Особенности проведения наземного лазерного сканирования в условиях производства и строительно-монтажных работ на НПЗ

Довольно часто мы можем слышать о технологиях наземного лазерного сканирования на сложных технологических объектах. Такие технологии хорошо известны и широко распространены в отрасли нефтепереработки. Лазерный сканер часто применяется при реконструкции блоков нефтеперерабатывающих производств или при расчистке территорий. При этом, информация о особенностях сканирования того или иного объекта остается только в понимании узкоспециализированных специалистов, занимающихся этой работой.

5

В этой статье мы постараемся подробнее раскрыть некоторые особенности работы наземного лазерного сканирования (НЛС), на примере работ, которые бригада инжиниринговой компании IBCON провела на одном из заводов в Кемеровской области в 2016 году.
Целью любого наземного лазерного сканирования является сбор исчерпывающей информации о заданном объекте. Будь это дорожная сеть, гражданское или промышленное строительство, результат будет одним и тем же – объединённое облако точек, каждая, из которой имеет пространственные координаты, соответствующие объекту на местности.

Принцип работы лазерного сканера на объектах любого типа так же практически одинаков. Ход сканирования начинается с рекогносцировки местности, далее определение местоположения станций стояния сканера, непосредственно само сканирование объекта и в заключении определение связующих марок-целей. Различия при сканировании разных типов объектов определяются исходя из цели, для которой проводится лазерное сканирование.

6

7
Облака точек, полученные по при помощи НЛС

Так, например, для мониторинга объекта или создания 3D-модели увеличивается дискретность облака точек и уменьшается шаг сканирования, для создания топографических планов или модели рельефа местности дискретность наоборот уменьшается, а шаг сканирования увеличивается, более того, исчерпывающая информация занимает огромный объем памяти и будет мешать при обработке данных, т.к. не каждое программное обеспечение сможет справиться с большим объемом данных.

Совсем другая ситуация обстоит с характером работы сканера на сложных технологических объектах. Существуют некоторые факторы, которые относятся непосредственно к особенностям самого объекта. К таким объектам можно отнести производственные цеха, промышленные установки и т.п. Факторы, которые оказывают влияние на работу лазерного сканера, как правило, связанны с характером работы таких установок, а также с особенностями конструктивных элементов и планировки объекта.

К таким факторам можно отнести:

Вибрация — является распространенным фактором на промышленных предприятиях.  Для получения высокой точности измерений при выполнении наземного лазерного сканирования, одним из основных условий является устойчивость сканера в одном и том же положении относительно объекта. В противном случае ошибка, вызванная вибрацией будет носить систематический характер, и влиять на точность измерений углов и расстояний, а следственно и на координаты измеренных точек. Данную проблему нельзя решить, можно лишь ослабить ее действие. В первом случае, выполняя работы по сканированию можно уменьшить уровень действия вибрации на сканер путем создания амортизационного эффекта (различные типы подкладок под стойки сканера). Во втором случае, при постобработке результатов сканирования можно применить алгоритм расчета ближних точек, таким образом, приводя значения измерений к среднему показателю.

Облака пара и запыленность. Эта особенность может стать серьезной проблемой, хотя не часто встречается на НПЗ. Может возникнуть ситуация, когда плотность частиц пара и пыли достаточна для того, чтобы луч сканера отразил сигнал и зарегистрировал его как точку сканирования. Таким образом, в облаке точек отражаются так называемые «шумы» и являются помехой для идентификации реальной поверхности объекта. При этом, случае большой плотности облака пара или пыли есть вероятность, что луч сканера не пройдет через такое облако и в месте расположения объекта будет находиться мертвая зона. В таком случае сканирование необходимо будет проводить повторно. Исключить данный фактор, возможно лишь, уточняя режим работы оборудования или цеха с выявлением наиболее благоприятного для сканирования времени для проведения работы. Иногда сканирование имеет смысл проводить в ночное время.

Блестящие поверхности. На промышленных предприятиях множество трубопроводов и емкостного оборудования на НПЗ находятся в изоляции, которая представляет собой, слой термозащитного материала, оббитого оцинкованным алюминиевым листом и дают отражение. К этому иногда добавляется мокрые поверхности, после атмосферных осадков. После дождя многие сканируемые объекты имеют свойство неоднородной поверхности.

1

Лазерные сканеры используют сигнал, отраженный от поверхности объекта в направлении приемника сигналов, либо в направлении камеры. При этом, на интенсивность принимаемого отраженного сигнала влияет отражающая способность поверхностей. Так, блестящие поверхности затрудняют регистрацию сигналов и приводят к систематической ошибке расстояний. В некоторых случаях эти ошибки могут в несколько раз превышать среднюю квадратическую ошибку единичного измерения расстояния. Более точные результаты в таких ситуациях можно получить только в случае идентификации на объекте участка с более удовлетворяющей поверхностью, который соответствует положению самого объекта.

Специалисты IBCON отмечают, что при выполнении работ по наземному лазерному сканированию вышеупомянутые факторы, практически невозможно исключить, так же как их влияние на качество и достоверность измерений. Но учет этих факторов и тщательная проверка при обработке результатов сканирования, помогут снизить ошибки и выдать заказчику работ высокоточные данные об объекте.

Материалы предоставлены компанией IBCON.