Применение лазерного сканирования при мониторинге нефтяных резервуаров
Актуальность задачи состоит в следующем: на территории РФ и в странах СНГ на данный момент эксплуатируется более 40000 крупных резервуаров, используемых для хранения различных веществ, повышенного класса опасности: нефти, газа и др. Для их безопасной эксплуатации необходимо проводить регулярный и периодический мониторинг. Методами классической геодезии получить такой объем качественной и количественный информации в короткие сроки невозможно, лазерное сканирование позволяет решать такие задачи максимально эффективно.
Мы предлагаем быструю, эффективную, высокоточную методику, с минимальными трудовыми затратами с применением методов лазерного сканирования.
Лазерное сканирование имеет ряд преимуществ, по сравнению с классическими методами геодезии:
- высокая детализация и точность данных, облако точек с разрешением до 3 мм;
- низкая доля полевого этапа в общих трудозатратах;
- высокая скорость съемки;
- безотражательная технология измерений, незаменимая при выполнении работ по лазерному сканированию труднодоступных объектов, а также объектов, где нахождение человека нежелательно (невозможно);
- высокая степень автоматизации, практически исключающая влияние субъективных факторов на результат лазерного сканирования;
- совместимость полученных данных с форматами CAD;
- изначальная «трехмерность» получаемых данных;
Коротко рассмотрим принципы технологии лазерного сканирования. На пути к объекту импульсы лазерного излучения отражаются зеркалом, которое осуществляет пошаговое отклонение лазерного луча в вертикальной плоскости. В горизонтальной плоскости вращается сам сканер. Зная угол разворота зеркала и сканера в момент наблюдения и измеренное расстояние, процессор вычисляет координаты каждой точки. Съемка объекта осуществляется с определенным разрешение, то есть расстоянием между точками. На каждой станции определяется своя система координаты, в которой сканер является началом отсчета. Первоочередная камеральная задача, получение целостного облака точек – переход из системы координат каждой станции в единую. Решается данная задача в процессе регистрации сканов, так называемой «сшивки», методом распознавания и объединения марок с соседних станций.
Первичным продуктом лазерного сканирования является облако точек. 3D лазерное сканирование позволяет охватить широчайший спектр работ, в таких областях, как: геодезия, архитектура, реставрация, маркшейдерия, археология. Традиционными геодезическими методами получить такой объем качественной и количественный информации в короткие сроки невозможно, лазерное сканирование позволяет решать такие задачи максимально эффективно.
Объектом исследования в практической части данной работы является Резервуар Вертикальный Стальной Цилиндрический (далее РВС), применяемый для хранения вещества, повышенного класса опасности – нефти. Объем: 10000 м3. РВС подвержен деформациям. Деформация — это изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформации представляют собой: осадки и наклоны стенок, смещение узлов и крыши резервуара.
Основные причины возникновения деформаций:
- физические составляющие;
- коррозии металла;
- природные факторы;
- сейсмическая активность;
- движение грунтов.
Определение деформаций производится на этапе камеральной обработки. Определяются вертикальные образующие стенки и пояса резервуара. Производится инспекция, то есть измеряются отклонения образующих стенки на определенных высотах от заданной вертикальной плоскости. Определяется смещение стенок, относительно номинального положения.