ИТМиВТ - Институт точной механики и вычислительной техники С. А. Лебедева РАН
Институт точной механики и вычислительной техники им. С. А. Лебедева РАН - научно-исследовательский институт в области информационных технологий, вычислительной техники и микроэлектроники
English
Главная страница Контактная информация Карта сайта и поиск
Об институте Решения Проекты Образование

Система мониторинга напряженного состояния зданий и конструкций

Актуальность вопроса

Произошедшие за последние годы внезапные обрушения купола «Трансвааль-парка» в Москве (2004 г.), секции аэропорта во Франции (Париж, 2005 г.), кровли бассейна в г. Чусовой Пермского края (2005 г.), кровель катков в Германии и Австрии (2006 г.), Басманного рынка в Москве (2006 г.) вывели вопросы контроля технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений на одно из первых мест в системе комплексной безопасности функционирования строительных объектов.

Для того чтобы своевременно обнаружить эти нежелательные явления, принять необходимые меры и избежать серьезного ущерба, приходится регулярно вызывать дорогостоящих специалистов для проведения измерений, которые требуют больших затрат времени и средств и не обеспечивают достаточную регулярность обследований. Решением проблемы могла бы стать Автоматизированная беспроводная система мониторинга здания.

Внедрение такой системы позволит своевременно определять реальное состояние строительных конструкций и фундамента, что обеспечит безопасность и надежность строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений.

Общее описание системы

Общая цель мониторинга объектов — проведение системного долговременного контроля постоянных и временных нагрузок, перемещений и деформаций, а также усилий, возникающих в конструкциях.

При этом система мониторинга обеспечивает возможность:

  • контролировать напряжения и усилия в опасных сечениях с целью установления соответствия фактического напряженно-деформированного состояния конструкций расчетным данным проекта;
  • упреждающе обнаруживать критические и предаварийные состояния;
  • контролировать осадку зданий и сооружений.

Система мониторинга предполагает установку различных типов датчиков на элементах конструкций зданий и сооружений с целью определения физического (влажность и температура) и силового (статическая и динамическая нагрузка) на их прочность и деформируемость.

К используемым датчикам (деформации, температуры, перемещения, наклона и т.д.) подключаются устройства сбора сигналов для передачи их в цифровом виде на компьютер с использованием беспроводного интерфейса посредством протокола ZigZag, разработанного в ИТМиВТ на основе стандартов IEEE 802.15.4 и ZigBee.

Беспроводные узлы формируют самонастраивающуюся сеть благодаря зашитому в них системному ПО. Сенсорные данные передаются через шлюз-координатор на центральный сервер. Данные записываются в базу данных, возможно формирование отчетов и интеграция с соответствующими инженерными пакетами. Весь процесс предполагает полную автоматизацию. Доступ к серверу возможен, также, посредством веб-интерфейса, обеспечивающим круглосуточный удаленный доступ к данным из любой точки.

Преимущества системы

Данная система связи относится к новому поколению беспроводных сетей, обеспечивающих самоорганизующуюся, самовосстанавливающую сеть и обладающую способностью динамической реконфигурации. Эти свойства сети позволяют ей достичь значительных преимуществ перед прочими проводными и беспроводными системами мониторинга. К наиболее существенным преимуществам можно отнести:

  • низкую совокупную стоимость системы;
  • отсутствие дорогостоящего вспомогательного оборудования;
  • повышенную надежность передачи данных, по сравнению с другими беспроводными технологиями;
  • высокую скорость разворачивания системы на объекте;
  • простоту монтажа и обслуживания системы;
  • высокую степень устойчивости к промышленным и бытовым помехам;
  • простоту интеграции с внешними системами мониторинга;
  • длительное время автономной работы (5 — 10 лет).

Предлагаемое решение позволит в непрерывном режиме получать данные и давать точную оценку состояния зданий и сооружений, а также значительно сократить трудозатраты по оценке этих параметров вручную.

Беспроводное решение позволит значительно сэкономить и на прокладке проводов в здании, монтажных и пуско-наладочных работах, которые составляют до 30% полной стоимости системы. Особенно это проявляется при установке систем мониторинга на открытых объектах, таких как мосты, башни, дамбы и т.п., где проявляется значительное отрицательное воздействие окружающей среды, в результате чего приходится применять влагостойкие кабели и иные защитные мероприятия, стоимость проводной системы мониторинга резко возрастает.

 

© 1948—2016 «ИТМиВТ»
Версия для печати Контактная информация