CN112833338A - 一种基于实景三维的油气场站泄漏监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测方法及系统，该方法包括：构建生产现场的三维模型，并结合云台安装位置，将云台置于模型中，通过软件算法计算云台和选定监测点角度位置关系后控制云台转动到对应选定点，对监测点进行气体检测。通过该方案可以远程精准控制遥测仪转动，对设定监测点进行气体检测，提高气体监测的便捷性。
Description
技术领域
本发明涉及管道泄漏监测领域，尤其涉及一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测方法及系统。
背景技术
相较于抽取式的气体监测设备，基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的气体浓度监测系统具有检测速度快、检测结果准确可靠的特点，且适用于隧道、天然气站等危险场合。
现有的TDLAS遥测仪只能按照预置点进行转动，或依据规定的扇形扫描路径进行扫描检测，设置的预置点个数有限，无法远程控制遥测仪对期望点进行检测。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测方法及系统，以解决现有遥测仪无法远程对期望点进行检测的问题。
在本发明实施例的第一方面，提供了一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测方法，包括：
构建遥测仪监测位置的实景三维模型，并获取遥测仪实际安装位置；
根据遥测仪在实景三维模型中的对应位置，以及设定的监测点位置，通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度；
基于所述遥测仪云台旋转角度，控制遥测仪云台转动至对应位置以对监测点进行气体检测。
在本发明实施例的第二方面，提供了一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测系统，包括：
遥测仪，用于根据接收到的云台旋转角度控制遥测仪云台旋转至设定位置进行气体检测；
通信模块，用于通过网络及串口通信将远程实景三维模型中计算得到的遥测仪云台旋转角度传输至云台，以控制遥测仪转动；
实景三维模型，用于获取管理人员在三维模型中设定的监测点位置，根据监测点位置和遥测仪位置，通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度。
本发明实施例中，基于实景三维模型中遥测仪位置及设定的监测目标点位置，计算云台旋转角度，进而控制遥测仪转动至对应位置进行气体检测。从而能够控制云台实现无限预置位功能、实时描点检测功能，可以远程控制云台对任意监测点进行自动扫描，提高遥测仪监测的便捷性和灵活度，能有效代替人工巡检。可以在大概率泄漏处多次测量，检测到异常状况后再去现场进行处理恢复，节省人力成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
图1为本发明的一个实施例提供的一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测方法的流程示意图；
图2为本发明的一个实施例提供的三维坐标系示意图；
图3为本发明的一个实施例提供的一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。
请参阅图1，图1为本发明一个实施例提供的一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测方法的流程示意图，包括：
S101、构建遥测仪监测位置的实景三维模型，并获取遥测仪实际安装位置；
通过三维建模对TDLAS遥测仪安装现场进行1:1还原，软件模拟实际监测场景。所述实景三维模型为遥测仪安装位置对应的现实场景模型，如隧道、天然气站场等场景下管道泄漏监测。
S102、根据遥测仪在实景三维模型中的对应位置，以及设定的监测点位置，通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度；
遥测仪在三维模型中的位置可以通过建立三维坐标系，以坐标形式表示遥测仪位置和监测点位置。所述设定的监测点即管理人员在三维模型上标注的需要进行气体检测的位置。
所述扫描目标点角度算法可以根据设定遥测仪位置及监测点位置，计算遥测仪云台旋转角度，具体通过构建三维坐标系，确定遥测仪位置和监测点位置后，计算遥测仪从当前位置旋转至监测点位置，在水平方向和竖直方向上的转动角度。
具体的，获取遥测仪高度测量值；在三维模型中，构建三维坐标系，并选定坐标原点和参考点；根据参考点和原点位置，通过测量遥测仪到原点和参考点位置，计算平面坐标系中遥测仪坐标，根据遥测仪坐标位置和设定的监测点坐标位置，计算云台旋转角度和方向。
在一个实施例中，以遥测仪安装现场某一点O为原点建立三维坐标系，如图2所示，设备安装位置定位算法和目标点旋转角度算法均依据该三维坐标系计算。
由于现场环境复杂，角度值测量不便且人工测量角度值存在较大误差，设备安装点S的位置无法精准确定，因此软件内置了确定设备安装点S的算法。由于S点的高度坐标易于测量，软件内只需输入高度测量值，无需采用其他算法。
确定遥测仪安装位置时，首先选取原点O和坐标轴X上任意一点M作为参考点，计算遥测仪安装位置S点的坐标。由于需扫描的区域模型已经确定，且与现场实际尺寸相同。所以OM距离为已知确定值。分别测量SO和SM的距离，进而计算得到设备安装位置S的坐标，此时得到点S的坐标为2个值。根据现场实际情况，可以确定最终坐标取值。
由于需扫描的区域模型和设备安装点S已经确定，点S和点A坐标为已知。通过计算可得∠OSA值。通过向量判断点S和点A的位置关系，可控制云台正时针或逆时针旋转。
根据扫描目标点角度算法，同理可计算∠OSB的值。所以∠BSA＝∠OSA+∠OSB。通过向量判断点B和点A的位置关系，可控制云台正时针或逆时针旋转。
S103、基于所述遥测仪云台旋转角度，控制遥测仪云台转动至对应位置以对监测点进行气体检测。
通过网络通信可以将云台旋转角度发送给遥测仪云台，以控制云台转动，从而可以实现远程在三维模型上描点后，控制遥测仪监测对应位置，采集该位置的气体浓度等数据进行反馈。
优选的，为减小累积误差，以原点为基准参考点计算第二监测点对应的遥测仪云台旋转角度。即每次控制遥测仪云台转动时，均需要以三维坐标系原点为基准，计算旋转角度，避免误差累积，如旋转至目标点B的角度值均以O点位参考点进行计算。所述第二监测点对应的遥测仪云台旋转角度表示计算一次云台旋转角度后，再计算另一监测点位置对应的云台旋转角度。
本实施例提供的方法，可以方便管理人员远程在计算机三维模型上设置监测点，控制遥测仪转到对应的监测点位置进行气体检测，提升管道泄漏监测的便捷性，实用价值高且操作简单。
应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图3为本发明实施例提供的一种基于实景三维的油气场站管道泄漏监测系统的结构示意图，该系统至少包括遥测仪310、通信模块320和实景三维模型330；
其中，所述遥测仪310，用于根据接收到的云台旋转角度控制遥测仪云台旋转至设定位置进行气体检测；
所述通信模块320，用于通过网络及串口通信将远程实景三维模型中计算得到的遥测仪云台旋转角度传输至云台，以控制遥测仪转动；
所述实景三维模型330，用于获取管理人员在三维模型中设定的监测点位置，根据监测点位置和遥测仪位置，通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度。
具体的，所述通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度过程包括：
获取遥测仪高度测量值；在三维模型中，构建三维坐标系，并选定坐标原点和参考点；根据参考点和原点位置，通过测量遥测仪到原点和参考点位置，计算平面坐标系中遥测仪坐标，根据遥测仪坐标位置和设定的监测点坐标位置，计算云台旋转角度。
优选的，以原点为基准参考点计算第二监测点对应的遥测仪云台旋转角度。
应理解，遥测仪、三维模型，二者通过串口通讯、无线网络进行通信控制，云台激光检测器(遥测仪)实现气体泄漏检测，三维模型提供算法，计算云台与对应点的相对位置。在模型上选取任一点，云台根据接收到已处理好的角度数据转动到对应位置，实现三维模型上实时描点检测功能。
本实施例中，将激光云台检测器与三维模型结合，真实1：1还原场站现场，基于软件内部算法可以根据管理人员打点位置计算云台转到对应位置所需的水平、竖直角度，并通过串口通讯及无线网络传输技术将算得角度传至云台，控制云台转动，实现远程控制遥测仪对设定监测点的气体检测。
可以理解的是，在一个实施例中，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序执行如实施例一中步骤S101～S103部分或全部内容，处理器执行所述计算机程序时实现设定位置的管道泄漏监测。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括步骤S101～S103全部或部分内容，所述的存储介质包括如ROM/RAM等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于实景三维的管道泄漏监测方法，其特征在于，包括：
构建遥测仪监测位置的实景三维模型，并获取遥测仪实际安装位置；
根据遥测仪在实景三维模型中的对应位置，以及设定的监测点位置，通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度；
基于所述遥测仪云台旋转角度，控制遥测仪云台转动至对应位置以对监测点进行气体检测。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度包括：
获取遥测仪高度测量值；
在三维模型中，构建三维坐标系，并选定坐标原点和参考点；
根据参考点和原点位置，通过测量遥测仪到原点和参考点距离，计算平面坐标系中遥测仪坐标；
根据遥测仪坐标位置和设定的监测点坐标位置，计算云台旋转角度。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述控制遥测仪云台转动至对应位置以对监测点进行气体检测还包括：
以原点为基准参考点计算第二监测点对应的遥测仪云台旋转角度。
4.一种基于实景三维的管道泄漏监测系统，至少包括遥测仪、通信模块和实景三维模型，其特征在于，
所述遥测仪，用于根据接收到的云台旋转角度控制遥测仪云台旋转至设定位置进行气体检测；
所述通信模块，用于通过网络及串口通信将远程实景三维模型中计算得到的遥测仪云台旋转角度传输至云台，以控制遥测仪转动；
所述实景三维模型，用于获取管理人员在三维模型中设定的监测点位置，根据监测点位置和遥测仪位置，通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度。
5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度具体为：
获取遥测仪高度测量值；
在三维模型中，构建三维坐标系，并选定坐标原点和参考点；
根据参考点和原点位置，通过测量遥测仪到原点和参考点距离，计算平面坐标系中遥测仪坐标；
根据遥测仪坐标位置和设定的监测点坐标位置，计算云台旋转角度。
6.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述通过扫描目标点角度算法计算遥测仪云台旋转角度还包括：
以原点为基准参考点计算第二监测点对应的遥测仪云台旋转角度。
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