一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法及系统，包括以下步骤：获取旋转臂按照预设度数旋转预设次数后的多个第一臂长和多个第二臂长；对于每次旋转，根据坐标原点、第一臂长和第二臂长，构建坐标系，并根据坐标系，确定第一臂长对应的第一坐标点和第二臂长对应的第二坐标点；根据各个第一坐标点和各个第二坐标点，得到管道在局部位置对应的局部直径；得到每个轴向测量位置对应的局部直径；根据各个局部直径，确定管道的管道直径；通过拉线位移传感器，获取管道的管道长度；根据管道长度和局部直径，确定管道在管道长度内对应的管道体积。解决了现有管道的体积测量环境要求高且精度低的问题。境要求高且精度低的问题。境要求高且精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法及系统


[0001]本专利技术涉及管道测量
，尤其涉及一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法及系统。

技术介绍

[0002]管道的直径和长度测量是各种管道工程建设的勘测设计、施工、维修及管理必不可少的测量工作，现有的直径测量通常用游标卡尺进行测量，管道长度可通过手工丈量或其它管外测量方法测量，而激光、超声波等测量方式对测量环境要求较高。传统测量方式在一些需要较高精确度直径测量结果时其效果较为有限，例如天然气流量计量领域中测量体积管的标准计量段时，直径和长度的测量精确度会直接影响计量结果的准确性。

技术实现思路

[0003]为了克服现有管道的体积测量环境要求高且精度低的问题，本专利技术提供了一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法及系统。
[0004]第一方面，为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法，管道内设置有旋转臂和拉线位移传感器，旋转臂通过电机驱动在管道内呈轴向旋转，旋转臂以旋转中心为分界点分为第一旋转臂和第二旋转臂，第一旋转臂和第二旋转臂之间的夹角为180
°
且位于同一水平面，第一旋转臂的端点设置有第一传感器，第二旋转臂的端点设置有第二传感器，第一传感器用于获取自身所在位置与管道内壁上一点之间的距离，第二传感器用于获取自身所在位置与管道内壁上一点之间的距离，拉线位移传感器用于获取管道的长度，方法包括如下步骤：
[0005]S1，获取旋转臂按照预设度数旋转预设次数后的多个第一臂长和多个第二臂长，每次旋转对应获取一个第一臂长和一个第二臂长，第一臂长为旋转中心与第一传感器对应的管道内壁上的第一点之间的长度，第二臂长为旋转中心与第二传感器对应的管道内壁上第二点之间的长度；
[0006]S2，对于每次旋转，将旋转中心作为坐标原点，根据坐标原点、第一臂长和第二臂长，构建坐标系，并根据坐标系，确定第一臂长对应的第一坐标点和第二臂长对应的第二坐标点，第一坐标点为第一点相对于旋转中心的坐标值，第二坐标点为第二点相对于旋转中心的坐标值；
[0007]S3，根据各个第一坐标点和各个第二坐标点，通过最小二乘法拟合圆，得到管道在局部位置对应的局部直径，局部位置为旋转臂所在的位置；
[0008]S4，将管道内的各个局部位置作为轴向测量位置，重复步骤S1
‑
S3，得到每个轴向测量位置对应的局部直径；
[0009]S5，根据各个局部直径，确定管道的管道直径；
[0010]S6，通过拉线位移传感器，获取管道的管道长度；
[0011]S7，根据管道长度和局部直径，确定管道在管道长度内对应的管道体积。
[0012]本专利技术提供的一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法的有益效果是：通过旋转臂上的第一传感器和第二传感器，能够得到第一臂长对应的第一坐标点和第二臂长对应的第二坐标点，再通过最小二乘法拟合圆，得到管道在局部位置对应的局部直径，最后通过测量得到多个局部位置分别对应的局部直径，从而综合多个局部直径得到精确度高的管道直径，再结合拉线位移传感器得到的管道长度，即可得到管道体积，本方法中的旋转臂、第一传感器和第二传感器不受环境的影响，且通过测量多个局部直径综合得到管道直径，提高了管道体积的精确度，解决了现有管道的体积测量环境要求高且精度低的问题。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法还可以做如下改进。
[0014]进一步，上述获取旋转臂按照预设度数旋转预设次数后的多个第一臂长和多个第二臂长，包括：
[0015]对于每次旋转，获取第一旋转臂对应的第一标准长度，以及第二旋转臂对应的第二标准长度，第一标准长度为旋转中心与第一传感器在管道内的对应第一位置之间的长度，第二标准长度为旋转中心与第二传感器在管道内的对应第二位置之间的长度；
[0016]对于每次旋转，获取第一传感器对应的第一读数，以及第二传感器对应的第二读数，第一读数表征第一位置与第一点之间的长度，第二读数表征第二位置与第二点之间的长度；
[0017]对于每次旋转，根据第一标准长度和第一读数，确定第一臂长，以及根据第二标准长度和第二读数，确定第二臂长。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第一旋转臂的第一标准长度和第一读数，从而确定第一臂长，通过第二旋转臂的第二标准长度和第二读数，从而确定第二臂长，其第一臂长和第二臂长的精确度高，测量准确。
[0019]进一步，上述还包括：
[0020]以旋转中心为旋转点将旋转臂旋转180
°
，获取第一传感器对应的第三读数，以及第二传感器对应的第四读数，第三读数为第一位置与第二点之间的长度，第四读数为第二位置与第一点之间的长度；
[0021]获取第一点与第二点之间的实际长度；
[0022]根据第一读数、第二读数、第三读数、第四读数和实际长度，确定比例系数，比例系数表征了第一旋转臂和第二旋转臂分别占旋转臂的长度比例；
[0023]对于每次旋转，获取第一旋转臂对应的第一标准长度，以及第二旋转臂对应的第二标准长度，包括：
[0024]对于每次旋转，根据比例系数，获取第一旋转臂对应的第一标准长度，以及第二旋转臂对应的第二标准长度。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是：由于管道内壁并非完全光滑，存在凹凸不平的部分，因此，通过获取比例系数，使得各个第一坐标点和各个第二坐标点在最小二乘法拟合圆时，减小凹凸不平带来的测量误差。
[0026]进一步，上述根据第一读数、第二读数、第三读数、第四读数和实际长度，确定比例系数，包括：
[0027]根据第一读数、第二读数、第三读数、第四读数和实际长度，通过第一公式，确定比
例系数，其中，第一公式为：
[0028][0029]其中，k表示比例系数，Δl
1,0
°
、Δl
2,0
°
、Δl
1,180
°
、Δl
2,180
°
分别表示第一读数、第二读数、第三读数和第四读数，L0表示实际长度。
[0030]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第一公式，得到比例系数，通过比例系数设置旋转臂的第一标准长度和第二标准长度，从而提高最小二乘法拟合圆时的精度。
[0031]进一步，上述根据各个局部直径，确定管道直径，包括：
[0032]根据各个局部直径，通过第二公式，确定管道直径，其中，第二公式为：
[0033][0034]其中，D
ref
表示管道直径，D
local
表示局部直径，z
cyl,2
、z
cyl,1
分别表示各个轴向测量位置中的最后一个轴向侧量位置和第一个轴向测量位置。
[0035]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第二公式，将各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种根据管道长度和管道直径确定管道体积的方法，其特征在于，管道内设置有旋转臂和拉线位移传感器，所述旋转臂通过电机驱动在所述管道内呈轴向旋转，所述旋转臂以旋转中心为分界点分为第一旋转臂和第二旋转臂，所述第一旋转臂和所述第二旋转臂之间的夹角为180
°
且位于同一水平面，所述第一旋转臂的端点设置有第一传感器，所述第二旋转臂的端点设置有第二传感器，所述第一传感器用于获取自身所在位置与管道内壁上一点之间的距离，所述第二传感器用于获取自身所在位置与管道内壁上一点之间的距离，所述拉线位移传感器用于获取管道的长度，所述方法包括如下步骤：S1，获取所述旋转臂按照预设度数旋转预设次数后的多个第一臂长和多个第二臂长，每次旋转对应获取一个所述第一臂长和一个所述第二臂长，所述第一臂长为所述旋转中心与所述第一传感器对应的管道内壁上的第一点之间的长度，所述第二臂长为所述旋转中心与所述第二传感器对应的管道内壁上第二点之间的长度；S2，对于每次所述旋转，将所述旋转中心作为坐标原点，根据所述坐标原点、所述第一臂长和所述第二臂长，构建坐标系，并根据所述坐标系，确定所述第一臂长对应的第一坐标点和所述第二臂长对应的第二坐标点，所述第一坐标点为所述第一点相对于所述旋转中心的坐标值，所述第二坐标点为所述第二点相对于所述旋转中心的坐标值；S3，根据各个所述第一坐标点和各个所述第二坐标点，通过最小二乘法拟合圆，得到所述管道在局部位置对应的局部直径，所述局部位置为所述旋转臂所在的位置；S4，将所述管道内的各个所述局部位置作为轴向测量位置，重复步骤S1
‑
S3，得到每个所述轴向测量位置对应的所述局部直径；S5，根据各个所述局部直径，确定所述管道的管道直径；S6，通过所述拉线位移传感器，获取所述管道的管道长度；S7，根据所述管道长度和所述局部直径，确定管道在所述管道长度内对应的管道体积。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述旋转臂按照预设度数旋转预设次数后的多个第一臂长和多个第二臂长，包括：对于每次所述旋转，获取所述第一旋转臂对应的第一标准长度，以及所述第二旋转臂对应的第二标准长度，所述第一标准长度为所述旋转中心与所述第一传感器在所述管道内的对应第一位置之间的长度，所述第二标准长度为所述旋转中心与所述第二传感器在所述管道内的对应第二位置之间的长度；对于每次所述旋转，获取所述第一传感器对应的第一读数，以及所述第二传感器对应的第二读数，所述第一读数表征所述第一位置与所述第一点之间的长度，所述第二读数表征所述第二位置与所述第二点之间的长度；对于每次所述旋转，根据所述第一标准长度和所述第一读数，确定第一臂长，以及根据所述第二标准长度和所述第二读数，确定第二臂长。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：以所述旋转中心为旋转点将所述旋转臂旋转180
°
，获取所述第一传感器对应的第三读数，以及所述第二传感器对应的第四读数，所述第三读数为所述第一位置与所述第二点之间的长度，所述第四读数为所述第二位置与所述第一点之间的长度；获取所述第一点与第二点之间的实际长度；根据所述第一读数、所述第二读数、所述第三读数、所述第四读数和实际长度，确定比
例系数，所述比例系数表征了所述第一旋转臂和所述第二旋转臂分别占旋转臂的长度比例；对于每次所述旋转，获取所述第一旋转臂对应的第一标准长度，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：付顺康，韩涛，徐明，刘博韬，侯阳，陈正文，王柯栩，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：