Объекты мониторинга конструкций

Антенно-мачтовые сооружениям (АМС) относятся к объектам капитального строительства (уникальным), к которым применяются требования Градостроительного кодекса.

Надежность и безопасность антенно-мачтовых сооружений обеспечивается регламентом технического обслуживания и контролем степени механической безопасности в соответствии с ГОСТ 31937-2011 с помощью автоматизированной системы мониторинга технического состояния несущих конструкций антенного сооружения.

Антенно-мачтовые сооружения имеют несущие металлические конструкции и фундамент из армированного бетона.

К АМС относятся вышки и мачты сотовой связи, опоры линии электропередачи (ЛЭП), любые вертикально стоящие закрепленные сооружения, включая молниеотводы, прожекторы, флагштоки. Для закрепления передающих радиосигнал устройств используется три вида конструкций: башни (вышки), мачты, опоры

Система мониторинга конструкций антенно-мачтовых сооружений

Система мониторинга состояния конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС) - автоматизированный комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для мониторинга технического состояния несущих конструкций и определения работоспособности антенно-мачтовых сооружений (АМС) в соответствии с ГОСТ 31937-2011

Ключевые контролируемые параметры АМС

-  отклонение ствола антенной опоры от вертикали
-  осадка основания фундамента антенной опоры
-  уровни напряженно-деформированного состояния  металлоконструкции
-  изменение частот и формы собственных колебаний антенной опоры
-  возникновение неустойчивых аэродинамических колебаний ствола 
    АМС типа галопирование поперек потока*

Система осуществляет фильтрацию сигналов от датчиков и их корреляции с целью выявления причины, породившей поток взаимосвязанных сообщений об изменении параметров технического состояния несущих 
конструкций АМС, и принятия решения о техническом обслуживании 
того или иного антенного сооружения на этапе его эксплуатации

*Явление, когда движение опоры по ветру вызывает снижение 
ускорения ее колебаний на частотах, близких к собственным, и возникают порождаемые вихревыми потоками (турбулентностью) квазистатические колебания поперек ветрового потока

Задачи системы мониторинга конструкций АМС

- непрерывный мониторинг технического состояния антенно-мачтового сооружения

- повышение эффективности использования АМС за счет учета фактического износа АМС при проведении расчета несущей способности и организации непрерывного мониторинга технического состояния после проведения нагружения

- переход от модели эксплуатации c планово-профилактическим обслуживанием к более экономически эффективной модели эксплуатации с обслуживанием по необходимости

Функции системы мониторинга конструкций АМС

-  Контролировать остаточную несущую способность, что позволяет максимально производительно нагружать АМС-

-  Отслеживать реакцию антенного сооружения на действие внешних природных и техногенного факторов, выявлять сверхнормативные отклонения контролируемых параметров

-  Отслеживать изменение технического состояния сооружений, обусловленное деформацией несущих конструкций и неравномерностью осадки фундамента, а также изменением свойств материалов, связанным с коррозией металла и разрушением бетонного основания

-  Прогнозировать изменение технического состояния несущих конструкций антенного сооружения в целях организации прогностического обслуживания АМС

-  Интерпретировать ключевые параметры мониторинга в терминах технического состояния АМС в соответствии с нормативной базой

-  Предлагаемая система мониторинга позволит собирать полную информацию о состоянии объекта мониторинга АМС, об изменениях его состояния, позволит судить о причинах этих изменений, а анализ собираемой информации может позволить прогнозировать наступление изменений в будущем

Нормативная база по мониторингу конструкций АМС

• ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»
• СП 16.13330.2011 «СНиП II-23-81 «Стальные конструкции»
• СП 22.13330.2011 «СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»
• СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции»
• СП 296.1325800.2017 «Здания и сооружения. Особые воздействия»

Состав программно-технического комплекса

- Уровень сбора измерительных данных (датчики)

- Уровень агрегации и передачи измерительных данных (контроллеры)

- Уровень хранения и обработки измерительных данных (сервер сбора данных, база данных, включающая исходные данные, данные предварительной обработки)

- Уровень анализа обработанных данных  и основных параметров колебаний (данные вычислительной обработки, анализа и прогноза наблюдаемых 
      величин, анализ статистических методов прогнозирования, сравнение полученных данных с проектными значениями и данными других периодов)

 -   Уровень представления результатов мониторинга (АРМ, отчеты: текстовые, табличные, графические, графики данных)

Уровни сбора, агрегации и передачи измерительных данных 

Акселерометр-наклономер предназначен для одновременного измерения отклонения угла наклона и контроля виброчастнотных ускорений АМС

Измеряемые прибором параметры:

– угол наклона конструкции
– мгновенное значение ускорения конструкции по двум измерительным осям
– среднее значение ускорения за период
– максимальное значение ускорения за период
– основные формы собственных колебаний строительных конструкций

Уровень агрегации и передачи измерительных данных:

Контроллер предназначен для организации передачи измерительных данных по беспроводному каналу GPRS

Основные функции контроллера:

– синхронизация нескольких датчиков в системе

– накопление измерительных данных в собственной энергонезависимой памяти

– присвоение метки времени измерительным данным, объединение измерительных данных в массивы данных для передачи

– управление каналом передачи данных на сервер по беспроводным каналам GPRS/UMTS с большими задержками

– управление питанием датчиков

Сервер сбора данных обеспечивает интерфейс приема данных от полевых устройств (датчиков, контроллеров), первичную обработку и первичное хранение

Уровень хранения и обработки измерительных данных

Поступающая первичная информация подвергается процедуре нормализации – производится первичная выборка пригодных к анализу данных, удаление данных за периоды, когда датчики находились в неработоспособном состоянии или отсутствовала связь

Нормализованная обработанная информация хранится в бинарных файлах и/или БД,  позволяющей производить обработку и вычисления сразу после занесения результатов очередного цикла измерений

Состав БД включает:
- исходные данные, хранящиеся в неизменном виде и формате
- данные предварительной обработки
- данные вычислительной обработки, анализа и прогноза наблюдаемых величин

Уровень анализа обработанных данных 

Вычислительная обработка осуществляется с помощью корреляционно-регрессионного анализа, анализа спектральной плотности мощности получаемого сигнала ускорений, статистических методов прогнозирования, позволяющих интерпретировать значения параметров 
в терминах состояния

Для вывода исходных данных, результатов обработки, анализа и прогноза используются различные формы отчетов: текстовые, табличные, графические. Все отчеты конвертируются в форматы общедоступных офисных приложений

Результат мониторинга технического состояния несущих конструкций 
АМС отображается на масштабируемой карте с помощью загружаемого геоинформационного приложения 

В случае изменения технического состояния АМС на информационной панели отображается сигнал, маркируемый соответствующим образом

Программный интерфейс системы  позволяет использовать данные 
в других системах и бизнес-приложениях, а также организовывать оповещение персонала с помощью различных технических средств

Анализ обработанных данных:

производится накопление измеренных параметров 
за длительное время с целью создания «истории» технического состояния АМС.
Далее производится сравнение полученных данных 
за интервал измерений с проектными значениями и значениями за предыдущие интервалы измерений 

Анализируемые параметры мониторинга антенно-мачтовых сооружений

-  отклонение ствола башни от вертикали

-  осадка фундамента АМС

-  возникновение аэродинамических неустойчивых колебаний типа галопирование

-  аномальные изменения частот основных форм собственных колебаний АМС и их декрементов затухания

Формат представления результатов измерений 

Визуализация измеренных данных, результаты анализа данных представляются в  настраиваемой пользовательской форме в web-браузере

Для вывода исходных данных, результатов обработки, анализа и 
прогноза используются различные формы отчетов: текстовые, табличные, графические. Все отчеты конвертируются в форматы общедоступных офисных приложений

Результат мониторинга технического состояния несущих конструкций АМС отображается на масштабируемой карте с помощью геоинформационного модуля

В случае изменения технического состояния АМС на информационной панели отображается сигнал, маркируемый соответствующим образом

Программный интерфейс системы АРМ АМС позволяет использовать данные в других системах и бизнес-приложениях, а также организовывать оповещение персонала с помощью различных технических средств

Графики данных 

Все графики размещаются на одном комплексном экране

Программа строит графики зависимости параметров мониторинга от времени, используя 10-минутные и часовые значения

Часовые значения используются для построения линии часового тренда за несколько последних дней

Загрузка исторических данных производится за любой интервал времени

Анализ основных параметров колебаний 

Расчет спектральной плотности мощности и анализ основных параметров колебаний

Расчет спектральной плотности мощности производится по 200 реализациям длительностью 26 минут

К расчету принимаются реализации, в которых наблюдалось ветровое воздействие на АМС, при которых энергетический спектр отклика АМС превышает уровень шумов акселерометра-наклономера. Так же отсеиваются реализации. в которых данные по каким-то причинам являются недостоверными

Преобразование Фурье производится по шестнадцати тысячам отсчетам в режиме реального времени, что позволяет определять частоты основных форм колебаний с погрешностью до 0,005Гц.

Определение и анализ частот и декрементов основных форма колебаний АМС производится в автоматическом режиме.

Измеренные параметры записываются в БД для ретроспективного анализа изменения спектральных характеристик мачты во времени

Анализ траекторного отклонения и выявление аэродинамических неустойчивых колебаний

Анализ тракторного отклонения позволяет выявить аэродинамически неустойчивые колебания поперек основного воздушного потока с помощью посекундно-обновляемой диаграммы рассеяния вектора траекторного отклонения

Для автоматизации применяется анализ меры корреляции (коэффициент Пирсона) силы и направления ветра и колебания АМС, вызываемые этим ветровым воздействием

При возникновении сильных увеличивающихся во времени колебаний АМС поперек ветрового потока система автоматически детектирует возникновение галопирования

Преимущества внедрения системы мониторинга конструкций АМС

- Повышение безопасности эксплуатации сооружения (Выполнение требований 384 ФЗ и Градостроительного кодекса по безопасности зданий и сооружений) 

- Защита собственника (в соответствии с законодательством отвечает за состояние сооружения и должен не допускать возникновения ЧС техногенного характера)  путем предоставления информации об изменениях технического состояния сооружения и необходимости проведения дополнительного визуального и инструментального обследования-

- Применение обслуживания по состоянию на основе мониторинга технического состояния несущих конструкций АМС в модели RCM (надежностно-ориентированное техническое обслуживание) позволяет снизить общие затраты на ремонт и техническое  обслуживание к безопасному минимуму за счет оптимизации проведения профилактических и ремонтно-восстановительных работ-

- Повышение эффективности использования АМС за счет учета фактического износа АМС при проведении расчета несущей способности и организации непрерывного мониторинга технического состояния после проведения нагружения

- Система мониторинга позволяет собирать полную информацию о состоянии объекта мониторинга АМС, об изменениях его состояния, позволит судить о причинах этих изменений, а анализ собираемой информации может позволить прогнозировать наступление изменений в будущем.

Обсудим ваш проект мониторинга конструкций? 

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.