СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ НАРУЖНОГО КОНТУРА ДНИЩА РЕЗЕРВУАРА ВЕРТИКАЛЬНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ОТ ГОРИЗОНТАЛИ Российский патент 2016 года по МПК G01B11/24 G01C1/00 

Данный способ относится к области геодезического контроля резервуаров вертикальных цилиндрических стальных и может быть использован при наблюдении за деформациями стальных и железобетонных резервуаров вертикальных цилиндрических, предназначенных для хранения и проведения торговых операций с нефтью, нефтепродуктами и прочими жидкостями, а также при их техническом диагностировании и поверке.

Известен способ определения геометрических параметров резервуара геометрическим методом ГОСТ 8.570-2000 «Резервуары стальные вертикальные цилиндрические. Методика поверки», утвержден Постановлением Государственного комитета РФ по стандартизации и метрологии от 23 апреля 2001 г. №185-ст., введен в действие с 1 января 2002 г.], взятый в качестве прототипа.

Сущность данного способа состоит в том, что определение величины неравномерной осадки днища резервуара вертикального цилиндрического выполняют геодезическими методами с помощью нивелира, который устанавливают в центре днища резервуара (при отсутствии центральной трубы) или последовательно в двух противоположных точках, не лежащих на отмеченных ранее радиусах и отстоящих от стенки резервуара не более 1000 мм (при наличии центральной трубы). Далее снимают отсчеты по рейке, устанавливаемой последовательно в измерительных точках, и в точке касания днища грузом рулетки. При наличии центральной трубы отсчеты снимают по рейке с двух точек установки нивелира и дополнительно в точках, образованных пересечением радиуса с образующей центральной трубы.

Недостатком этого способа является низкая точность и высокая трудоемкость. Кроме того, данный способ предполагает контроль геометрических параметров в дискретных точках, что не позволяет достоверно оценить геометрические параметры поверхности днища резервуара, а значит состояние днища резервуара в целом. Также, данный способ предполагает наличие человеческого фактора в процессе контроля, что также ведет к снижению достоверности и точности.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности и достоверности определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического методом наземного лазерного сканирования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического от горизонтали геодезическим методом по нижнему периметру вышеупомянутого резервуара, согласно предлагаемому техническому решению производят сканирование по нижнему периметру внешней поверхности стенки и наружному контуру днища резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 0,5 до 5 см не менее чем с четырех сканерных станций на расстоянии от 10 до 25 м от резервуара, определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности резервуара в условной системе координат, выполняют регистрацию сканов между собой, производят обработку цифровых данных результатов наземного лазерного сканирования, производят построение цифровой точечной трехмерной (3D) модели нижнего пояса внешней боковой поверхности стенки и наружного контура днища вышеупомянутого резервуара, формируют виртуальный объект «горизонтальная плоскость» путем сечения цифровой точечной трехмерной (3D) модели по нижнему периметру внешней боковой поверхности стенки и наружного контура днища резервуара горизонтальной плоскостью, автоматически аппроксимируя векторный геометрический примитив «горизонтальная плоскость» в данные наземного лазерного сканирования, и получают цифровую векторную трехмерную (3D) модель наружного контура днища резервуара в местах сечения, передают полученную цифровую информацию в компьютерную программу, в этой же программе моделируют проектную цифровую трехмерную модель наружного контура днища резервуара, используя их проектные значения, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью наружного контура днища резервуара, в автоматическом режиме определяют расхождения между фактическими и проектными значениями, получают величины отклонения от проектной формы контура днища вышеупомянутого резервуара.

Способ поясняется чертежом. На Фиг. 1 представлена общая схема работы предлагаемого способа. На Фиг. 2 представлена схема сечения точечной модели в нижней части резервуара.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Для определения геометрических характеристик резервуара вертикального цилиндрического выбирают шаг сканирования, количество станций и место их расположения. Шаг сканирования должен быть подобран с учетом того, чтобы плотность точек, измеряемых на поверхности резервуара, позволяла с достаточной точностью и достоверностью определять его геометрию, учитывая деформацию днища резервуара при его заполнении. Также цифровые точечные модели, полученные с разных станций, должны иметь достаточную плотность в зонах перекрытий, для качественного объединения их в единую модель. (Фиг. 1)

Снаружи резервуара вертикального цилиндрического устанавливают наземный лазерный сканер и собственной программой обработки данных, принадлежащей данному оборудованию, и в соответствии с эксплуатационной документацией на прибор (ЭД) автоматически определяют координаты точек, принадлежащих внешней поверхности по нижнему периметру и наружного контура днища резервуара, выполняют измерение расстояний при помощи встроенного лазерного дальномера. Для каждого измерения фиксируют вертикальные и горизонтальные углы, шаг сканирования, при этом линейная дискретность шага сканирования должна быть в пределах от 0,5 до 5 см не менее, чем с четырех сканерных станций на расстоянии от 10 до 25 м от резервуара. После определения пространственных координат по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности резервуара в условной системе координат, выполняют регистрацию сканов между собой, производят обработку цифровых данных результатов наземного лазерного сканирования, производят построение цифровой точечной трехмерной (3D) модели нижнего пояса внешней боковой поверхности стенки и наружного контура днища вышеупомянутого резервуара. Далее формируют виртуальный объект «горизонтальная плоскость» путем сечения цифровой точечной трехмерной (3D) модели по нижнему периметру внешней боковой поверхности резервуара горизонтальной плоскостью, автоматически аппроксимируя векторный геометрический примитив « горизонтальная плоскость» в данные наземного лазерного сканирования (Фиг. 2). Получают цифровую векторную трехмерную (3D) модель наружного контура днища резервуара в местах сечения, передают полученную цифровую информацию в компьютерную программу, в этой же программе моделируют проектную цифровую трехмерную модель наружного контура днища резервуара, используя их проектные значения, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью наружного контура днища резервуара, в автоматическом режиме определяют расхождения между фактическими и проектными значениями, получают величины отклонения от проектной формы контура днища вышеупомянутого резервуара.

В настоящее время не существует достоверного геометрического способа определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического от горизонтали. Предлагаемый инновационный способ позволит проводить поверку резервуаров вертикальных цилиндрических с относительной погрешностью измерений 0,07%. Кроме того, данный способ, основанный на бесконтактном дистанционном методе, не требует предварительного освобождения его от нефтепродуктов, зачистку, определение объема внутренних элементов конструкций и других затратных мероприятий, связанных с простоем, а значит, с упущенной коммерческой прибылью.

Изобретение относится к области геодезического контроля резервуаров вертикальных цилиндрических стальных и может быть использовано при поверке стальных и железобетонных резервуаров вертикальных цилиндрических, предназначенных для хранения и проведения торговых операций с нефтью, нефтепродуктами и прочими жидкостями. В заявленном способе определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического от горизонтали геодезическим методом по нижнему периметру вышеупомянутого резервуара производят сканирование по нижнему периметру внешней поверхности стенки и наружного контура днища резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 0,5 до 5 см. Определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности резервуара в условной системе координат, далее выполняют регистрацию сканов между собой, производят обработку цифровых данных результатов наземного лазерного сканирования, производят построение цифровой точечной трехмерной (3D) модели нижнего пояса внешней боковой поверхности стенки и наружного контура днища вышеупомянутого резервуара. Моделируют проектную цифровую трехмерную (3D) модель наружного контура днища резервуара, используя их проектные значения, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью наружного контура днища резервуара, в автоматическом режиме определяют расхождения между фактическими и проектными значениями, получают величины отклонения от проектной формы контура днища вышеупомянутого резервуара. Технический результат - повышение точности и достоверности определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического методом наземного лазерного сканирования. 2 ил.

Способ определения величины и направления отклонения наружного контура днища резервуара вертикального цилиндрического от горизонтали геодезическим методом по нижнему периметру вышеупомянутого резервуара, отличающийся тем, что производят сканирование по нижнему периметру внешней поверхности стенки и наружного контура днища резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 0,5 до 5 см не менее чем с четырех сканерных станций на расстоянии от 10 до 25 м от резервуара, определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности резервуара в условной системе координат, выполняют регистрацию сканов между собой, производят обработку цифровых данных результатов наземного лазерного сканирования, производят построение цифровой точечной трехмерной (3D) модели нижнего пояса внешней боковой поверхности стенки и наружного контура днища вышеупомянутого резервуара, формируют виртуальный объект «горизонтальная плоскость» путем сечения цифровой точечной трехмерной (3D) модели по нижнему периметру внешней боковой поверхности резервуара горизонтальной плоскостью, автоматически аппроксимируя векторный геометрический примитив «горизонтальная плоскость» в данные наземного лазерного сканирования, и получают цифровую векторную трехмерную (3D) модель наружного контура днища резервуара в местах сечения, передают полученную цифровую информацию в компьютерную программу, в этой же программе моделируют проектную цифровую трехмерную (3D) модель наружного контура днища резервуара, используя их проектные значения, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью наружного контура днища резервуара, в автоматическом режиме определяют расхождения между фактическими и проектными значениями, получают величины отклонения от проектной формы контура днища вышеупомянутого резервуара.