析。这种时间延迟是显著的，并且导致海床材料的特性理解的显著低效。这造 成采矿时间和资源的浪费。 发明内容 0009 本发明的目的在于提供一种使用远程操作运载工具进行海底测试的方法，其克服 或消除以上描述的一个或多个缺陷或问题，或至少提供有用的替代。 0010 本发明的其他优选目的将从以下说明中变得清楚。 0011 根据本发明的第一方面，提供一种。
11、使用具有光谱传感器的远程操作运载工具进行 海底测试的方法，该方法包括 ： 0012 识别待分析的海床材料 ； 0013 引导远程操作运载工具到识别的海床材料 ；以及 说 明 书CN 104487828 A 2/4 页 5 0014 通过光谱传感器分析海床材料。 0015 优选地，光谱传感器包括 x 射线荧光传感器和 / 或中子活化分析传感器。通过光 谱传感器分析海床材料的步骤优选地包括通过x射线荧光传感器和/或中子活化分析传感 器分析海床材料。 0016 优选地，分析海床材料的步骤包括使用来自 x 射线荧光传感器和 / 或中子活化分 析传感器的数据确定海床材料的矿物成分。优选地，该方法还包括使。
12、用来自海床材料的分 析的数据确定海床材料的矿物等级估计的步骤。待分析的海床材料优选地包括海床沉积 物、硬岩石和 / 或结构。 0017 优选地，该方法还包括通过光谱传感器由海床材料的分析产生光谱数据的步骤。 该方法还包括存储来自光谱传感器的数据的步骤。该数据可存储在远程操作运载工具上和 / 或远程位置处。该方法还优选地包括通常传输来自光谱传感器的数据到表面船舶或平台 的步骤。该数据优选地实时或接近实时地传输，但是也可以随后传输 ( 或重新传输 )。 0018 远程操作运载工具可以被栓系，优选地通过脐带缆线栓系到表面船舶或例如海床 采矿、切割或堆放运载工具的其他海床设备。远程操作运载工具可以经由。
13、脐带缆线供能和 控制。优选地，数据在脐带缆线上传输。该数据也能够直接从远程操作运载工具下载。 0019 优选地，引导远程操作运载工具的步骤包括邻近识别的海床材料定位光谱传感 器。光谱传感器优选地包括防水壳体，防水壳体对于使用深度进行压力分级和适当压力测 试。防水壳体可具有 x 射线荧光和 / 或中子传输窗口。邻近识别的海床材料定位 x 射线荧 光和/或中子活化分析传感器的步骤优选地包括使用远程操作运载工具(ROV)操纵器臂或 远程致动探头以便朝着待分析的识别的海床材料定位传输窗口。 0020 优选地，远程操作运载工具由表面船舶或平台操作。远程操作运载工具也可以是 自动或部分自动的。远程操作运载。
14、工具可具有海床材料识别系统以便识别可以令人感兴趣 的待分析海床材料。 0021 本发明的其他特征和优点将从以下详细描述中变得清楚。 附图说明 0022 只通过例子，随后将参考附图更完整地描述本发明的优选实施方式，附图中 ： 0023 图 1 是包括测试海床材料的远程操作运载工具 (ROV) 的海床操作的示意图 ； 0024 图 2 是包括与海床块料切割器 (SBC) 结合使用的远程操作运载工具 (ROV) 的海床 操作的示意透视图 ； 0025 图 3 是图 2 所示的海床操作的示意透视图，其中 ROV 栓系到 SBC ；以及 0026 图 4 是示出使用 ROV 进行海底测试的方法步骤的流程。
15、图。 具体实施方式 0027 图 1 示出在海平面 14 以下的海床 12 上进行海床操作 10 的示意图。海床操作 10 可定位在海平面 14 以下的多种深度处，但是通常海床 12 将在海平面 14 以下的 1000m 以上 处，并且在许多情况下，为海平面 14 以下的大约 2000-3000m。 0028 海床操作 10 包括远程操作运载工具 (ROV)40，其能够横穿海床 12。远程操作运载 工具 40 可以悬浮和 / 或在海床 12 上驱动。远程操作运载工具具有 x 射线荧光 (XRF) 和 / 说 明 书CN 104487828 A 3/4 页 6 或中子活化分析 (NAA) 传感器。
16、 42 形式的光谱传感器。将理解到将通常提供 XRF 或 NAA 传 感器形式的单个光谱传感器。替代地，可以提供 XRF 和 NAA 传感器两者。XRF 和 / 或 NAA 传 感器 42 安装在具有 XRF 和 / 或 NAA 传输窗口的压力分级壳体内。 0029 远程操作运载工具 40 还经由脐带缆线 44 连接到表面船舶或平台 18。脐带缆 线 44 为远程操作运载工具 40 提供功率、控制和遥感勘测。通常远程操作运载工具 40 经由 脐带缆线 44 从表面船舶或平台 18 供能或远程操作。虽然表面船舶或平台 18 示出为定位 在海平面 14 的表面上，将理解到表面船舶或平台也可定位在其。
17、他地方，例如陆地。脐带缆 线44可以或不可以连接到用于其他海床设备(图1未示出)的脐带缆线或与其成一体。还 将理解到远程操作运载工具 40 可具有本身的功率源，例如电池功率，并且经由无线通信装 置操作。 0030 海床 12 具有待分析的海床材料 50。海床材料 50 通常包括海床沉积物、硬岩石和 /或海床结构。海床材料50可以是天然形成的，或者可以最近暴露的材料，例如由于海床采 矿操作造成的暴露阶地。图 2 和 3 示出与在新生成海床阶地 30 上操作的海床采矿运载工 具结合操作的远程操作运载工具40。如图2所示，海床采矿运载工具20还经由第二脐带缆 线 22 连接到表面船舶或平台 18。海。
18、床材料 50 是海床阶地 30 的最近暴露部分。 0031 图 3 示出与图 2 所示的海床采矿运载工具 20 结合使用的远程操作运载工具 40， 但是海床采矿运载工具 40 具有其自身的到表面船舶或平台 18 的脐带缆线 ( 图 1 和 2 中的 44)，其具有连接在远程控制运载工具 40 和海床采矿运载工具 20 之间的脐带栓系件 44。 远程操作运载工具 40 可始终接收功率，并与表面船舶或平台 8 通信，但是是经由海床采矿 运载工具 20 的脐带缆线 22。 0032 在一种实施方式中，远程操作运载工具40可以通过海床采矿运载工具20承载，直 到需要它与海床采矿运载工具 20 分离以分。
19、析所感兴趣的海床材料 50 时。例如，远程操作 运载工具 40 可用来随着海床采矿运载工具 20 暴露新材料而进行含矿等级测量。 0033 在使用中，待分析的海床材料 50 被首先识别以便分析 ( 图 4 的步骤 100)。海床材 料 50 可经由多种不同措施识别，但是通常远程操作运载工具 40 将具有一些形式的海床材 料识别系统。待分析的海床材料 50 可以通过采用海床测量 ( 例如声纳 )、视觉识别 ( 例如 经由摄像机 ) 和 / 或通过使用历史数据来识别。 0034 一旦识别待分析的海床材料 50，远程操作运载工具 40 被引导到识别的海床材料 ( 图 4 的步骤 110)，并且 XR。
20、F 和 / 或 NAA 传感器 42 邻近识别的海床材料 50 定位。通常， XRF 和 / 或 NAA 传感器安装在远程操作运载工具 40 的操纵器臂上。操纵器臂或致动探头 相对于远程操作运载工具 40 的其他部分操纵，并优选地通常从表面船舶或平台 18 远程控 制。一旦 XRF 和 / 或 NAA 传感器邻近识别的海床材料 50 定位，识别的海床材料 50 可以通 过 XRF 和 / 或 NAA 传感器 42 分析 ( 图 2 的步骤 120)。 0035 来自 XRF 和 / 或 NAA 传感器 42 的数据被存储并在脐带缆线 44 或脐带栓系件 44 上传输到表面船舶或平台 18。在远。
21、程操作运载工具 40 不具有脐带缆线 44 或脐带栓系件 44的情况下，数据可无线地传输 ( 例如传输到表面船舶或平台 18 或例如海床采矿运载工 具 20 的其他海床设备 ) 和 / 或在适当时刻 ( 例如在远程操作运载工具 40 取回时 ) 从远程 操作运载工具 40 下载。 0036 有利地，本发明允许使用远程操作运载工具 40 远程地进行例如海床沉积物、硬岩 说 明 书CN 104487828 A 4/4 页 7 石和结构的海床材料 50 的测试。远程操作运载工具 40 的 XRF 和 / 或 NAA 传感器 42 用来 提供海床材料50的成分和矿物等级估计，可以用来改善海床12的知识。
22、，并为海床采矿操作 提供指导并因此增强海床采矿操作。 0037 根据本发明操作远程操作运载工具 40 的方法比使用具有操纵器的现有远程操作 运载工具 ( 其试图从海床获得实际样本 ) 更有效。另外，根据本发明的远程操作运载工具 40 避免与获得实际样本相关的多种问题 ( 例如不能获得样本、损坏样本、丢失样本等 )。另 外，它允许海床材料的实时分析，避免了获得和分析实际样本中的延迟和相关低效。 0038 远程操作运载工具 40 容易用来针对海床材料 50 提供相对快速的数据收集和分 析，允许快速和准确地进行评估，继而允许以及时方式进行正确决定。例如，远程操作运载 工具40可用来在海床阶地开采之后。
23、提供海床阶地的及时分析，以确认和更新(如果需要的 话 ) 开采的实际海床材料的含矿估计。另外，远程操作运载工具 40 可用来筛选可能的海床 钻探位置，以及成本有效地选择或排除待钻探的含矿目标。 0039 与现有海床样本系统相比，由于远程操作运载工具 40 操作的便利性和效率，可以 比现有实践分析更大量的海床材料 50。海床材料 50 的成分和矿物等级估计有利地提供有 关海床 12 状态的有价值信息，并且特别允许海床采矿操作集中于高价值区域。 0040 将理解到也可使用不同传感器进行其他感测和测量，通常安装在远程操作运载工 具 40 上，并且这可有助于确定海床材料 50、海床 12 和 / 或环。
24、境的其他特性。 0041 这里对于海床、水下、海底等参照只出于便利，并且同样适用于其他水体，例如具 有湖底的湖泊等。 0042 在此说明书中，例如第一和第二、左和右、顶部和底部等形容词可以只用来使一个 元件或动作与另一元件或动作区分，而不必须要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在 上下文允许的情况下，对于整体或部件或步骤 ( 或类似术语 ) 的参照不解释为局限于所述 整体、部件或步骤中的唯一一个，而是可以是所述整体、部件或步骤等中的一个或多个。 0043 本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通 技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方式。如上所述，以上。
25、教导的领 域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实 施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这 里描述的本发明的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的 其他实施方式。 0044 在此说明书中，术语“包括”、“具有”、“包含”或类似术语旨在非排他地包含，使得 包括列举元件的方法、系统或设备不仅包括那些元件，而且也包括未列举的其他元件。 说 明 书CN 104487828 A 1/2 页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104487828 A 2/2 页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104487828 A 。