摘要：储油罐作为国际间石油化工贸易结算的主要计量器具,其标定准确与否,直接关系到贸易双方的经济利益和国家的计量信誉。在传统计量中,使用全站仪、水准仪等手段普遍存在测量时间长、工作强度大、检定成本高的问题。因此将三维激光扫描技术引入储油罐标定并形成完整的解决方案,对计量行业的技术发展具有重要意义。
关键词：储油罐标定；计量；三维激光；立罐；卧罐；球罐
01 项目背景
大型容积罐是我国目前最常用的液态能源物质如石油和液化天然气的存储器具，也是国际上能源贸易的主要计量器具，广泛的应用于石油化工、冶金、航空、电力的行业中，容积罐的容积对大型能源物质的存储和运行具有至关重要的作用，因此容积罐的容积被列为我国的强制检定计量器具。
大型容积罐
02 项目概述
此次项目为10万m³的立式金属油罐，立式金属油罐是国际间石油化工产品贸易结算的主要计量器具之一，也是我国国内贸易结算的重要计量器具。对它的容量进行准确的计量，编制油罐容量计量表，具有重大经济意义和实用价值。
针对大型容器容积计量，由于容器的大体积、大尺寸的特点，目前国内对于超大型容器的容积计量主要采用径向偏差法、围尺法和液体标定法等对立式金属油罐进行标定，这些传统的测量手段费时费力、误差大、准确度低，而且需要高空作业，存在安全隐患，对大型油罐难以采用且效率低下。通过三维激光扫描技术，能够快速获取罐体的三维信息，将激光扫描技术精确的点云数据与油罐分析软件相结合，既可节省外业和内业时间，又能获得优异成果。本项目中选择使用天宝TX8三维激光扫描仪，其特点是能够快速收集油罐复杂特征的准确、详细测量数据，包括复杂的底槽和底板细节。
03 油罐容积计量原理和流程
3.1 三维激光扫描油罐容量计量原理
TX8三维激光扫描仪通过内部的激光脉冲发射器向目标物发射激光脉冲，反光镜旋转，发射出的激光脉冲扫过被测目标，信号接收器接收来自目标体发射回来的激光脉冲，通过每个激光脉冲从发出到被测物表面返回仪器所经过的时间可以获得被测目标体到扫描中心的距离。推时扫描控制模块控制和测量每个激光脉冲的水平扫描角和竖向扫描角，后处理软件自动解算得出被测点的相对三维坐标，进而转成绝对坐标系中的三维空间位置坐标或三维模型。测量原理如图所示。
地面激光扫描测量原理
3.2 三维激光扫描油罐容量计量流程
3.2.1 现场扫描工作
储罐的外业数据采集通过天宝TX8超高速三维激光扫描仪进行，依托于TX8的3D Lighting闪电技术，在高速扫描的同时能够保持高密度高精度点云数据。一个储罐的底量，主容量全部数据采集一般需要4~5个测站，完成一个测站只需2分钟。加上换站时间整个储罐的扫描外业总用时不到20分钟。
地面激光扫描储罐底量和主容量
地面激光扫描储罐底量和主容量
3.2.2 计算-配准点云
通过TRW软件自动将各个测站扫描所获取的点云数据配准为一个整体。
多站数据拼接到同一坐标系
3.3.3 计算-分类去噪
软件将自动将自动识别罐体点云，并将罐底，罐顶，罐身，附件和杂点分类出来。
自动分类底板，附件，罐身和杂点数据
3.3.4计算-容量计算
使用TRW自动计算并给出底量容量与罐体圈板径向偏差值，结合中国计量院软件能快速输出符合国家规范标准的成果报表。
依据底板点云数据自动计算底量、死量
依据径向偏差值计算主容量
依据径向偏差值计算主容量
04 油罐容积计量成果展示
4.1 高质量可视化点云--没有噪声
三维点云数据
4.2 符合国家规范的成果报表
05 技术总结
相较传统标定手段，天宝三维激光扫描解决方案在硬件上具有数据量大，工作效率高的特点，在软件上通过与国家规范规程进行对应，能够出具规范标准的成果报告，是对现有计量手段的提升方案。
天宝TX8三维激光扫描仪在大容量标定中获得行业及用户的一致认可。对于规则的容积，准确度与传统方法进行对比精度一致，其中误差符合规范要求；对于不规则的容积，结果更接近实际情况。其良好的数据完整性和精度保障，在效率、精度、数据完整性等多方面获得好评和认可。
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