image
energas.ru

Коррозия Территории Нефтегаз № 2 (37) 2017

Диагностика

»  01.08.2017 11:00 ПРОБЛЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ НА МЕСТНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КОМПЛЕКСНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
В статье представлены результаты эксперимента по определению точности позиционирования при использовании спутниковой навигации.
Ключевые слова: обследование коррозионного состояния, комплексное обследование, спутниковая навигация, определение координат.
Открыть PDF


При производстве диагностических работ на линейной части магистральных нефтепроводов и магистральных нефтепродуктопроводов (МТ) одной из задач является привязка к местности различных характерных точек, полученных в результате обследования.

В соответствии с требованиями нормативных документов в процессе проведения обследования привязка мест дефектов антикоррозионного покрытия (АКП), шурфов, КИП и прочих характерных точек производится:

  • к координатам в системе GPS/ГЛОНАСС;

  • к маркерным пунктам ВТД (привязка осуществляется на основании данных о расположении маркерных пунктов ВТД с указанием их координат в системе GPS/ГЛОНАСС);

  • к секциям трубопровода;

  • к стационарным сооружениям на трубопроводе (вантузы, задвижки, километровые знаки и т. п.).

Привязка к секциям и маркерным пунктам возможна только в процессе камеральной обработки результатов обследования на основании эксплуатационных данных и данных полевых работ. Для осуществления привязки в ходе проведения обследования применяются следующие средства измерения (РД-29.200.00-КТН-047-14, Приложение Ж):

  • спутниковый приемник (навигатор) GPS/ГЛОНАСС;

  • измерительная рулетка металлическая.

Предел измерения рулетки (согласно РД-29.200.00-КТН-047-14, Приложение Ж) – не менее 10 м. Учитывая ограниченность максимальной длины рулеток, их применение для измерения расстояний, превышающих 100 м, не является технологичным и целесообразным. В реальных условиях расстояния до ближайших ориентиров могут измеряться сотнями метров, а зачастую доходят до километра и более.

Image_007.png
Рис. 1. Электронная карта точек, полученных с шести спутниковых навигационных приемников системы GPS/ГЛОНАСС (173 точки, S ≈ 1,5 тыс. м2)

Определение расстояния при помощи спутниковой навигации не имеет подобных ограничений, однако у него также есть недостаток – точность измерений.
РД-29.200.00-КТН-047-14 (Приложение Ж) регламентирует «позиционирование и привязку к местности трассы трубопровода с точностью от 5 до 10 м», т. е. даже сам руководящий документ допускает погрешность позиционирования в 10 м.

Точность такого же порядка заявляют и навигационные приемники, а при обеспечении достаточной видимости и открытой местности даже превосходят ее, достигая 3–5 м.
Однако может ли спутниковая навигация в гражданском диапазоне обеспечить указанную точность на практике?

Данный вопрос возникает при необходимости вернуться к месту дефекта антикоррозионного покрытия (АКП) для выполнения шурфовки. На практике фиксированная координата зачастую значительно удалена от места проведения измерений. При проведении шурфования в процессе обследования место дефекта уточняется специалистами непосредственно на трассе, и эта проблема не принципиальна. Но при необходимости ремонта АКП эксплуатирующей организацией по результатам обследования по завершении диагностических работ с локализацией дефектов на местности возникает проблема.
В более ранних отмененных версиях нормативных документов (п. А.7.2.1 РД-29.200.00-КТН-206-12) предусматривалась установка временных опознавательных знаков на местности. Это частично решало данную проблему, но не кардинально, поскольку сохранность данных ориентиров обеспечить невозможно в течение продолжительного периода. В действующих же редакциях данная мера исчезла, что, впрочем, достаточно объективно. Но не исчезла проблема. Даже заявленная требуемая точность в 5–10 м не позволяет с необходимой вероятностью локализовать дефект на трассе. Опыт показывает, что и такую точность бытовая спутниковая навигация обеспечить не может.

Существует множество факторов, влияющих на точность определения координат. Это, в частности, геометрия расположения спутников на геостационарной орбите и условия видимости, которые учитываются приемниками при определении точности. Точность часов спутников, округление чисел, релятивистские и прочие эффекты дают ошибку еще в несколько метров. Таким образом, в системах глобального позиционирования заложена ошибка в 15–20 м, с которой не в силах справиться ни один алгоритм работы навигаторов. Кроме того, добавляется динамическая ошибка, искусственно заложенная в гражданских системах. В сумме эти ошибки могут дать погрешность до нескольких десятков метров.

Image_008.png
Рис. 2. Погрешность определения полученных координат (S ≈ 300 м2, максимальный разброс – 26 м)

Для выявления реальных показателей точности позиционирования, на которую можно рассчитывать при определении координат, был проведен эксперимент. Была выбрана стационарная точка на местности, для которой в течение одного месяца определялись координаты с помощью шести различных спутниковых навигационных приемников (табл.). По результатам исследования установлено, что максимальная ошибка в определении координат для различных моделей приемников составляет 22–58 м.

При выгрузке на электронную карту полученных точек со всех приемников получилась следующая картина: 173 точки расположены на площади почти 1,5 тыс. м2, а наибольший разброс полученных координат (расстояние между самыми отдаленными точками) составил 58 м (рис. 1). Из рис. 1 видно, что бόльшая часть полученных точек (92 %), имеющих наибольшую кучность, расположена на площади чуть более 300 м2 с максимальным разбросом 26 м, т. е. с вероятностью 92 % погрешность определения координат равна 26 м (рис. 2).

Из эксперимента следует, что для определения расстояний и дистанции при проведении обследования точности позиционирования при помощи спутниковой навигации, конечно, достаточно (учитывая, что существующая точность координат на трассе гораздо ниже), но возможность определить точную привязку и найти точку для проведения шурфования без уточнения с повторными измерениями является маловероятной.

Впрочем, способ удобен, универсален, а главное, безальтернативен. С момента массового появления в начале 2000-х гг. на территории России спутниковая навигация достойно решает проблему позиционирования во многих прикладных отраслях. Повысить точность позволят общий прогресс в данной области, а также развитие системы опорных навигационных станций, позволяющих свести точность позиционирования до сантиметров. На сегодняшний день погрешность можно только минимизировать применением наиболее современных моделей навигаторов, использующих совмещенную систему позиционирования GPS/ГЛОНАСС.

 

Выводы

1. Погрешность при определении координат с использованием спутниковых навигационных приемников системы GPS/ГЛОНАСС составила для различных приемников 22–58 м. Вероятность ошибки до 26 м при определении координат составляет 92 %. С вероятностью 8 % погрешность в определении координат может составлять до 58 м.

2. Максимально возможные величины ошибок координат при их определении навигационными приемниками системы GPS/ГЛОНАСС составляют не менее 58 м. Не исключена возможность увеличения этой цифры при увеличении продолжительности эксперимента.

3. Определение положения объекта на МТ с точностью до 5–10 м по координате GPS/ГЛОНАСС навигации невозможно. На практике бытовые спутниковые навигационные приемники системы GPS/ГЛОНАСС позволяют локализовать объект на МТ с гарантированной точностью не более 50–60 м.

4. Наилучшие результаты показывают более современные модели, позволяющие одновременно принимать сигналы со спутников GPS и ГЛОНАСС.

5. При проведении работ на МТ, требующих более точного определения координат (например, при проведении ремонтов АКП по результатам комплексного обследования), помимо координаты GPS/ГЛОНАСС-навигации необходима более точная привязка к ближайшему стационарному объекту – опоре вдольтрассовой ЛЭП, километровому знаку, КИП, задвижке и т. п. Расстояние от искомой точки на трассе МТ до стационарного объекта в идеале не должно превышать 100 м.

6. При наличии только координаты GPS/ГЛОНАСС для проведения ремонта АКП по результатам комплексного обследования необходимо уточнение места дефекта АКП перед шурфовкой, в том числе с использованием диагностического оборудования.

 

Данные замеров расстояния до базовой (стационарной) точки GPS-приемниками различных моделей 

№ п/п

Модель приемника

Система навигации

Количество измерений, шт.

Максимальное расстояние от базовой точки, м

1

Garmin GPSMAP 62stc

GPS

30

30

2

Garmin eTrex Vista HCx #1

GPS

29

39

3

Garmin eTrex Vista HCx #2

GPS

30

58

4

Garmin Oregon 450

GPS

27

24

5

Garmin Oregon 600t

GPS

27

27

6

Garmin eTrex 30

GPS/ГЛОНАСС

30

22

 



← Назад к списку