1 2
Геодезические работы
Геодезические работы включали выполнение следующих видов работ:
- создание планового обоснования;
- обмер резервуара (снаружи и внутри);
- наблюдения за деформациями резервуара.
Технические характеристики роботизированного электронного тахеометра Торсоп Imaging Station-2
Геодезические работы по обмеру резервуара РВС-700 производились роботизированным электронным тахеометром Торсоп Imaging Station (рисунок 4).
Imaging Station (IS-2) является одной из последних разработок компании Торсоп. Наличие двух встроенных цифровых фотокамер, улучшенная функция сканирования (до 20 точек в секунду на расстоянии до 120 м), различные способы задания области сканирования, безотражательный режим измерения расстояний до 2000 м, многофункциональное программное обеспечение и дистанционное управление через ноутбук по Wi-Fi соединению делают этот роботизированный тахеометр незаменимым помощником геодезиста и маркшейдера при выполнении различных инженерных задач.
Технические характеристики роботизированного электронного тахеометра Topcon IS-2 представлены в таблице 3.
Оснащение данного прибора двумя фотокамерами и цветным сенсорным экраном позволяет производить наведение и измерения на съёмочные точки простым нажатием стилуса на экран (рисунок 5).
Технические характеристики роботизированного электронного
При помощи обзорной широкоформатной камеры, расположенной над объективом, производится поиск и примерное наведение на съёмочную точку. С помощью встроенной в зрительную трубу (коаксиальной) камеры выполняют более точное наведение на съёмочную точку. Точка, видимая на экране, является той же самой точкой, которую видно через зрительную трубу. Изображение с каждой из камер можно увеличить в 2, 4 и 8 раз, что особенно актуально при измерениях на сверхдальние расстояния. Наличие технологии автоматической фокусировки, позволяет получать качественное изображение цели на экране электронного тахеометра или ноутбука во время удалённого управления.
При измерении точки автоматически производится фотографирование изображения, видимого в зрительную трубу, и его сохранение в памяти прибора. Наведение на точки, расположение которых близко к зениту, не вызывает у оператора никаких затруднений.
Во время проведения работ по выносу точек в натуру, они отображаются на экране специальными метками, что в свою очередь позволяет быстро повернуть прибор в нужном направлении. Разворот прибора и зрительной трубы на выносимую точку может осуществляться и автоматически при выборе соответствующей команды. А при работе с полевым контроллером, оснащённым модулем Wi-Fi, геодезист сам видит себя на экране контроллера в on-line режиме и выбирает места установки вешки.
Внутреннее программное обеспечение TopSURV on Board для IS по сравнению с программным обеспечением для электронных тахеометров серии GPT-7000i дополнено модулями: «Сканирование», Мониторинг», «Траектория».
При помощи модуля «Сканирование» данным прибором возможно производить сканирование объекта со скоростью до 20 точек в секунду. Выбор области сканирования производится по фотоизображению и может задаваться: прямоугольной областью, полигоном, верхней и нижней гранью при сканировании вокруг прибора, по трём точкам и прямой вертикальной линией для получения профилей. Сканирование может производиться как по заданной сетке (указанному расстоянию между точками), так и по характерным точкам, определение которых производится программным обеспечением автоматически по полученным фотографиям объекта.
С помощью модуля «Мониторинг» производится автоматическое измерение ранее указанных (измеренных) мишеней с определённой заданной периодичностью и записью данных в память прибора.
Модуль «Траектория» позволяет производить автоматическую запись данных во внутреннюю память прибора через указанный период времени или указанное расстояние.
В стандартный комплект IS помимо программного обеспечения TopSURV on Board для IS входит программное обеспечение Image Master for IS, с помощью которого можно:
- Управлять тахеометром с портативного компьютера через Wi-Fi соединение. Находясь на удаление от прибора до 30 м, можно производить измерения без каких либо проводных соединений.
- Сканировать объект по сетке с заданным шагом.
- Наводиться на точку путём указания её на экране.
- Получать фотоизображение объекта.
- Объединять данные различных точек стояния прибора в единую систему координат.
- Производить пересчёт координат.
- Создавать полилинии.
- Создавать TIN-модели по измеренным (отсканированным) точкам с наложением текстур (фотоизображений).
- Измерять расстояния между точками, полилиниями, контурами.
- Удалять и создавать дополнительные точки по модели.
- Экспортировать данные в формат DXF, DWG и т.д.
Роботизированный электронный тахеометр Topcon Imaging Station
может использоваться одним человеком при выполнении съёмки и выносе в натуру. Для этого прибор необходимо доукомплектовать круговой призмой A7R, системой быстрого поиска RC-3 (комплект) и полевым контроллером с креплением на веху.
В стандартный комплект роботизированного электронного тахеометра Topcon IS-2 входят: электронный тахеометр на трегере, аккумулятор ВТ-65Q (3 шт.), зарядное устройство BC-30D, кабель USB F-25 miniUSB, стилус (1 шт.), юстировочные инструменты, транспортировочный футляр, плечевые ремни, силиконовая салфетка, чехол для защиты от дождя, нитяной отвес, бленда на
- — геодезическая станция и её номер;
- — отражатели, установленные на геодезических станциях;
- — штативы, установленные на геодезических станциях;
- — точки разбивки и координирования исходного сечения;
- — точки координирования горизонтальных сечений;
- — точки координирования высот поясов;
- — приёмо-раздаточный патрубок
Рисунок 6. Схема внешнего обмера резервуара
С помощью оптического центрира данная станция была закреплена на местности металлическим колом на долговременную сохранность (как пункт с
известными координатами) для обеспечения в дальнейшем ориентирования, выноса точек, перепроверки результатов.
Ориентирование прибора проводилось на один из углов насосной станции с введением его координат в память роботизированного электронного тахеометра.
Измерения велись по «пятиштативной» системе. Первые два штатива оставались на начальных точках хода для последующего замыкания, по остальным точкам измерения велись методом «трёх штативов».
Г оризонтальные, вертикальные углы и наклонные расстояния в полигоне измерялись с использованием поворотных высокоточных отражателей RT50. Измерения выполнялись одним полным приёмом с обязательным изменением положения вертикального круга между полуприёмами. Разность между измеренными значениями линий не превышала 2 мм в приёме и 1,6 мм в прямом и обратном направлении.
Поворотные отражатели тщательно ориентировались по линии визирования. Отклонение оптической оси призмы не превышало 3 — 5°.
Расхождения между значениями одного и того же угла, полученного из двух полу приёмов, не превышало 6″.
Средняя квадратическая погрешность (СКГ1) измерения линий в ходе составила 1 мм, углов — 5″.
Координирование точек резервуара на исходном и вышележащих горизонтальных сечениях выполнялось в безотражательном режиме полярным способом с определением высоты сечения методом слежения. Съёмка поверхности резервуара выполнялась с точек обоснования одновременно с созданием планового обоснования при одном положении вертикального круга. Число координируемых точек с одной станции в одном сечении не превышало трёх.
После завершения наблюдений точек резервуара на станции выполнялось контрольное наблюдение на точку ориентирования опорного хода.
Предельная величина изменения ориентирования за период съёмки с данной точки планово-высотного обоснования не превышала 15″.
Допустимые и полученные средние квадратические погрешности в опорном ходе приведены в приложении А.
Высота периметра, соответствующая исходному горизонтальному сечению резервуара, определялась методом технического нивелирования. Далее все станции привязывались по высоте к точкам разбивки исходного сечения с Нсеч = 0,000 м.
Разбивка исходного сечения выполнялась путём деления периметра на точки числом, кратным шести. В зависимости от длины периметра резервуара их количество составило 18 шт. Точки разбивки были пронумерованы против часовой стрелки четырёхзначным числом, где первые два разряда означают номер точки, а 00 — относит точку к исходному сечению. Например, 0100; 0200; 0300; …; 3600.
Координирование точек исходного и вышележащих горизонтальных сечений выполнялось в безотражательном режиме с определением высоты сечения методом слежения. Точки наблюдения сечений, лежащих выше исходного, были пронумерованы четырёхзначным числом, где первые два знака соответствовали точке разбивки, последующие — номеру сечения, например, 0101, 0102, 0103, …, 0133.
В удобном для измерений на стенке резервуара месте (отсутствие деталей и элементов конструкций) проводилось измерение высоты поясов резервуара. Точки были пронумерованы шестизначным числом, где первые два знака соответствовали (приблизительно) номеру точки разбивки, далее 00, последние два знака соответствовали номеру измеряемого пояса, например, 250000, 250001, 250002, …, 250012.
Измерений высот поясов производилось два раза. В этом случае данные по высотам усреднялись.
Обмер резервуара снаружи
Обмер резервуара снаружи производился с шести станций, связанных в одну систему координат.
На рисунке 7 изображена установка прибора на одной из станций.
Перед началом работ на удалении около 20 м от резервуара размещали штативы, с которых проводили сканирование вертикальных стенок. Область сканирования на каждой из стоянок задавалась по видеоизображению, которое передаётся на дисплей роботизированного электронного тахеометра из встроенных фотокамер (рисунок 8).
В роботизированном электронном тахеометре Topcon Imaging Station существует пять вариантов задания области сканирования:
- прямоугольником (указывается левый верхний и правый нижний углы);
- полигоном (указываются вершины прямоугольника);
- вокруг тахеометра (указывается верхний и нижний вертикальные углы);
- по линии (указывается вертикальная линия для сканирования профиля);
- тремя точками (указываются три точки, а четвёртая достраивается автоматически).
При сканировании снаружи целесообразно задавать область сканирования полигоном. Этот способ позволяет выбрать только те участки, которые относятся к резервуару. Исключается попадание точек на внешнее оборудование и объекты (заглушки, вентили и т.д.), которые не являются поверхностью резервуара (рисунок 9).
После выбора области сканирования задавался шаг сканирования по горизонтали и вертикали, и запускался процесс сканирования.
Время, затраченное на сканирование поверхности резервуара РВС-700 с одной стоянки, составило около 4 мин. с шагом 0,02 м по горизонтали и 0,25 м по вертикали. За это время были определены координаты порядка 3500 точек, находящихся внутри выбранной области сканирования.
При увеличении плотности точек сканирования время на выполнение данного вида работ увеличивается.
В случае необходимости с этой же стоянки роботизированного электронного тахеометра Topeon Imaging Station возможно определение высот ярусов и измерение дополнительных точек, как на поверхности стенки резервуара, так и в непосредственной близости от объекта. Для отдельных локальных участков можно произвести дополнительное сканирование (подсканирование) с очень высокой плотностью точек.
Результат сканирования с одной станции роботизированного электронного тахеометра Topeon Imaging Station представлен на рисунке 10.
Во время полевых работ производилось фотографирование объекта и сохранение фотографий во внутреннюю память роботизированного электронного тахеометра Topcon Imaging Station. В дальнейшем, полученные фотографии значительно упрощали процесс редактирования сохранённых результатов.
По результатам проведения обмерных работ было получено облако точек резервуара, представленное на рисунке 11, достаточно точно характеризующее геометрию объекта.
На полевые работы по обмеру всего резервуара РВС-700 снаружи с привязкой данных к высотным отметкам объекта и измерениями между стоянками прибора было затрачено около 35 мин. Сканирование производилось с шести стоянок прибора. Общее количество полученных точек 12 000.
Обмер резервуара изнутри
После сканирования РВС-700 снаружи было произведено его сканирование изнутри.
Внутренние обмеры производились с одной стоянки роботизированного электронного тахеометра Topcon IS-2.
Выбор области сканирования производился, используя вариант «Всё вокруг». Работы проводились внутри резервуара при очень слабой освещённости (рисунок 12) с двух станций. Точное задание области сканирования (нижнего и верхнего вертикального угла) производилось с использованием целеуказателя (видимого луча).
На резервуаре РВС-700 было произведено сканирование вертикальных стенок, дна и верхней части. Общее время сканирования изнутри составило порядка 35 мин. 18 мин. заняло непосредственно сканирование стенок резервуара. Остальное время было затрачено на установку прибора и привязку к системе высот резервуара. По результатам сканирования было получено облако из 24 000 точек.
Общее время работы на резервуаре РВС-700 составило порядка 1,5 час. из-за выбора максимально возможной области сканирования, включая дно и верхнюю часть. После основного сканирования производилось детальное сканирование (подсканирование) отдельных частей (опорные трубы и люки). Общее количество точек составило порядка 110 000 — 120 000 шт. Результат данной работы на представлен на рисунке 13.
Обработка данных сканирования
После проведения внешнего и внутреннего сканирования РВС-700 полученные результаты передавались в программное обеспечение Image Master для IS (IM), которое входит в стандартный комплект поставки роботизированного электронного тахеометра Topcon IS-2, для дальнейшей промежуточной обработки.
Программное обеспечение Image Master для Imaging Station, входящее в стандартный комплект поставки тахеометра, полностью русифицировано.
Необходимые результаты, всё облако точек или определённые ярусы, в дальнейшем могут передаваться в расчётные программные продукты в форматах *.csv; *.ара; *.sim; *.txt.
После производства тахеометрической съёмки осуществлялась обработка полученных данных в следующей последовательности:
- Был произведён импорт данных из памяти роботизированного электронного тахеометра Topcon IS-2 в персональный компьютер с сохранением данных в файле с расширением .txt.
- С помощью Image Master было произведено сведение (пересчёт)
данных с различных стоянок роботизированного электронного тахеометра Topcon Imaging Station в единую систему координат и редактирование полученных результатов: удаление точек, не принадлежащих стенкам резервуара.
Для получения данных по каждому из ярусов использовалась функция «Вырезать срезом», с помощью которой возможно отображать только нужный ярус определённой толщины.
Высокая плотность получаемых результатов позволяет не только определить общие параметры объекта, но и учесть практически все локальные деформации. На рисунке 14 (вид сверху) очень хорошо видна вогнутость стенки, которая плохо заметна визуально при полевых обмерах.
Учесть все такие деформации во время выполнения работ стандартными методами или электронно-оптическим методом с использованием нероботизированных электронных тахеометров достаточно сложно.
По результатам сканирования резервуара и последующей обработки данных сделаны следующие выводы:
- погрешность определения вместимости резервуара находится в пределах ± 0,2%;
- состояние фундамента РВС-700 оценено как работоспособное;
- отклонения стенок резервуара от нормативных значений находятся в пределах допуска. При выполнении геодезических работ по наблюдению за деформациями РВС-700 после его капитального ремонта в резервуарном парке было выполнено следующее:
- Создано плановое геодезическое обоснование.
- Произведён обмер резервуара РВС-700 (снаружи и внутри) с применением роботизированного электронного тахеометра Topcon IS-2.
- В программе Topcon Image Master осуществлена обработка данных, включающая расчёты по выявлению деформаций РВС-700.
По результатам выполненных работ сделаны следующие выводы:
- погрешность определения вместимости резервуара находится в пределах ± 0,2%;
- состояние фундамента РВС-700 оценено как работоспособное;
- отклонения стенок резервуара от нормативных значений находятся в пределах допуска.
Можно совершенно определённо говорить, что точность определения объёма резервуаров с применением роботизированного электронного
тахеометра Topcon IS-2 повышается на порядок по сравнению с требованиями, установленными для геометрического метода действующим ГОСТ 8.570-2000 «Резервуары стальные вертикальные цилиндрические. Методика поверки».
Таким образом, на основе внедрения новых технологий измерений при поверке резервуаров с применением роботизированногоэлектронного
тахеометра Topcon IS-2 достигнуты:
- значительное повышение производительности труда за счёт автоматизации измерений, а также сбора и передачи результатов измерений;
- минимизация возможности возникновения грубых ошибок за счёт применения безбумажной технологии при измерениях, а также сборе и передаче результатов измерений;
- уменьшение влияния случайной и систематической составляющей погрешностей на результаты измерений и оценки геометрических параметров резервуара;
- возможность выполнения измерений независимо от погодных условий (возможность работы в широком диапазоне температур и малочувствительность к ветру и атмосферным осадкам);
- обеспечение возможности оперативно выявлять деформации стенок резервуара и увеличение его крена, а также оседание его основы;
- возможность выполнения измерений при поверке резервуаров, имеющих карнизы, технологические проходы, лестницы и другие конструкции резервуара, усложняющие доступ к стенке резервуара;
- решение проблемы поверки резервуаров с теплоизоляцией или железобетонных резервуаров бесконтактными измерениями изнутри резервуара.
Использование роботизированного электронного тахеометра Imaging Station компании Торсоп позволило значительно сократить время полевых работ и получить более полную геометрическую информацию об объекте.
За счёт высокой скорости сканирования можно производить обмер сразу нескольких рядом расположенных резервуаров, тем самым значительно сокращая время проведения работ. По предварительным подсчётам, используя функцию сканирования Торсоп IS-2, в день при хороших погодных условиях можно обмерить снаружи порядка 8-10 резервуаров РВС-700.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Классификация резервуаров и резервуарных парков. — http://gazovik- neft.ru/directory/info/fire-fighting/p-01 .html
- ПБ 03-605-03. Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. — М.: ПИО ОБТ, 2003
- РД 23.020.00-КТН-279-07. Методика обследования фундаментов и оснований резервуаров вертикальных стальных. — М.: ОАО «АК «ТРАНСНЕФТЬ», 2007
- РД 16.01-60.30.00-КТН-063-1-05. Правила технической диагностики резервуаров. — М.: ОАО «АК «ТРАНСНЕФТЬ», 2005
- Резервуары РВС-700. — http://neft-rus.ru/rezervuary-vertikalnye-rvs-rvsp- rvss/rvs-1000-шЗ .html
- ТД 23.115-96. Технология геодезического обследования стальных вертикальных резервуаров. -М.: Издательство стандартов, 1996
Topcon IS-2. Getting started guide. — Topcon, 2012
1 2