为务实推进“共享中国石油”顶层设计,实现数字化转型和智能化发展,中国石油集团围绕两化融合总体目标,紧密结合主营业务,全力建设以“岗位标准化、属地规范化、管理数字化”和“自动化生产、数字化办公、智能化管理”两个“三化”为特色的数字化油气田。
石油石化工厂管道三维激光扫描技术应用,油田站场三维建模,数字化工厂三维扫描技术服务解决方案,为务实推进“共享中国石油”顶层设计,实现数字化转型和智能化发展,中国石油集团围绕两化融合总体目标,紧密结合主营业务,全力建设以“岗位标准化、属地规范化、管理数字化”和“自动化生产、数字化办公、智能化管理”两个“三化”为特色的数字化油气田。
油气田的全面数字化在管理和建设方面有了突破性的提升。
运营管理方面,可以实现便捷的新员工培训和日常现状查询调查。
资产管理方面,可以实现精准的设备设计统计备份,可视化分类管理,对设备状态查询方便精准。
安全管理方面,可以轻松实现智能巡检、实时安全检查、应急预案推演、大型设备(罐体、管道等)形变检测分析等,及时、迅速、有效、直观地对事故做出应急措施。
在油田建设方面,可以实现1:1复制搬迁,改建过程中可根据三维模型辅助设计,安装阶段可实现模拟碰撞分析,让改扩建更精准便捷。
一、项目技术要求
场站设备、管线、建筑内部结构等采用2mm精度的三维激光扫描仪进行数据采集,并重构模型。贴图材质用单反相机单独采集,不低于10px/cm。模型按生产流程、功能模块划分组织结构。
场站外部场景采用倾斜摄影方式进行三维建模,分辨率≤5cm。
所有数据统一到国家2000坐标系统。
二、技术路线
根据项目要求,采取空地一体化数据采集。其中空中影像数据用大疆精灵4RTK;地面采用FARO三维激光扫描仪进行三维点云数据采集;用RTK做相控点,保证空地数据能精准结合到同一个坐标系统;纹理贴图用佳能单反相机拍摄。以先进的技术手段全面、细致的记录油田场站内部的真实现状,满足现状空间三维信息全记录的基本要求,为后续的管理、建设、维护提供重要依据。
作业流程如下:
三维激光扫描技术的特点就是实景复制,即将现状数据实现快速、准确地三维模型重建,保证了在建三维系统的所有数据来源于实际情况。因此避免了因为依赖设计数据,而导致管道和设备在建设施工期间的变更,以及后续的更新改造变更部分数据的不准确。从而实现信息提供的实时性和准确性。无人机倾斜建模,与三维点云数据配合,形成场站室内外、包括屋顶的全方位的信息记录。无人机倾斜摄影测量技术也可以生成建筑的真实模型,记录油田场站真是的风貌。
3.设备介绍
三维激光扫描仪2台
无人机摄影测量系统:大疆精灵4 RTK 1台
单反相机:佳能5D Ⅱ
RTK:Trimble R10
FARO FocusS 350是一款具有超长扫描距离的高速三维扫描仪。FARO FocusS 350将扫描范围扩展至全新的尺寸,能够在阳光直射下扫描距离为350米的物体。
FARO FocusS 350 能够扫描距离为350米物体。只需进行次数更少的扫描,就能对远处的大型的、地形复杂的、难以靠近的建筑,地基坑道或物体完成测量,因此能够极大地提高测量速度。
其主要特征有:
• 高精度
• 高分辨率
• 高速
• 可通过内置触摸屏进行直观控制
• 尺寸小、重量轻,集成了快速充电电池,从而实现高移动性
• 逼真三维彩色扫描,通过集成的彩色照相机进行。
• 集成双轴补偿器,用于自动校平捕获的扫描数据。
• 集成 * 传感器,用于确定扫描仪的位置。
• 集成罗盘和高度计,用于为扫描提供方向和高度信息。
FARO FocusS 350 的工作原理是将红外线激光束射到旋转光学镜的中心。该光学镜将使激光在围绕扫描环境垂直旋转的方向上产生偏差;之后,将周围对象的散射光反射回扫描仪。
FARO FocusS 350 使用相位偏移技术测量距离。这意味着使用不同长度的等幅波对激光束进行调制。通过测量红外线光波的相位偏移,即可准确判断扫描仪到对象的距离。借助特殊的调制技术,HYPERMODULATIonTM 可大幅提高调制信号的信噪比。之后,通过使用角度编码器测量 FARO FocusS 350 的镜像旋转和水平旋转,计算各点的 X、 Y、 Z 坐标。会同时使用距离测量对这些角度进行编码。距离、垂直角度和水平角度组成极坐标 (δ, α, β),该坐标随后会转换为笛卡尔坐标 (x, y, z)。扫描仪可覆盖 360° x 300° 的视野。