本發(fā)明涉及管道維搶修，具體而言，涉及一種在用受損彎曲海底管道的形變測量方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有，某大口徑在用海底原油管線（φ762，即直徑為762mm）受損屈曲變形，為保證其安全運(yùn)行，制定了異形固定管卡永久修復(fù)方案，需精準(zhǔn)測繪受損管段的彎曲狀態(tài)、彎曲度和外表面形位偏差等，為管卡的設(shè)計(jì)、制造和安裝提供依據(jù)和保證。該測繪作業(yè)，具有管徑大，彎曲變形管段長，精度要求高，水下渾濁度高能見度低的特點(diǎn)。

2、現(xiàn)有的海底管道缺陷變形外檢測技術(shù)主要有聲吶掃測法、潛水員觀察探摸法、rov/auv攜帶水下相機(jī)或水下激光的目視攝像法，測徑器機(jī)械觸手測量等方法。這些技術(shù)方法，或者存在不適應(yīng)水下渾濁和低能見度環(huán)境，或者存在不適用大管徑長彎曲變形和表面大畸變率的管道測量、測量精度低（厘米級），效率低等問題，而不能滿足海管測繪和管卡的加工制造和施工作業(yè)等要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種在用受損彎曲海底管道的形變測量、系統(tǒng)及介質(zhì)，旨在解決現(xiàn)有在用受損彎曲海底管道形變測量不準(zhǔn)確效率低的問題。

2、一方面，本發(fā)明提出了一種在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，該方法包括如下步驟：架體安裝步驟，采用光輔助人工對準(zhǔn)或聲/光半自動對準(zhǔn)方式，配合機(jī)械導(dǎo)向定位方式，在待測在用海管管道的待測海管管段上，架設(shè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動架，使得圓環(huán)轉(zhuǎn)動架環(huán)繞在待測在用海管管道的外周，圓環(huán)轉(zhuǎn)動架作為虛擬的環(huán)繞在待測在用海管管道外周的測量基準(zhǔn)量圓柱面；管段掃測步驟，沿圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸線在待測海管管段上布置n個(gè)軸向測量點(diǎn)，并對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量，獲取基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)；其中，基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)包括：各軸向測量點(diǎn)的軸向位移、以及各軸向測量點(diǎn)對應(yīng)的待測海管管段周向多個(gè)外表面點(diǎn)的相對徑向偏差和周向旋轉(zhuǎn)角度；其中，n為大于或等于3的正整數(shù)；數(shù)據(jù)分析步驟，對基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換，重構(gòu)以待測海管管段上的預(yù)設(shè)點(diǎn)為三維坐標(biāo)原點(diǎn)的測量管段三維數(shù)字模型，并計(jì)算管段形態(tài)特征值和外表面形位偏差，完成海底管道形變測量。

3、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，所述對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量時(shí)，對當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行測量，具體包括：在當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)圓上設(shè)置m個(gè)徑向測量位，記錄各個(gè)徑向測量位的轉(zhuǎn)角作為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的周向旋轉(zhuǎn)角度；其中，m為大于或等于3的正整數(shù)；其中，在當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)量圓柱面的橫截面上，測量基準(zhǔn)量圓柱面的截面作為當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)圓；對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量，獲取各個(gè)徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的相對徑向偏差；其中，在當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)量圓柱面的橫截面上，待測海管管段在經(jīng)過當(dāng)前徑向測量位的測量基準(zhǔn)圓的徑向上的外表面點(diǎn)為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)，相對徑向偏差為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)到所述測量基準(zhǔn)圓的距離。

4、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，所述對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量，獲取各個(gè)徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的相對徑向偏差，具體為：通過初始伸縮位置位于當(dāng)前徑向測量位的徑向伸縮件，沿測量基準(zhǔn)圓的徑向伸縮，直至徑向伸縮件的伸縮端頂壓接觸在待測海管管段的外壁上，獲取徑向伸縮件的伸縮位移，作為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的相對徑向偏差。

5、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，所述對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量，具體為：沿測量基準(zhǔn)量圓柱面的周向進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量。

6、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，所述對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量，具體為：沿測量基準(zhǔn)量圓柱面的軸向，自待測海管管段的一端至另一端，對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量。

7、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，所述基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)還包括：圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸向俯仰傾角和橫向翻轉(zhuǎn)傾角；其中，基于對圓環(huán)轉(zhuǎn)動架進(jìn)行傾角測量，獲取圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸向俯仰傾角和橫向翻轉(zhuǎn)傾角。

8、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，所述管段形態(tài)特征值包括：所述待測海管管段的彎曲方向、彎曲角度和布置位置，所述外表面形位偏差包括：直徑偏差和橢圓度。

9、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量方法，所述待測海管管段上的預(yù)設(shè)點(diǎn)為測量中心位處橫截面管中心點(diǎn)，測量中心位為待測海管管段彎曲頂點(diǎn)位置。

10、另一方面，本發(fā)明還提出了一種在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：架體安裝模塊，用于采用光輔助人工對準(zhǔn)或聲/光半自動對準(zhǔn)方式，配合機(jī)械導(dǎo)向定位方式，在待測在用海管管道的待測海管管段上，架設(shè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動架，使得圓環(huán)轉(zhuǎn)動架環(huán)繞在待測在用海管管道的外周，圓環(huán)轉(zhuǎn)動架作為虛擬的環(huán)繞在待測在用海管管道外周的測量基準(zhǔn)量圓柱面；管段掃測模塊，用于沿圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸線在待測海管管段上布置n個(gè)軸向測量點(diǎn)，并對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量，獲取基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)；其中，基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)包括：各軸向測量點(diǎn)的軸向位移、以及各軸向測量點(diǎn)對應(yīng)的待測海管管段周向多個(gè)外表面點(diǎn)的相對徑向偏差和周向旋轉(zhuǎn)角度；其中，n為大于或等于3的正整數(shù)；數(shù)據(jù)分析模塊，用于對基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換，重構(gòu)以待測海管管段上的預(yù)設(shè)點(diǎn)為三維坐標(biāo)原點(diǎn)的測量管段三維數(shù)字模型，并計(jì)算管段形態(tài)特征值和外表面形位偏差，完成海底管道形變測量。

11、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，所述對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量時(shí)，對當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行測量，具體包括：在當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)圓上設(shè)置m個(gè)徑向測量位，記錄各個(gè)徑向測量位的轉(zhuǎn)角作為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的周向旋轉(zhuǎn)角度；其中，m為大于或等于3的正整數(shù)；其中，在當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)量圓柱面的橫截面上，測量基準(zhǔn)量圓柱面的截面作為當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)圓；對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量，獲取各個(gè)徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的相對徑向偏差；其中，在當(dāng)前軸向測量點(diǎn)所在的測量基準(zhǔn)量圓柱面的橫截面上，待測海管管段在經(jīng)過當(dāng)前徑向測量位的測量基準(zhǔn)圓的徑向上的外表面點(diǎn)為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)，相對徑向偏差為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)到所述測量基準(zhǔn)圓的距離。

12、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，所述對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量，獲取各個(gè)徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的相對徑向偏差，具體為：通過初始伸縮位置位于當(dāng)前徑向測量位的徑向伸縮件，沿測量基準(zhǔn)圓的徑向伸縮，直至徑向伸縮件的伸縮端頂壓接觸在待測海管管段的外壁上，獲取徑向伸縮件的伸縮位移，作為當(dāng)前徑向測量位對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)的相對徑向偏差。

13、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，所述對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量，具體為：沿測量基準(zhǔn)量圓柱面的周向進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并對各個(gè)徑向測量位進(jìn)行逐個(gè)測量。

14、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，所述對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量，具體為：沿測量基準(zhǔn)量圓柱面的軸向，自待測海管管段的一端至另一端，對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量。

15、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，所述基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)還包括：圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸向俯仰傾角和橫向翻轉(zhuǎn)傾角；其中，基于對圓環(huán)轉(zhuǎn)動架進(jìn)行傾角測量，獲取圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸向俯仰傾角和橫向翻轉(zhuǎn)傾角。

16、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，所述管段形態(tài)特征值包括：所述待測海管管段的彎曲方向、彎曲角度和布置位置，所述外表面形位偏差包括：直徑偏差和橢圓度。

17、進(jìn)一步地，上述在用受損彎曲海底管道的形變測量系統(tǒng)，所述待測海管管段上的預(yù)設(shè)點(diǎn)為測量中心位處橫截面管中心點(diǎn)，測量中心位為待測海管管段彎曲頂點(diǎn)位置。

18、再一方面，本發(fā)明再提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行本發(fā)明上述任一方面所述的方法。

19、再一方面，本發(fā)明再提出了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：處理器；用于存儲所述處理器可執(zhí)行指令的存儲器；所述處理器，用于從所述存儲器中讀取所述可執(zhí)行指令，并執(zhí)行所述指令以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述任一方面所述的方法。

20、本發(fā)明提供的在用受損彎曲海底管道的形變測量、系統(tǒng)及介質(zhì)，通過在待測在用海管管道的待測海管管段的外周安裝圓環(huán)轉(zhuǎn)動架，可使得圓環(huán)轉(zhuǎn)動架作為虛擬的環(huán)繞在待測在用海管管道外周的測量基準(zhǔn)量圓柱面，形成實(shí)體測量基準(zhǔn)量圓柱面，作為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)測量；在測量不同軸向測量點(diǎn)時(shí)，可通過圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸向移動，以作為各個(gè)軸向測量點(diǎn)的實(shí)體基準(zhǔn)；通過沿圓環(huán)轉(zhuǎn)動架的軸線在待測海管管段上布置n個(gè)軸向測量點(diǎn)，并借助于圓環(huán)轉(zhuǎn)動架對各軸向測量點(diǎn)所對應(yīng)的待測海管管段外表面點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)測量，實(shí)現(xiàn)三維掃測，獲取基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)；并對基于測量基準(zhǔn)圓柱面的測量管段三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換，重構(gòu)以待測海管管段上的預(yù)設(shè)點(diǎn)為三維坐標(biāo)原點(diǎn)的測量管段三維數(shù)字模型，并計(jì)算管段形態(tài)特征值和外表面形位偏差，完成海底管道形變測量，解決了現(xiàn)有在用受損彎曲海底管道形變測量不準(zhǔn)確效率低的問題。尤其是，該方法可實(shí)現(xiàn)高渾濁低能見度水下環(huán)境下受損三維彎曲變形在用海底管段的無人全自動精準(zhǔn)高效外檢測，生成測量管段外表面精準(zhǔn)三維數(shù)字模型，算出其形態(tài)特征值和形位偏差，測量偏差可控制在毫米級，能為后續(xù)維搶修管卡的設(shè)計(jì)、制造和安裝提供了有利的依據(jù)和保障，解決現(xiàn)有測量裝備和方法的測量難、精度低，效率低等問題。