[发明专利]一种管道内变形的数值处理方法

说明书

本发明公开了一种管道内变形的数值处理方法，属于管道变形检测工程领域，解决了根据检测数据分析管道变形及管道三维模型重构的问题。根据管道内变形的三维检测数据，建立管道内的垂直于管道轴线的多个截面的离散数据点列；在离散数据点列的末尾一个附加点，使得上述处理后的离散数据点列能够构成封闭曲线；根据处理后的每个截面的离散数据点列得到每个截面的三次样条函数，求解三次样条函数得到管道截面的一维闭曲线拟合以及管道截面的椭圆度；将每个截面的离散数据点列集合构成管道三维点云数据集合，建立管道的三维模型。上述数值处理方法可以用于建立管道的三维模型。

技术领域

本发明属于管道变形检测工程领域，尤其涉及一种利用多个检测点数据通过数值分析方法综合分析管道内变形的数值处理方法。

背景技术

管道变形检测及综合评价技术是油气运输领域一项重要的保障性技术。

管道作为天然气、石油等介质的长距离输送设施，被敷设于世界各地的陆地、海洋等各种环境之中。大多管道是埋地管道，由于地震、地层的移动、地壳变迁、热输变形、第三方施工破坏等原因，常使管道产生不同程度的变形，如管道凹陷、椭圆变形、弯曲和下沉。这些变形会形成安全隐患，严重的地方可能导致管道破裂，带来经济损失。

实际工程中，通过检测和模拟获得完整可靠的管道变形资料和管道内的三维模型，采用局部换管就可以消除隐患，从而避免长距离换管带来的成本以及事故发生。但是，现有公开技术中没有涉及通过检测数据模拟管道内变形的数值处理方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种管道内变形的数值处理方法，解决了根据检测数据分析管道变形及管道三维模型重构的问题。

本发明采用的具体方案如下：

本发明提供了一种管道内变形的数值处理方法，包括以下步骤：

步骤1：根据管道内变形的三维检测数据，建立管道内的垂直于管道轴线的多个截面的离散数据点列；

步骤2：在步骤1中的离散数据点列的末尾增加一个附加点，得到每个截面的处理后的离散数据点列，使得上述处理后的离散数据点列能够构成封闭曲线，且该封闭曲线的首尾相接处能够保持较好的光滑性；

步骤3：采用三次样条拟合方法根据处理后的每个截面的离散数据点列得到每个截面的三次样条函数，通过求解三次样条函数得到管道截面的一维闭曲线拟合以及得到管道截面的椭圆度计算；

步骤4：将每个截面的离散数据点列集合构成管道三维点云数据基体，并根据三维点云数据集合建立管道的三维模型，完成管道内变形的数值处理。

进一步地，步骤1包括如下步骤：

按三维检测数据的采集时序将管道沿垂直于轴线的方向分为N个截面，每个截面有L个离散数据点，则第k个截面的离散数据点列表示为{S_i,k}，{S_i,k}＝{(r_1,k,θ_1,k),…,(r_i,k,θ_i,k),…,(r_L,k,θ_L,k)}；

k＝1,2,…,N，i＝1,…,L；r_1,k为第k个截面轮廓线上的第1个点到截面圆心的距离，θ_1,k为第1个点与截面圆心的连线与竖直方向的夹角；r_i,k为第k个截面轮廓线上的第i个点到该截面圆心的距离，θ_i,k为第i个点与截面圆心的连线与竖直方向的夹角；r_L,k为第k个截面轮廓线上的第L个点到该截面圆心的距离，θ_L,k为第L个点与截面圆心的连线与竖直方向的夹角。

进一步地，步骤2包括如下步骤：