button_left
ГлавнаяСистема мониторинга состояния грунтов и основанийМногофункциональная система мониторинга состояния гидротехнических сооружений

Многофункциональная система мониторинга состояния гидротехнических сооружений

Назначение

   Многофункциональная система мониторинга состояния гидротехнических сооружений (СМГС) предназначена для контроля в автоматизированном режиме состояния плотин, насыпей, инженерных сооружений, конструкций, машин и механизмов, входящих в состав гидротехнических сооружений, как в процессе их строительства, так и в процессе эксплуатации.

квантовая микросхемаСМГС обеспечивает непрерывное проведение измерений и использует в своем составе пространственно-протяженные измерительные датчики на основе оптического волокна, сенсорные сети, отдельно установленные датчики, объединенные в единый измерительный комплекс. СМГС позволяет непрерывно формировать комплексную оценку состояния как отдельных элементов, так и всего гидротехнического сооружения в целом.

   Принципы построения и функционирования СМГС полностью соответствуют:

- ГОСТ 32019-2012. «Мониторинг технического состояния уникальных зданий и сооружений. Правила проектирования и установки Стационарных систем (станций) мониторинга»;

- ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформации оснований зданий и сооружений;

- СП-22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. СНиП 2.02.01-83.

Общие принципы

   СМГС основана на комплексном использовании нескольких базовых технологий, разработанных в компании:

  • SRPF-технология, использующая пространственно-непрерывные волоконно-оптические сенсоры и позволяющая оценивать напряженно –деформированное состояние и целостность конструкций;
  • технология использования сенсорных сетей, включающих дискретные датчики различного назначения, в том числе гибких сборок (массивов) микромеханических инклинометров, и позволяющая контролировать большой набор параметров, характеризующих состояние грунтов, оснований, пространственное положение конструктивных элементов инженерных сооружений и др.

    Пространственно-непрерывные SRPF-сенсоры и сети дискретных датчиков объединены в единую систему мониторинга, функционирующую в автоматизированном режиме, на верхнем уровне которой непрерывно формируется оценка состояния отдельных сооружений и системы в целом.

 

 

Технология использования пространственно-разреженных фотонных потоков

    Практически все инженерные объекты, включая гидротехнические сооружения, в процессе эксплуатации испытывают деформации. Непрерывный контроль за изменением их напряженно-деформированного состояния позволяет оценивать риски возникновения аварий.

    Параметры акустического поля таких напряженно-деформированных объектов позволяют наиболее точно и качественно получить информацию о степени напряженности контролируемый конструкций, и, как следствие, получать оценку напряжённо-деформированного состояния и целостности всего исследуемого объекта в реальном масштабе времени. Методы интерпретации результатов измерения акустических полей определены рядом соответствующих ГОСТов.

    В компании ООО «Флагман Гео» разработана технология проведения в реальном масштабе времени измерений параметров виброакустического поля (ВАП) контролируемого объекта. При этом виброакустическое поле может быть как естественного, так и искусственно-наведенного типа.

volokno1.jpg    В основу технологии положены методы интегральной квантовой фотоники, использующие пространственно-разряженные фотонные потоки (SPRF). Особенностями разработанной технологии являются:

- использование оптоволоконных сенсоров, обладающих определенными параметрическими характеристиками, которые достигаются путем их специальной, дополнительной обработки;

- переход в режим работы c разреженным фотонным потоком, который подразумевает: использование маломощных источников светового излучения и применение дискретных методов анализа, основанных на использовании гейгеровского режима анализа фотонного потока (метод счета единичных фотонов).

    Сочетание этих факторов позволяет обеспечить:

- высокий уровень отношения сигнал/шум;

- возможность применения специальных методов анализа динамики ВАП объекта контроля, позволяющих непрерывно оценивать значение НДС, а также осуществлять дистанционный контроль внешних, вибрационных воздействий на объект;

- пространственное разрешение до 100 мм на расстояние до 30 км

- высокую экономическую эффективность, низкую себестоимость, возможность конфигурирования системы под условия конкретной задачи.

Совместное использование маломощного источника светового излучения для зондирования оптоволоконного сенсора и специальных детекторов, работающих в гейгеровском режиме, мы и называем технологией работы в разреженном фотонном потоке (SPRF).

 

Основные технически и метрологические характеристики, которые обеспечивает применение технологии SPRF

1

Точность измерения нагрузки контролируемого объекта, микрострейн (мкм/м), не ниже

10

2

Вероятность обнаружения анормального уровня НДС конструкции, не ниже

0.95

3

Средний уровень задержки при принятии решения, сек, не более

5

4

Пороговая чувствительность обнаружения динамики НДС от текущего значения, дБ, не более

0.1

5

Диапазон измерения частотного спектра контролируемого объекта (оценка спектра мощности виброакустических колебаний напряженной конструкции), Гц

от единиц Герц до 15 кГц

 

Технология использования сенсорных сетей для мониторинга грунтов, оснований, пространственного положения конструктивных элементов инженерных сооружений, машин и механизмов

    Технология использования сенсорных сетей дискретных датчиков дополняет SRPF-технологию и служит для контроля состояния грунтов, оснований, пространственного положения конструктивных элементов инженерных сооружений, состояния работающих машин и механизмов, входящих в состав гидротехнического сооружения.

В состав таких сетей в зависимости от требований задачи входят:

- гибкие сборки инклинометров, предназначенные для непрерывного контроля подвижности грунтов, оснований, зданий и сооружений, описание можно посмотреть здесь;

- инклинометры ФЛН-203, ФЛН-204, предназначенные для измерения углов различных элементов конструкций и сооружений относительно горизонтальной плоскости по двум ортогональным осям;

- инклинометр ФЛТ-1001, предназначенный для измерения углов различных элементов работающих механизмов и позволяющий проводить измерения при установке на вибрирующем основании;

- датчики контроля температурного режима, датчики контроля уровня воды в пьезометрических скважинах и открытых водоемах, акустические датчики, датчики измерения собственных частот колебаний и вибраций, магнитометрические и другие типы датчиков.

Схемы инсталляции система мониторинга состояния гидротехнических сооружений

                     Установка системы мониторинга состояния гидротехнических сооружений 1

                    Установка системы мониторинга состояния гидротехнических сооружений - 1

                      Установка системы мониторинга состояния гидротехнических сооружений – 2

                    Установка системы мониторинга состояния гидротехнических сооружений – 2

 

Основные преимущества многофункциональной системы мониторинга состояния гидротехнических сооружений по сравнению с традиционными методами контроля

    Многофункциональная система мониторинга состояния гидротехнических сооружений, построенная на базе комплексирования нескольких современных технологий, позволяет:

- в автоматизированном режиме осуществлять непрерывный контроль большого количества параметров, описывающих состояние грунтов, оснований, зданий, сооружений, машин и оборудования, входящих в состав гидротехнического сооружения;

- выявлять в непрерывном режиме возникшие разрушения (трещины, смещения) конструкций плотины;

- обеспечивать высокую чувствительность и информативность;

- непрерывно формировать комплексную оценку состояния как отдельных элементов, так и всего сооружения в целом:

- обеспечивать низкое энергопотребление и длительный срок эксплуатации оборудования, входящего в состав системы мониторинга (не менее десяти лет);

- обеспечивать возможность инсталляции как в процессе строительства гидротехнических сооружений, так и в процессе их эксплуатации.