По требованиям государственных стандартов должна проводиться оценка построенных и строящихся зданий и сооружений. Частью этой работы является создание систем мониторинга инженерных конструкций (СМИК). В статье представлена система СМИК компании ZETLAB и применяемое для ее построения оборудование. Перечислены возможности системы, выполняемые задачи, приведены примеры реализованных проектов.
ООО «ЭТМС», г. Зеленоград
ООО «ЭТМС» («Электронные технологии и метрологические системы»), также известное под брендом ZETLAB, основано в 1992 году на базе специального конструкторского бюро Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений» (СКБ ФГУП ВНИИФТРИ) и использует знания и опыт этой известной научной школы в своих разработках. Сегодня компания ZETLAB предлагает широкий спектр высокоточного измерительного оборудования российского производства для важнейших отраслей промышленности: оборонной, нефтеперерабатывающей, авиационной, автомобильной, легкой, пищевой, а также для металлургии и машиностроения. Кроме того, компания ZETLAB успешно внедряет комплексные системы «под ключ», такие как: ИСС (инженерно-сейсмометрическая станция), СКСВ (система контроля сейсмических воздействий), СОУ (система обнаружения утечек) и др. В настоящей статье мы представим системы мониторинга инженерных конструкций (СМИК) разработки этого отечественного производителя.
Современное промышленное и гражданское строительство поражает грандиозностью сооружений, новыми материалами, скоростью возведения объектов, но все это имеет обратную сторону – трудность оценки безопасности конструкций, которая, разумеется, нормируется, анализируется, тестируется и контролируется при проектировании и строительстве. Однако бурное развитие строительных технологий пока не позволяет считать современные сооружения абсолютно надежными и безопасными в долгосрочной перспективе. Поэтому во всем мире широко применяются системы мониторинга как новых, так и уже построенных ранее объектов. Более того, мониторинг несущих конструкций необходим также на всех стадиях строительства зданий и сооружений.
МЧС России на протяжении последних 20 лет разработало и выпустило несколько государственных стандартов (ГОСТ Р 22.1.12-2005, ГОСТ Р 22.1.12-2005, ГОСТ Р 22.1.13-2013, ГОСТ Р 22.1.14-2013) и региональных нормативных документов по оценке состояния построенных и строящихся зданий, где четко указано на необходимость создания систем мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС). Основные требования к СМИС определены в ГОСТ Р 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования», где указано, что системой СМИС в обязательном порядке должны быть оснащены:
- особо опасные и технически сложные объекты;
- промышленные объекты, на которых трудится более 10 тыс. человек;
- объекты коммунального и культурно-бытового назначения с максимальным расчетным пребыванием 500 человек и более;
- гостиничные предприятия (в г. Москве);
- объекты жизнеобеспечения, выход из строя которых приводит к возникновению чрезвычайной ситуации;
- объекты капитального строительства, имеющие хотя бы одну из следующих характеристик:
-- высоту более 100 м;
-- пролет более 100 м;
-- консоль более 20 м;
-- заглубление подземной части (полностью или частично) ниже планировочной отметки земли более 15 м.
Там же определено, что СМИС состоит из нескольких подсистем:
- системы сбора данных и передачи сообщений (ССП);
- системы связи и управления в кризисных ситуациях (СУКС);
- системы мониторинга инженерных (несущих) конструкций, опасных природных процессов и явлений (СМИК).
Бюджетная автоматизированная стационарная система СМИК компании ZETLAB является составной частью структурированной системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС) и без труда интегрируется с уже существующей системой сторонних производителей. СМИК ZETLAB разработана по ГОСТ Р 22.1.12-2005 и предназначена для предупреждения перехода объекта мониторинга в ограниченно работоспособное или аварийное состояние, которое может повлечь за собой гибель людей. Эта система позволяет на ранней стадии обнаружить изменения несущей способности грунтового основания, а также элементов конструкции здания и, следовательно, своевременно информировать эксплуатационный персонал об опасном изменении параметров состояния несущих конструкций объекта.
Рис. 1. Цифровой сейсмометр ZET 7156
Рис. 2. Тензодатчик ZET 7110 DS
СМИК позволяет контролировать следующие параметры: напряженно-деформированное состояние, крен и смещение элементов несущих конструкций, собственные частоты колебаний и логарифмический декремент затуханий, уровень сейсмического воздействия, осадку основания фундамента. Для фиксации значений этих параметров на объекте устанавливаются различные цифровые датчики (рис. 1–4), которые регистрируют значение измеряемого параметра и передают данные в режиме реального времени в программное обеспечение ZETLAB для анализа, архивирования и информирования дежурно-диспетчерских служб в случае превышения установленных порогов. В базовую комплектацию СМИК ZETLAB входят:
- цифровой акселерометр ZET 7152‑N (виброускорение/декремент затуханий);
- цифровой сейсмометр ZET 7156 (виброскорость/декремент затуханий);
- цифровой тензодатчик ZET 7110 DS (растяжение/сжатие);
- цифровой струнный тензометр ZET 7082 (растяжение/сжатие);
- цифровой инклинометр ZET 7154 (наклон/прогиб);
- узел сбора информации (УСИ).
Рис. 3. Струнный тензометр ZET 7082
Рис. 4. Инклинометр ZET 7154
Базовый комплект СМИК от компании ZETLAB обеспечивает мониторинг ускорения и вибраций, регистрацию основных мод и возможность найти логарифмический декремент затухания конструкций, а также отслеживание относительных деформаций конструктивных элементов. Такой комплект может использоваться, например, в высотном доме или другом достаточно стандартном сооружении (рис. 5).
Рис. 5. Мониторинг крена с помощью инклинометров ZETLAB
Для решения специфических задач компания ZETLAB поставляет специализированные комплекты СМИК. К специфическим задачам относится, например, обнаружение сейсмической активности для лифтов в сейсмоопасном районе, что позволяет заранее проводить из них эвакуацию людей. Другой пример – мобильная система мониторинга мостов для комплексной диагностики опор и пролетов. Также компанией ZETLAB был разработан и создан диагностический комплекс «Стрела ZET» для проведения диагностики зданий и сооружений по нормам МЧС. Еще одна нестандартная разработка – мобильная система мониторинга для периодических тестов несущей способности конструкций; эта система позволяет определить наиболее подходящие места для размещения цифровых датчиков.
Как упоминалось, показания датчиков передаются в программное обеспечение системы СМИК, которое обеспечивает первичную обработку и передачу измерительной информации, а также ее анализ и отображение. Программное обеспечение – собственная разработка компании ZETLAB, оно состоит из нескольких компонентов (модулей). Например, программа «Просмотр трендов» позволяет ранжировать абсолютные и относительные измеренные числовые значения, сохранять отчет в формате электронных таблиц (расширение имени файла .csv), выводить результаты на печать, отправлять запросы в базу данных событий, просматривать информацию из журналов регистрации показаний.
Примером применения может служить система онлайн-мониторинга бизнес-центра в Зеленограде (Московская область), построенная на основе программно-аппаратного комплекса ZETLAB. Эта система при незначительных затратах на покупку и эксплуатацию позволяет избежать необратимых последствий. Ее аппаратную часть составляют цифровые короткопериодные сейсмометры ZET 7156 Ver. 1, показания которых обрабатываются в ПО ZETLAB (рис. 6) согласно ГОСТ 34081-2017 «Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний».
Рис. 6. Динамические характеристики бизнес-центра в программе «Просмотр трендов» компании ZETLAB (увеличить изображение)
Частоты собственных колебаний и соответствующие им логарифмические декременты затуханий зданий и сооружений являются медленно меняющимися параметрами, для обработки которых необходима длительная регистрация большого количества измерений (тренды), позволяющая анализировать частоты собственных колебаний конструкций и динамику поведения здания в зависимости от времени года, времени суток, а также различных климатических условий. Отображение в программе соответствует «Методике оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений», выпущенной МЧС.
Среди других примеров применения СМИК от компании ZETLAB можно отметить системы мониторинга, внедренные на следующих объектах:
- Майнская ГЭС (Республика Хакасия);
- аэропорт Домодедово (Московская область);
- Ворошиловский мост (г. Ростов-на-Дону);
- Останкинская телебашня (г. Москва);
- Адлерская ТЭС (Краснодарский край);
- мост через Каму (г. Камбарка, Удмуртия);
- Саяно-Шушенская ГЭС (верхняя ступень Енисейского каскада ГЭС);
- Бугринский мост (г. Новосибирск).
Опубликовано_в журнале ИСУП № 6(90)_2020
ООО «ЭТМС», г. Зеленоград,
тел.: +7 (495) 739‑3919,
e‑mail: zetlab@zetlab.com,
сайт: zetlab.com
_big.jpg'); "6(108)_small.jpg")
