СМИК как самостоятельная система мониторинга

Система мониторинга инженерных (несущих) конструкций (СМИК) зданий и сооружений – аппаратно-программный комплекс, который проектируется и строится «СМИС Эксперт» как самостоятельная межотраслевая система (отраслевые решения СМИК моста, СМИК высотного здания, уникального сооружения, СМИК гидротехнического сооружения и т.п.)

СМИС Эксперт» осуществляет проектирование и строительство отраслевых СМИК на базе высокоточных средств измерений, предназначенных для контроля параметров:

• относительных и абсолютных отклонений объектов в пространстве от проектного положения

• напряженно-деформированного состояния элементов конструкций объекта

• крена здания/сооружения и динамического смещения элементов несущих конструкций

• осадки фундамента, изменение состояния оснований, порового давления воды и давления грунтов

• гидрогеологического мониторинга температуры грунтов

• уровня сейсмического воздействия и его последствий

• участков возможных сходов селей, оползней, лавин

Цель внедрения СМИК зданий и сооружений

Своевременное предупреждение ситуаций, при которых значения регистрируемых параметров превысят их предельно допустимые величины

Отрасли применения СМИК

-  Гражданское и промышленное строительство
-  Автодорожная и железнодорожная инфраструктура
-  Нефтегазовая и нефтехимическая отрасли
-  Телекоммуникационная отрасль (вышки связи, ЛЭП)
-  Отрасли водного хозяйства (ГТС) 

Компания «СМИС Эксперт» разрабатывает на базе СМИК отраслевые решения систем мониторинга конструкций для

• Объектов дорожной инфраструктуры (автомобильные и железнодорожные мосты, тоннели, инфраструктурные объекты)
• Высотных зданий и сооружений (выше 100 м)
• Уникальных и технически сложных (в том числе спортивных) сооружений
• Телекоммуникационных вышек и сооружений из металлоконструкций, вышки связи, ЛЭП), дымовых труб
• Гидротехнических сооружений (дамбы и плотины, ограждающие хвостохранилища, объекты инфраструктуры морского порта)
• Трубопроводов, резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов
• Аэропортов (взлетно-посадочные полосы, терминалы, системы обнаружения утечек) 

Актуальность мониторинга конструкций

Актуальность вопроса мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений выходит на одно из первых мест в системе комплексной безопасности функционирования строительных объектов, регламентированной СНиП РК 3.02-05-2010 «Автоматизированная система зданий и сооружений».

С целью своевременного обнаружения отклонений параметров строительных конструкций и узлов от расчетных значений на ранней стадии их возникновения, а также принятию необходимых превентивных мер по предотвращению нанесения ущерба рекомендуется внедрение в деятельность компании Автоматизированной системы мониторинга зданий и сооружений.

Причины аварийного состояния, частичного или полного обрушения зданий и сооружений

• Ошибки при проектировании;
• Некачественное выполнение строительно-монтажных работ;
• Низкое качество строительных материалов;
• Нарушение сроков эксплуатации без капитального ремонта;
• Воздействие близко стоящих объектов - проведение строительных работ вблизи объекта;
• Природный фактор: не предусмотренные проектом природные явления (подвижка грунта, сильные морозы, оползни и проч.);
• Внешнее техногенное воздействие: аварии, взрывы, неконтролируемые выбросы вредных веществ, приводящие к опасному воздействию на персонал, население и окружающую среду;
• Террористические акты

Нормативно-техническая документация в сфере мониторинга конструкций

Проектная документация систем мониторинга конструкций разрабатывается ООО «СМИС Эксперт» в соответствии со следующими нормативно-техническими документами:

- ГОСТ 32019-2012 «Мониторинг технического состояния уникальных зданий и сооружений. Правила проектирования и установки стационарных систем (станций) мониторинга»;
- ГОСТ Р 21.1101-2009 «Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации»;
- ГОСТ 34.201-89 «Информационная технология. Виды, комплектность и обозначения документов при создании автоматизированных систем»;
- ГОСТ 34.601-90 «Информационная технология. Автоматизированные системы. Стадии создания»;
- ГОСТ 34.602-89 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы»;
- ГОСТ 34.003-90 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения»

ГОСТы по методам и средствам измерений

• ГОСТ 24846-2019. «Межгосударственный стандарт. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений»

• ГОСТ Р 8.563-2009. «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений»

• ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»

• РД 50-34.698-90 «Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы требования к содержанию документов»

Задачи мониторинга конструкций

Главной задачей мониторинга конструкций является повышение безопасности эксплуатации здания (сооружения)

Автоматизированные системы наблюдения дают возможность не только в режиме реального времени собирать актуальную информацию об объекте, но и оценивать его состояние, давать прогнозы, а также оповещать операторов о возможных негативных изменениях отслеживаемых параметров

Задачи мониторинга зависят от конструктивных особенностей объекта, его состояния, условий эксплуатации. Для каждого объекта подбирается индивидуальная программа наблюдений, позволяющая выявить участки, где возможно развитие дефектов и повреждений

Ключевые задачи мониторинга конструкций:

• сведение к минимуму рисков возникновения
• аварий и повреждений зданий и сооружений
• своевременное обнаружение предпосылок повреждения конструкций - напряжений, прогибов и других опасных явлений
• прогнозирование технического состояния объекта на заданный срок
• повышение эффективности затрат на текущий ремонт объекта

Функции мониторинга конструкций

- Повышение оперативности контроля как результат наглядности индикаторных зон мониторинга: зеленая зона – норма, желтая зона – «предупреждение», красная – «опасность»

- Формирование сигнала тревоги при обнаружении стадии деструктивного процесса, при котором значения контролируемых параметров превышают их предельно допустимое значение (красная зона)

- Сравнение данных расчета и мониторинга во время строительства и эксплуатации объекта

- Определение текущей надежности конструкций объекта

- Определение количественного остаточного ресурса прочности здания/сооружения

- Определение степени износа конструкции

Основные функции системы мониторинга конструкций:

• обнаруживать дефекты
• фиксировать динамику развития дефектов и изменения основных параметров элементов конструкции
• осуществлять сбор, хранение и анализ данных
• прогнозировать остаточный ресурс здания/сооружения

Принцип работы системы мониторинга конструкций

Применение системы мониторинга  позволяет оперативно контролировать состояние элементов конструкции: напряжения в наиболее опасных зонах, а также смещения и прогибы, возникающие в результате влияния интенсивной транспортной нагрузки и внешних природно-климатических воздействий.

Наличие индикаторных интервалов у датчиков позволяет системе мониторинга сигнализировать о достижении напряжениями допускаемых значений, превышение которых может привести к остаточным деформациям и изменению геометрии сооружения.

Важной функцией системы мониторинга конструкций является мгновенное оповещение сотрудников службы эксплуатации объекта и службы быстрого реагирования (ГИБДД, МЧС) о потенциально опасной ситуации в случае превышения допустимых размеров деформаций конструкции. Это увеличивает безопасность, позволяет избежать тяжелых последствий в случае чрезвычайной ситуации.

Анализ потока данных системы мониторинга позволяет увидеть тенденции к возможным предельно-допустимым изменениям конструкции мостового сооружения, своевременно получать информацию и принимать решение о необходимости изменения режима эксплуатации моста или его текущего ремонта.

Предупредительные меры позволяют экономить средства, не прибегая к капитальной реконструкции сооружения, которая станет необходимой в случае непредсказуемой деформации или разрушения.

В конечном итоге внедрение системы мониторинга автодорожного моста позволяет отслеживать подробную динамику изменения нагрузок и воздействий, оценивать фактическое техническое состояние и производить расчет остаточного ресурса моста в режиме реального времени, что обеспечивает его безопасную эксплуатацию.

Функционал мониторинга конструкций

Система мониторинга инженерных конструкций включают в себя:

-серверное оборудование (телекоммуникационный шкаф, 
- сервер системы, коммутационное и контроллерное оборудование, 
- АЦП и преобразователи интерфейсов, оборудование для передачи данных);
- линейное оборудование (кабельная продукция, материалы для монтажа и маркировки);
- оконечное оборудование;
- средства измерений: инклинометры, акселерометры, тензодатчики, датчики давления и тахеометр;
- программное обеспечение;
-автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора системы 

Программно-технический комплекс СМИК

ПТК Систем мониторинга конструкций состоит из

Аппаратного обеспечения, включающего:

- Серверный телекоммуникационный шкаф;
- Серверное оборудование;
- Специализированное оборудование измерительной системы;
- Коммуникационное оборудование (маршрутизатор, коммутатор, медиаконвертер, патч-панель,);
- Источник бесперебойного питания;
- Электроустановочное оборудование.

Программного обеспечения, включающего:

-Специальное программное обеспечение.

-Клиент-серверное программное обеспечение мониторинга конструкций (ПО Сервера )

- Диспетчерское программное обеспечение (ПО АРМ)

Поставка ПТК

Программно-технический комплекс поставляется в сборе с предустановленным оборудование и программным обеспечением.

Перед отгрузкой проводятся тесто-заводские испытания, при необходимости в присутствии Заказчика.

выполняется упаковка по ГОСТ и отгрузка транспортной компанией.

Также для развертывания системы возможно выделение виртуальных серверов на базе ЦОД Заказчика. В этом случае серверное оборудование в состав ПТК не входит.

Программное обеспечение СМИК

Серверное программное обеспечение

Программное обеспечение уровня сервера обеспечивает подключение средств измерений, и выполняет комплекс задач с данными:

- получение данных от датчиков;
- парсинг данных;
- алгоритмическая обработка;
- запись в базу данных

Кроме этого в ПО настраивается база объектов контроля, настраивается создание потока записей в журнал событий для диспетчеризации, а также возможность планирования работ по контролю технического состояния конструкций объекта, проводимых по регламенту (опция). 

Диспетчерское программное обеспечение

Представляет собой интерфейс с изображением или схемой объекта в виде подложки и размещенными на ней средствами измерений, динамически меняющих свой цвет при превышении значений параметров или при неисправностях.

Интерфейс позволяет увидеть значения показаний датчиков, посмотреть тренды, сформировать отчет за необходимый период.

Доступ к интерфейсу журнала событий и интерфейсу со схемой расположения средств измерений предоставляется через web-интерфейс.

Функции системы мониторинга конструкций 

- Сбор информации о техническом состоянии объекта, дальнейшая ее обработка, анализ и передача на монитор оператора;

- Создание архива с информацией о состоянии сооружения за длительный период работы системы;

- Динамический анализ степени надежности конструкций;

- Выявление опасных ситуаций на сооружении, а также прогноз их развития;

- Отправка сигнала оператору или персоналу объекта

Повседневное управление производственной безопасностью

Основной пользователь системы

Начальник объекта - ответственный за проведение контроля технического состояния предприятия (Дублирование в отдел эксплуатации сооружения).

Основной пользователь обеспечивает ведение журнала технического надзора за техническим состоянием и режимом эксплуатации во время проведения каждого очередного регулярного технического осмотра конструкций или сразу же после завершения их осмотра работником, закрепленным за объектом

В случае фиксации превышения допустимых показаний подсистемой автоматизированного контроля или при проведении обследований - немедленно информирует технического руководителя службы эксплуатации.

АРМ предоставляет оператору удобный инструмент для управления событиями и сложившейся на их основе обстановкой, взаимодействуя с ответственными лицами через интерфейс системы или посредством современных средств коммуникации (sms, email и проч.)

Дополнительные роли в системе

Руководитель

Руководитель обеспечивает установление периодичности регулярных технических осмотров гидротехнических сооружений, утверждает объектов, подлежащих наблюдениям с использованием средств измерений, при проведении периодических технических осмотров.

ПО позволяет формировать отчеты для оценки скорости и качества работы сотрудников при выполнении обязанностей для улучшения внутренних процедур.

Этапы внедрения системы мониторинга конструкций

1. Предпроектное обследование объекта

2. Составление техзадания на проектирование, разработку проекта мониторинга и контроля промышленной безопасности объекта (одновременно с разработкой методики мониторинга  конструкций сооружения)

3. Создание паспорта мониторинга объекта с определением границ допустимых значений контролируемых показателей

4. Установка системы мониторинга конструкций на объекте:

- проведение пуско-наладочных работ

  - введение в эксплуатацию (с передачей заказчику технических и эксплуатационных документов)

  - эксплуатационное сопровождение

Преимущества внедрения системы мониторинга конструкций

• Сведение к минимуму вероятности возникновения аварий, и, следовательно, материальных потерь и человеческих жертв на объекте;
• Обеспечение безопасности объектов на стадиях строительства и эксплуатации, прогнозирование аварий;
• Возможность активно контролировать элементы конструкций объекта, для точной оценки их текущего состояния и составления плана ТоиР;
• Своевременные уведомления для выполнения профилактического обслуживания и обеспечения безопасности прилегающих территорий;
• Определение фактических характеристик материалов основных несущих конструкций объекта;
• Немедленное обновление информации о состоянии объекта, включая возможные повреждения и отказы после чрезвычайных ситуаций

Внедрение системы мониторинга конструкций

Инженеры "СМИС Эксперт" выполнят проектирование и внедрение системы СМИК для самых разнообразных объектов, включая:

• мостовые конструкции и тоннели;
• уникальные объекты архитектуры (памятники и монументы, музеи, здания и сооружения исторического наследия);
• объекты гражданского назначения (например, стадионы или торговые комплексы);
• здания и сооружения промышленного назначения (фабрики, заводы, технологические предприятия);
• дамбы перекрытия и плотины;
• многоэтажные здания (высотки и небоскребы);
• объекты, находящиеся в регионе с нестабильными геологическими процессами (карсты, высокий уровень грунтовых вод, рыхлость и неустойчивость почвы и т.д.).

Обсудим ваш проект? 
Стоимость услуги мониторинга определяется объемом и сложностью работ. Чтобы узнать условия и стоимость внедрения системы мониторинга для вашего объекта, позвоните нам, отправьте электронное письмо или оставьте заявку на обратный звонок.