Уникальные здания и сооружения как объект мониторинга

Уникальные здания и сооружения – сооружения, на которые в проектной документации предусмотрена хотя бы одна из следующих характеристик:

- использование конструкций и конструктивных систем, требующих применения нестандартных методов расчета, либо разработки специальных методов расчета, либо требующих экспериментальной проверки на физических моделях, а также применяемых на территориях, сейсмичность которых превышает 9 баллов;

• высота более 100 м;
• пролет более 100 м;
• вылет консолей более 20 м;
• заглубление подземной части ниже планировочной отметки земли более чем на 10 метров

К уникальным зданиям и сооружениям следует относить, также, зрелищные, спортивные, культовые сооружения, выставочные павильоны, многофункциональные офисные, торгово-развлекательные комплексы и т.п. с максимальным расчетным пребыванием более 1000 человек внутри объекта или более 10000 человек вблизи объекта.

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 конструкций уникальных 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

Система мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений как продукт

Автоматизированная система мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений 

-  это программно-технический комплекс наблюдения и контроля, проводимая по определенной программе для обеспечения безопасного функционирования уникальных зданий или сооружений за счет своевременного обнаружения на ранней стадии негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций и грунтов оснований или крена, которые могут повлечь за собой переход объектов в ограниченно работоспособное или в аварийное состояние

Цель мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений

- своевременное предупреждение ситуаций, при которых значения регистрируемых параметров превысят их предельно допустимые величины, а также получение необходимых данных для разработки мероприятий по устранению возникших негативных процессов.

Состав работ по мониторингу оснований и строительных конструкций уникальных зданий и сооружений 

регламентируется индивидуальными программами проведения измерений и анализа состояния несущих конструкций в зависимости от технического решения здания (сооружения) и его деформационного состояния.

В эксплуатируемом уникальном здании (сооружении), как правило, доступ к большей части несущих конструкций существенно ограничен, а работы по традиционному обследованию технического состояния конструкций трудоемки и дороги. 

Для уникальных объектов применяют специальные методы и технические средства раннего выявления и локализации мест изменения напряженно-деформированного состояния конструкций с последующим обследованием технического состояния выявленных опасных участков конструкций.
 

Нормативно-техническая документация по мониторингу уникальных зданий

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 системы мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений

- проводить комплексную обработку результатов измерений технического состояния оснований и строительных конструкций 

- проводить анализ различных измеренных параметров строительных конструкций (динамических, деформационных, геодезических и др.) и сравнивать их с предельно допустимыми значениями;

- предоставлять достаточную информацию для выявления на ранней стадии тенденции негативного изменения напряженно-деформированного состояния конструкций с локализацией их опасных участков, определения уровня крена здания или сооружения, а в случае необходимости - и других параметров (деформации, давление и др.) которые могут привести к переходу объекта в ограниченно работоспособное или аварийное состояние

- Настройку автоматизированной стационарной системы мониторинга конструкций осуществляют, как правило, с использованием заранее разработанной 
математической модели для проведения комплексных инженерных расчетов по оценке возникновения и развития дефектов в строительных конструкциях, в том числе и в кризисных ситуациях

- При выявлении мест изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкций проводят обследование этих частей, и по его 
результатам делают выводы о техническом состоянии конструкций, причинах изменения их НДС и необходимости принятия мер по восстановлению 
или усилению конструкций

Определение категории технического состояния зданий и сооружений

Категории технического состояния уникальных зданий при проведении мониторинга конструкций Согласно СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»:

Аварийное состояние - категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения (необходимо проведение срочных противоаварийных мероприятий)

Ограниченно работоспособное состояние - категория технического состояния здания или его строительных конструкций, при которой имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения и функционирование конструкции возможно либо при контроле (мониторинге) ее состояния, продолжительности и условий эксплуатации либо при проведении необходимых мероприятий по восстановлению или усилению конструкций и (или) грунтов основания и последующем мониторинге технического состояния

Работоспособное состояние - категория технического состояния здания (сооружения), при которой некоторые из численно оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований, например, по деформативности, а в железобетоне и по трещиностойкости, в данных конкретных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, и обеспечивается несущая способность конструкций, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений 

Контролируемые параметры системы мониторинга конструкций 

Концепция мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений -  общий принцип проведения мониторинга, направленный на достижение его целей, избранный для оптимального решения задач, установленных программой мониторинга, и отличающийся от других выбором совокупности основных параметров мониторинга: номенклатуры измеряемых величин, методов их измерения и обработки полученных результатов, а также связанных с этими параметрами числа датчиков, мест их размещения, методики и регламента мониторинга



Выбор контролируемых параметров Осуществляется  экспертным путем индивидуально для каждого объекта мониторинга

Структура программно-технического комплекса

Структурно-функциональные элементы системы мониторинга конструкций уникальных ЗиС 

Уровень представления результатов мониторинга и хранения данных 

Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора - удаленный терминал, используемый для дистанционного доступа к центральной 
вычислительной станции, также выполняет роль сервера хранения обработанных данных с выводом их на монитор 

ПО обеспечивает визуализацию, конструирование и формирование отчетов за  необходимый период из массива данных - текстовые, табличные,  графики данных по усмотрению заказчика, легкую настройку 
параметров системы, возможность задавать предельные показатели      для каждого параметра и многое другое. :

Наличие индикаторных интервалов у датчиков позволяет системе мониторинга визуализировать в АРМ «светофорную» сигнализацию 
о превышении предельно допустимых значений параметров контроля
       
Система оснащена внешним свето-звуковым сигнальным устройством (сиреной), срабатывающей при достижении критических значений контролируемых параметров

Уровень сбора измерительных данных 

Контрольно-измерительная аппаратура сбора первичной информации. Диагностические и параметрические датчики

Уровень агрегации и передачи измерительных данных 

Предварительная обработка данных в полевых условиях осуществляется при помощи преобразователей, контроллера, который производит оцифровку сигнала от датчика

Уровень хранения и обработки измерительных данных 

Сервер сбора данных, база данных, включающая исходные данные, данные предварительной обработки. Обработка и хранение данных  осуществляется с помощью специализированного ПО с добавленными элементами SCADA и СМИК
      
Уровень анализа обработанных данных 

Данные вычислительной обработки, анализа и прогноза наблюдаемых величин, анализ статистических методов прогнозирования (математическая модель), сравнение полученных данных с проектными значениями и данными других периодов. 

Оперативность контроля безопасности системы мониторинга

ПТК Системы мониторинга уникальных зданий и сооружений обеспечивает принципиальное повышение безопасности конструкций ЗиС

- Повышение оперативности контроля как результат наглядности индикаторных зон мониторинга конструкций уникальных ЗиС: 

• зеленая зона – норма 
• желтая зона – «предупреждение», 
• красная – «опасность»

 
- Формирование сигнала тревоги  (в т.ч. визуально-звукового) 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 уникального здания/сооружения

Основные функции системы мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений

- обнаруживать дефекты конструкций

- фиксировать динамику развития дефектов и изменения основных параметров элементов конструкции

- осуществлять сбор, хранение и анализ данных

- прогнозировать остаточный ресурс уникального здания и сооружения

Состав оборудования системы мониторинга конструкций 

Система мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений 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 - датчики: инклинометры, акселерометры, тензодатчики, датчики давления, напряжения и тахеометр;

-  программное обеспечение сбора, обработки и анализа данных;

- автоматизированное рабочее место (АРМ) и ПО оператора системы 


Удаленный беспроводной мониторинг конструкций

Система мониторинга уникальных зданий и сооружений «СМИС Эксперт» за счет модульной структуры центрального сервера обеспечивает гибкость технических решений и функциональной распределенности каждого из модулей, что позволяет создавать разветвленную архитектуру мониторинга конструкций (в том числе решения удаленного беспроводного мониторинга) как в пространстве, так и вычислительных ресурсах

Программно-технический комплекс (ПТК) системы мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений

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 центра обработки данных (ЦОД) Заказчика. В этом случае серверное оборудование в состав ПТК не входит.

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.

Автоматизированное рабочее место оператора (АРМ)

АРМ СМИК построен по принципу сигнальной системы, что позволяет дежурному диспетчеру оперативно и безошибочно интерпретировать текущее состояние конструкций экранах

Основные функции и пользователи системы мониторинга конструкций

Функции системы мониторинга конструкций уникальных зданий и сооружений 

- 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 уникальных зданий

- Предпроектное обследование объекта

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

- Создание паспорта мониторинга объекта с определением границ допустимых значений контролируемых показателей

- 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 уникальных зданий и сооружений

- 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

Реализованные проекты по внедрению системы мониторинга уникального сооружения

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.