Calcul du volume d'un grand réservoir de stockage - Slam100

Avec le développement rapide de l'économie nationale, le nombre de réservoirs de stockage ne cesse d'augmenter, et ces derniers sont devenus un équipement essentiel pour le stockage des ressources pétrolières et gazières ainsi que des produits chimiques. Parallèlement, la taille des réservoirs s'accroît, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de mesure de volume pour les projets de stockage et de transport. Actuellement, les méthodes de mesure couramment utilisées, tant en Chine qu'à l'étranger, comprennent la méthode circonférentielle, la méthode de la ligne de référence optique, la méthode de mesure optique avec rails de guidage et la méthode de mesure par balayage laser tridimensionnel. Ce type de scanner présente l'avantage d'une haute précision, d'une haute densité de mesures et d'une capacité de mesure à longue distance, mais souffre également d'inconvénients tels qu'une faible efficacité, des changements de station fréquents et un grand nombre de raccordements nécessaires au niveau du bureau.

Le développement rapide des scanners laser 3D portables offre une nouvelle méthode pour obtenir des informations spatiales détaillées sur les réservoirs de stockage. Cette méthode repose sur des algorithmes SLAM permettant de construire des cartes spatiales 3D continues, sans nécessiter de fréquents changements de station. Prenant pour exemple un réservoir de stockage vertical dans une grande exploitation agricole, l'auteur expliquera comment le SLAM100 calcule rapidement le volume de ce réservoir.

Afin d'améliorer la gestion et d'assurer un contrôle précis et dynamique de l'alimentation, un élevage de grande taille doit connaître en temps réel le volume restant dans la trémie d'alimentation pour faciliter la prise de décision concernant la production et la distribution des aliments. La trémie mesure environ 22 m de haut et 10 m de diamètre ; ses parties supérieure et inférieure sont coniques, tandis que sa partie centrale est cylindrique.

La portée maximale de mesure (120 m) du SLAM100 permet de couvrir la distance maximale (environ 22 m) entre le fond et le sommet du réservoir. Le scanner obtient ainsi un nuage de points complet à l'intérieur du réservoir, au niveau de sa partie supérieure. Afin d'éviter que le SLAM100 ne collecte des données inutiles à l'extérieur du réservoir et n'alourdisse inutilement le traitement ultérieur du nuage de points, l'ensemble du processus de numérisation (démarrage, initialisation, numérisation et arrêt) est réalisé à l'intérieur du réservoir. La numérisation d'un réservoir prend environ 5 minutes, et trois réservoirs sont ainsi scannés simultanément.

L'intérieur du réservoir est lisse et sans relief apparent. Cette scène, caractérisée par des détails et des textures peu marqués, représente un défi de taille pour la mise en correspondance des nuages ​​de points. Grâce à un algorithme SLAM de qualité industrielle et à un seuil de correspondance strict, l'erreur de mise en correspondance est réduite et la solution du nuage de points est obtenue. Les résultats sont d'une grande précision. La densité du nuage de points est uniforme, la surface est plane et exempte de bruit, et son épaisseur est d'environ 1,2 cm. Ceci permet d'obtenir un modèle de réservoir plus précis et de meilleure qualité, tout en réduisant le nombre d'étapes de lissage et de débruitage nécessaires. Le traitement du nuage de points d'un seul réservoir prend environ 10 minutes.

Afin d'améliorer l'encapsulation du modèle de réservoir et d'accélérer son optimisation, le nuage de points peut être simplifié tout en préservant l'intégrité de sa forme caractéristique. Après comparaison et analyse des effets de trois méthodes d'échantillonnage courantes (amincissement par distance spatiale, amincissement par voxels et échantillonnage aléatoire), la méthode d'échantillonnage par distance spatiale a été retenue pour simplifier le nuage de points. Après plusieurs ajustements de paramètres, la distance d'échantillonnage a finalement été fixée à 0,05 m. Le nuage de points initial contient 626 685 points, tandis que le nuage de points échantillonné en contient 169 190.

Des données complètes de nuage de points facilitent l'encapsulation du modèle de réservoir et réduisent ses vulnérabilités. Grâce à l'ouverture sur le dessus du réservoir, l'ajustement de surface peut être effectué en fonction des données du nuage de points environnant, et le réservoir peut être intégré dans un seul bloc afin d'éliminer les failles du modèle. L'encapsulation d'un modèle de réservoir prend environ 20 minutes.

Utilisez les outils d'analyse pour calculer les volumes des cuves. Les volumes des trois cuves sont respectivement de 1383,62 m³, 1387,98 m³ et 1396,94 m³. Après concertation avec le propriétaire, le volume vide de la cuve est de 1400 m³. La présence d'une petite quantité d'aliment résiduel au fond de la cuve lors du relevé sur site explique que les résultats des calculs soient tous inférieurs à 1400 m³, ce qui correspond à la réalité.

Le SLAM100 offre une efficacité et une précision élevées pour la mesure du volume des grands réservoirs. Il s'affranchit des contraintes et des limitations des méthodes de mesure conventionnelles pour l'obtention d'un point unique, évitant ainsi les changements fréquents de station et les problèmes de raccordement des données des scanners stationnaires. Il permet une numérisation 3D rapide des réservoirs et génère des nuages ​​de points d'une grande précision et d'une structure complète. Grâce à l'assemblage de ces nuages ​​de points, une reproduction à l'échelle 1:1 du réservoir est possible, permettant un calcul précis de son volume.