Система непрерывного мониторинга мостовых сооружений

Система непрерывного мониторинга моста (СНММ), согласно Руководству по проведению мониторинга состояния эксплуатируемых мостовых сооружений. ОДМ 218.4.002-2008, используется для организации в режиме реального времени контроля поведения и условий эксплуатации мостового сооружения с использованием средств измерений (датчиков). Цель мониторинга - обеспечение на длительной основе функциональности объекта по параметрам, установленным нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Закрепленная нормативами оценка технического состояния мостовых конструкций предполагает проведение осмотров и обследований, в рамках которых используется измерительная аппаратура и проводятся испытания объектов. Однако для уникальных и технически сложных объектов и мостовых конструкций подобные исследования являются затратными вследствие высокой трудоемкости процесса, а также из-за сложности доступа специалистов к определенным по схеме элементам конструкции.

Симуляция испытательных нагрузок мостовых конструкций является крайне дорогостоящей в связи с привлечением тяжелой техники и стендов для динамических испытаний. Затраты связаны также с необходимостью использования специальной техники для обеспечения доступа специалистов к труднодоступным элементам конструкции. Дополнительной проблемой становится ограничение на время испытаний движения по мосту, что нарушает транспортные пути, приводит к пробкам, перепробегу транспорта и другим подобным проблемам.

Другой недостаток подобного подхода заключается в том, что он позволяет определить проблему лишь на текущем ее уровне, что осложняет определение конечных причин появления дефектов. Стоит отметить, что даже опытные специалисты не всегда смогут корректно установить причины дефектов и негативных процессов, выдвигаются гипотезы, которые только по истечение значительного времени проходят практическую проверку той или иной степени надежности.

Очевидно, что в отсутствие непрерывно поступающей, точной и достоверной информации о состоянии мостовых конструкций невозможно принимать эффективные решения по обеспечению безопасной эксплуатации мостов, что впоследствии приводит к увеличению расходов на проведение ремонтных работ.

Решить подобную проблему позволяют современные системы мониторинга состояния, которые за счет использования различных средств измерений (датчиков, контролеров) и программного комплекса в состоянии обеспечить непрерывный контроль мостовых конструкций в течение длительного периода времени.

Системы СНММ применяются как на строящихся, так и на уже эксплуатируемых объектах, непрерывно предоставляя информацию:

· о напряженно-деформированном состоянии мостовой конструкции;

· об обращающихся нагрузках;

· о внештатных или пиковые воздействиях, таких как землетрясения, ураганные порывы ветра,

· возникновении сверхнормативной нагрузки;

· и других показателях мостового сооружения, позволяющие принимать эффективные решения по управлению его эксплуатацией.

Важное преимущество системы непрерывного мониторинга мостового сооружения – непрерывный сбор исторических данных об условиях работы элементов конструкций, нагрузках и воздействиях, их последующее использование позволяет эффективно поддерживать надежность конструкции и соответственно повысить срок ее эксплуатации. Накопленная информация также может использоваться в качестве исходных данных для проектирования других объектов и формирования нормативной документации.

Для реализации системы, собирающей информацию об объекте в режиме реального времени, требуется:

1. формирование регистрируемых факторов опасностей, а также инструментальных средств сбора и анализа данных;

2. разработка алгоритмов преобразования собираемых данных в формат, удобный для анализа;

3. архивирование информации и предоставление ее по запросу;

4. разработка пользовательского интерфейса представления информации для эффективного ее использования специалистами.

Разница между системами непрерывного мониторинга мостов от информационно-измерительных систем мониторинга конструкций другого типа объектов заключается в значительной линейной протяженности объекта измерения, что делает локальное использование отдельных датчиков нецелесообразным из соображений экономичности и технических характеристик используемых приборов.

При реализации подобной системы очень важно учесть, что она должна функционировать в неблагоприятных условиях окружающей среды. То есть, она должна быть устойчивой к резким перепадам температуры, высокой влажности и другим сопутствующим факторам, таким, например, как, коррозии из-за соленого ветра, если мостовое сооружение расположено в морской акватории.

Основная информация, собираемая системой, - это данные об общих перемещениях и деформациях мостового сооружения и его частей, напряженно-деформированных состояниях и усилиях элементов, о местных и угловых деформациях и взаимных перемещениях компонентов сооружения.

В системе непрерывного мониторинга техническое состояние и условия работы конструкции под динамическими нагрузками определяется в режиме реального времени, а действующая нагрузка при этом рассматривается в качестве испытательной.

В методологии оценки состояния мостового сооружения требуется отталкиваться от правил и алгоритмов теории расчета сооружений, соответствующей нормативно -технической документации, в том числе положений, связанных с испытанием мостовых сооружений.

Системы непрерывного мониторинга эффективно решают следующие задачи:

1) Моделирование поведения моста на этапе проектирования. Система позволяет построить геометрически точную аналитическую модель мостовой конструкции для последующей оценки ее критических зон и границ диапазонов всех измеряемых показателей: напряжений, смещений, усилий, углов поворота. Модель позволяет проанализировать все эффекты, которые должны находиться под контролем, чтобы система могла функционировать в течение длительного времени.

Кроме того, система позволяет оценить воздействие различных факторов: температуры, влажности, ветра, радиации, напряжения и усилий, связанных с деформацией фундаментов. Построение модели должно строго следовать методологии построения математических моделей для описания поведения физических объектов, без которой истинность созданной модели будет крайне сомнительной.

2) Определение точек контроля, типов и количества средств измерений, критичных уставок в соответствии с целями и задачами мониторинга. Подбор наиболее подходящих систем сбора данных, которые определяют электрические и термодинамические характеристики используемых датчиков, системы подготовки и сбора сигналов.

3) Калибровочные работы и юстировка. В ходе данного процесса настраивается точность работы устройства. Для этого в алгоритме учитываются основные факторы ошибки. Это позволяет снизить погрешность и вероятность ошибок при работе.

4) Управление процессом сбора информации, ее синхронизацией и объединением. Система позволяет собирать и предоставлять информацию от определенных групп датчиков как в автоматическом, так и в ручном режиме за счет соответствующих программных функций. Вся информация в системе собирается на основе пространственных и временных интервалов, а также по широкой полосе частот. Часть датчиков, работающих от батарей, через радиоканал получает запрос о предоставлении информации каждые 15 минут. Если информация с датчиков поступает через проводной канал, средний интервал опроса 1 раз в минуту.

Формирование привязки к календарному времени, а также синхронизация отсчетов от многочисленных разнородных систем сбора данных является крайне сложной задачей. Получаемая разнородная информация для ее эффективной и точной интерпретации должна обладать точной привязкой по времени, что требует синхронизации поступающих данных.

5) Обеспечение качества собранных данных, их обработка и архивирование. Очень важно учитывать, что работа датчиков может сопровождаться появлением разнообразных ошибок и погрешностей, каждая из которых будет влиять на надежность и точность получаемой в полевых условиях информации. Следовательно, для того чтобы минимизировать погрешность, требуется одновременное проведение нескольких испытаний и последующее сопоставление данных, чтобы вся собранная информация характеризовалась максимальной точностью.

Гарантированное качество данных обеспечивается за счет контроля проведения работ на всех этапах: точности проектных решений, монтажа площадок и средств измерений, качественного монтажа линий связи, достоверности и сохранности данных. Дополнительная безопасность обеспечивается проверкой и оценкой сигнала любого датчика во время контрольных испытаний. Если же система и условия проверки и калибровки получаемых данных отсутствуют, то собранная информация может привести к неточным результатам.

6) Возможность управления данными в режиме реального времени. Это свойство является критически важным для систем мониторинга технического состояния, поскольку именно оно определяет эффективность эксплуатации в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Главная проблема здесь заключается в том, что собираемая информация должна быстро проходить все необходимые обработки, чтобы быть представленной в графическом виде пользователям, у которых должно быть достаточное количество времени для принятия своевременного и качественного решения.

Зачастую возникает необходимость сопоставления полученной информации с ранее накопленными данными. Для полного использования преимущества только полученных в режиме реального времени данных требуется быстрый диалоговый доступ к ранее накопленной информации.

7) Пользовательский интерфейс системы. Для получения максимальной эффективности при управлении от взаимодействия эксплуатирующей организации и специалистов, ответственных за эксплуатацию и обслуживание мостовой конструкции, и системы наблюдения технического состояния существует соответствующий пользовательский интерфейс.

Благодаря интерфейсу пользователь имеет доступ ко всем каналам поступления информации для ее последующего анализа. Наличие связи с пользователями владельца системы непрерывного мониторинга моста, информационных и аварийных протоколов позволяет своевременно обнаружить и отреагировать на различные экстренные ситуации, формирующиеся на объекте, решать задачи технического обслуживания.

В ближайшем будущем ожидается, что системы непрерывного мониторинга состояний мостовых сооружений будут собирать информацию не только с размещенных датчиков, но и со спутников, самолетов, а также наземных баз изображений. При том будет анализироваться информация о погоде, грузонапряженности, дорожной ситуации, а также конкретных реакциях сооружения на подобные воздействия.

Интерфейс подобных систем сможет обобщать и предоставлять эту информацию в графическом виде для ее анализа и обобщения соответствующими специалистами, что обеспечит наибольшую эффективность управления всеми доступными ресурсами. При этом системы непрерывного мониторинга могут быть подключены к масштабным информационным системам, что позволит специалистам проводить качественный полный анализ накопленных и оперативно полученных данных.

Таким образом, системы непрерывного мониторинга состояния мостовых сооружений позволяют решать следующие важнейшие задачи:

1) Возможность в режиме реального времени получать исчерпывающую достоверную информацию о состоянии мостовой конструкции для принятия управленческих решений;

2) Увеличение срока эксплуатации моста за счет своевременного диагностирования и прогнозирования появления дефектов, ненормативных нагрузок и динамики деградации сооружения;

3) Оперативная достоверная оценка безопасности и состояния моста после крупных природных катаклизмов - землетрясений, ураганов или взрывов;

4) Эффективное управление эксплуатацией мостового сооружения, что позволяет минимизировать риски материальных и человеческих потерь, возникновения аварий, экстренных ситуаций;

5) Оптимизация расходов на ремонтные мероприятия за счет своевременного определения необходимости, времени и вида ремонтных работ. Переход от ежемесячных плановых осмотров мостовых сооружений к техническому обслуживанию по требованию.

Компания «СМИС Эксперт» имеет большой опыт в области разработки и внедрения программно-технических комплексов (систем) непрерывного инструментального мониторинга мостовых сооружений на всех этапах их жизненного цикла с использованием высокоточных средств измерений и специального программного обеспечения.

Наша компания также специализируется на разработке и внедрении систем:

- деформационного мониторинга;

- мониторинга неравномерных осадок (инклинометрия);

- вибрационного мониторинга;

- мониторинга уникальных (в т.ч. высотных) зданий и сооружений;

- мониторинга спортивных сооружений (стадионов и проч.);

- мониторинга мостов и путепроводов;

- мониторинга тоннелей и подпорных стен;

- геотехнического мониторинга объектов:

- СМИС, СМИК, СУКС;

- комплексных систем управления безопасностью опасных промышленных объектов.

Мы предлагаем широкий выбор датчиков и поможем вам выбрать лучшие измерительные системы для вашего проекта и бюджета.

Для получения бесплатной консультации, уточнения условий предоставления услуги, пожалуйста, обратитесь по телефону +7 (495) 532-52-62, по e-mail: info@smis-expert.com, закажите звонок или оставьте заявку на одной из контактных форм обратной связи на странице сайта.

Мы предоставим вам всю необходимую информацию, подберем оптимальное решение для Вашего объекта, сделаем предварительную оценку бюджета.

Источник материала: