在用外浮顶储罐实时变形监测方法技术

本发明专利技术涉及一种在用外浮顶储罐实时变形监测方法，包括：S1，测量外浮顶储罐外侧的基准点的坐标，并建立标准坐标系；S2，在浮顶上布置测量点，测量所述测量点的坐标；S3，在外浮顶储罐的顶部的控制点测量基准点与测量点相对于所述控制点的位置；S4、扫描外浮顶储罐的内壁，并扫描设置在外浮顶上的扫描标靶组，得到所述外浮顶储罐的扫描数据；S5，计算得到测量点在标准坐标系中的坐标；S6，将扫描数据的坐标转换到标准坐标系中的数据，并进行处理得到所述外浮顶储罐的变形情况。本发明专利技术通过在外浮顶储罐外部周围设置基准点，将三维激光扫描的坐标转换成基准点的大地坐标，可以实现对外浮顶储罐整体几何变形状况进行实时的监测。

【技术实现步骤摘要】
在用外浮顶储罐实时变形监测方法
本专利技术涉及储罐安全管理及测量
，尤其是涉及一种在用大型外浮顶储罐实时变形监测方法。
技术介绍
大型储罐是石化及管道企业常用设备之一，属于常压容器、薄壁结构范畴。外浮顶储罐是大型储罐的一种常见形式，其特点是不但具有储存油品蒸发损耗小，而且罐顶自重受储液支承，使其受力均匀，故大型储罐多采用此种形式。但与其他形式的储罐相比，浮顶储罐的缺点也是显而易见的，就是易产生几何形体变形，严重时会影响安全生产。外浮顶储罐壁板在制作和安装过程中如果没有很好的按程序和标准执行，都有可能使壁板的垂直度及椭圆度发生超差，影响油罐的密封效果；同时外浮顶储罐几何形体变形的大小一般随储罐投用时间的增加而增加，在使用一段时间后，由于罐内液位的升降、地基变形、大风和日照等因素，储罐发生一定的变形也在所难免。罐体局部凹凸、椭圆度、最大倾斜度，基础沉降等几何尺寸是很重要的指标，如果这些指标过大，会使得储罐发生应力集中失效而不能完全利用或根本无法使用；此外变形过大将导致储罐浮顶密封圈密封不严，引起油气浓度偏高，不仅会造成油气损耗增大，还极易成为火灾爆炸的源头，对生产和人员造成安全隐患。因此精确掌握外浮顶储罐几何变形并加以安全评估是十分必要的。浮顶储罐安全检测通常使用光学参比法和光电法对储罐变形进行测量。光学参比法需要使用光学垂准仪、水平直尺、移动式磁性标尺仪等，但这种基于单点测量的方式在罐壁变形复杂时，会产生较大的测量误差。光电法测量储罐变形一般采用全站仪和GPS等，该方法依然属于单点式测量，也就是只能以点观测而获取较少观测点的形变数据进而推断整体变形情况，无法获取局部和整体精确的变形细节，并且设备现场安装难度较大，测量时间比较长，因此对环境的稳定性要求很高，其测量精度和稳定性往往受到较大影响，因而检测效率和精度都无法得到有效保障，不能满足实际生产需求。另外，现有技术需要测量的几何参数多，操作复杂，人员劳动强度大，而且测量过程中受人为因素影响较大，在测量变形大的罐体时误差较大；测量过程中罐内含氧量不足、有毒、有害、腐蚀介质对人身安全会造成一定的危害。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提出一种在用外浮顶储罐实时变形监测方法，通过在外浮顶储罐外部周围设置基准点，将三维激光扫描的坐标转换成基准点的大地坐标，可以实现对外浮顶储罐整体几何变形安全状况的实时连续的精确监测。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种在用外浮顶储罐实时变形监测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、测量外浮顶储罐外侧的预设基准点的坐标，并建立标准坐标系；S2、在所述外浮顶储罐的浮顶上布置至少一个测量点，并测量所述测量点的坐标；S3、在所述外浮顶储罐的顶部预设的控制点使用全站仪测量所述基准点与所述测量点相对于所述控制点的位置；S4、使用三维激光扫描仪扫描所述外浮顶储罐的内壁，并扫描设置在所述外浮顶上的扫描标靶组，得到所述外浮顶储罐的扫描数据；S5、对所述基准点坐标、测量点坐标和所述全站仪测量的数据进行处理，得到所述测量点在所述标准坐标系中的坐标；S6、将所述外浮顶储罐的扫描数据的坐标转换到所述标准坐标系中的坐标，并对坐标转换后的扫描数据进行处理得到所述外浮顶储罐的变形情况。其中，所述步骤S1中，使用GPS测量装置测量所述基准点的坐标，并且在所述步骤S2中，使用GPS测量装置测量所述测量点的坐标。其中，所述步骤S3中，通过测量所述基准点和控制点的方位角和边长来确定所述基准点与控制点的相对位置，通过测量所述控制点与测量点的方位角和边长来确定所述控制点与所述测量点的相对位置。其中，所述基准点至少为2个，并且所述基准点与所述外浮顶储罐的水平距离至少为所述储罐直径的一半。其中，所述控制点为至少一个，并且每个所述控制点能够观察到至少两个基准点的位置。其中，所述测量点具有多个，并且至少一个测量点位于所述外浮顶上的中心位置；所述扫描标靶组位于所述外浮顶上的两个测量点之间。其中，所述扫描标靶组至少为一组，并且每组所述扫描标靶组至少包括三个标靶点，并且所述每个扫描标靶组中的各个标靶点排列成除直线外的其他形式。其中，所述标靶点为标靶球。其中，所述步骤S6具体包括：去除所述扫描数据中的噪声后进行数据拼接，得到所述外浮顶储罐内壁整体的点云数据文件；将所述点云数据文件的坐标转换到所述标准坐标系下的点云数据文件，得到标准坐标系下的点云数据文件；对所述标准坐标系下的点云数据文件进行三维空间建模；根据建立的三维空间模型，分析所述外浮顶储罐的变形情况。本专利技术的在用外浮顶储罐变形实时监测方法，可在大型外浮顶储罐在线工作状态下实施，将全站仪测量技术与三维激光扫描技术结合起来，利用后方交会测量，以自由设站控制点和罐区外部稳定区基准点为已知点，并将基准点的绝对坐标系引入扫描仪，从而使扫描仪测量可以自由架站，所测罐体内外部点云数据坐标，均是基于外部稳定区基准点的高精度数据，进而真实描述外浮顶储罐罐体内部和浮顶的结构及形态特性，以快速、准确地生成三维数据模型，得到外浮顶储罐不同方位和角度的几何参数值，针对外浮顶储罐的罐壁凹凸、罐体椭圆变形和罐体倾斜沉降进行快速、准确测量，计算关键几何变形指标从而得到外浮顶储罐变形情况，有效避免了传统变形检测手段基于点数据进行变形分析造成的局部性和片面性，同时也避免了传统停罐离线检测的低工作效率和人力物力消耗。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1示出了本专利技术实施例的在用外浮顶储罐变形实时监测方法的流程图。图2示出了本专利技术实施例的对在用外浮顶储罐变形进行实时监测的装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。图1示出了本专利技术实施例的在用外浮顶储罐变形实时监测方法的流程图。参照图1，本专利技术的在用外浮顶储罐变形实时监测方法，具体步骤为：S1，测量外浮顶储罐外侧的预设基准点的坐标，并建立标准坐标系；S2，在所述外浮顶储罐的浮顶上布置至少一个测量点，测量所述测量点的坐标；具体地，使用GPS测量装置测量所述基准点和测量点的坐标，并且为了运算简便，可以使用基准点的大地坐标系作为标准坐标系。另外，当浮顶上方不平整时，本实施例的外部扫描点可以设置多个，并且至少一个外部扫描点位于所述外浮顶上部的中心位置。S3，在所述外浮顶储罐的顶部的预设的控制点使用全站仪测量所述基准点与所述测量点相对于所述控制点的位置；具体地，上述的基准点至少为2个，并且所述基准点与所述外浮顶储罐的水平距离至少为所述储罐直径的一半。并且，所述控制点至少为一个，并且每个所述控制点能够观察到至少两个基准点的位置。即控制点的设定根据基准点的数量和位置设定，当一个控制点能够观察到所有的基准点时，则设置一个控制点即可。在一个实施例中，通过测量所述基准点和控制点的方位角和边长来确定所述基准点与控制点的相对位置，通过测量所述控制点与测量点的方位角和边长来确定所述控制点与所述测量点的相对位置。另外，所述测量点具有多个，并且至少一个测量点位于所述外浮顶上的中心位置；所述扫描标靶组位于所述外浮顶上的两个测量点之间。S4，使用三维激光扫描仪在所述测量点扫描所述外浮顶储罐的内壁，并扫描设置在所述外浮顶上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在用外浮顶储罐实时变形监测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、测量外浮顶储罐外侧的预设基准点的坐标，并建立标准坐标系；S2、在所述外浮顶储罐的浮顶上布置至少一个测量点，并测量所述测量点的坐标；S3、在所述外浮顶储罐的顶部预设的控制点使用全站仪测量所述基准点与所述测量点相对于所述控制点的位置；S4、使用三维激光扫描仪扫描所述外浮顶储罐的内壁，并扫描设置在所述外浮顶上的扫描标靶组，得到所述外浮顶储罐的扫描数据；S5、对所述基准点坐标、测量点坐标和所述全站仪测量的数据进行处理，得到所述测量点在所述标准坐标系中的坐标；S6、将所述外浮顶储罐的扫描数据的坐标转换到所述标准坐标系中的坐标，并对坐标转换后的扫描数据进行处理得到所述外浮顶储罐的变形情况。

【技术特征摘要】
1.一种在用外浮顶储罐实时变形监测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、测量外浮顶储罐外侧的预设基准点的坐标，并建立标准坐标系；S2、在所述外浮顶储罐的浮顶上布置至少一个测量点，并测量所述测量点的坐标；S3、在所述外浮顶储罐的顶部预设的控制点使用全站仪测量所述基准点与所述测量点相对于所述控制点的位置；S4、使用三维激光扫描仪扫描所述外浮顶储罐的内壁，并扫描设置在所述外浮顶上的扫描标靶组，得到所述外浮顶储罐的扫描数据；S5、对所述基准点坐标、测量点坐标和所述全站仪测量的数据进行处理，得到所述测量点在所述标准坐标系中的坐标；S6、将所述外浮顶储罐的扫描数据的坐标转换到所述标准坐标系中的坐标，并对坐标转换后的扫描数据进行处理得到所述外浮顶储罐的变形情况。2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用GPS测量装置测量所述基准点的坐标，并且在所述步骤S2中，使用GPS测量装置测量所述测量点的坐标。3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过测量所述基准点和控制点的方位角和边长来确定所述基准点与控制点的相对位置，通过测量所述控制点与测量点的方位角和边长来确定所述控制点与所述测量点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓霖，李明，王勇，赵巍，杨静，陈建磊，马云修，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11