Система мониторинга технического состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений

Untitled-2

Программно-технический комплекс системы мониторинга технического состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений «NEXT-PRO» — совместная разработка НТП «Горизонт» и УралСвязьИнжиниринг / ТРОН в рамках проекта NEXTELSYS PROJECT.

Назначение:
-непрерывный мониторинг технического состояния ствола антенно-мачтового сооружения
-переход от модели эксплуатации c планово-профилактическим обслуживанием к модели эксплуатации с обслуживанием по необходимости
-сокращение затрат на ремонт АМС
-повышения эффективности использования АМС за счет более детального  несущей способности

NEXT-PRO позволяет:

-выявлять ошибки проектирования и строительства законченных монтажом антенных сооружений
-контролировать остаточную несущую способность, что позволяет максимально производительно использовать сооружения путем размещения новых антенно-фидерных устройств и другого навесного оборудования
-отслеживать реакцию антенного сооружения на действие внешних природных и техногенного факторов, выявлять сверхнормативные отклонения контролируемых параметров
-отслеживать изменение технического состояния сооружений, обуславливаемое деформацией несущих металлических 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

Ключевые контролируемые параметры:

-отклонение ствола антенной опоры от вертикальной оси
-осадка основания фундамента антенной опоры
-изменение частот и формы собственных колебаний антенной опоры
-возникновение неустойчивых аэродинамических колебаний ствола АМС типа галопирование поперек потока*

*Аэродинамическая неустойчивость в виде распадной неустойчивости типа галопирование поперек потока – явление, когда движение по ветру вызывает снижение амплитуды (соответственно ускорения) колебаний опоры на частотах, близких к первой моде собственных и порождаемых вихревыми потоками (турбулентностью), и возникновение квазистатических колебаний поперек ветрового потока

Untitled-1

Нормативная база:

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»

Интерпретация технического состояния:

Интерпретация значений параметров мониторинга в терминах технического состояния в соответствии с категориями, определяемыми ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния», приведена в Таблице 1.

Техническое состояние Описание Значение крена основания фундамента Отклонение вершины опоры от вертикали Результат анализа отклонения Результат анализа ускорения
Остаточные деформации Упругие деформации
Статическая нагрузка Ветровая нагрузка
Нормативное Значения параметров отвечают нормативным требованиям Не более 0,002 рад для ствола мачты заземленного Не более 0,0007 рад для мачты Не более 1/300 рад Не более 1/100 рад Остаточные деформации стабильны, упругие в норме Аэродинамически неустойчивые колебания не обнаружены
Работоспособное Некоторые значения параметров не отвечают требованиям, при этом несущая способность обеспечивается Не более 0,002 рад для ствола мачты заземленного Более 0,0007 рад для мачты Не более 1/300 рад Не более 1/100 рад Остаточные деформации стабильны, упругие в норме Аэродинамически неустойчивые колебания не обнаружены
Ограниченно-работоспособное Имеются дефекты, приведшие к снижению несущей способности, но опасность внезапного обрушения отсутствует Не более 0,002 рад для ствола мачты заземленного Не более 0,0007 рад для мачты Более 1/300 рад Не более 1/100 рад Остаточные деформации стабильны, упругие не превышают нормы отклонения под действием ветровой нагрузки Аэродинамически неустойчивые колебания не обнаружены

Состав программно-технического комплекса

Structure health Monitoring system structureУровень сбора измерительных данных:

Акселерометр-наклономер АН-Д3 предназначен для одновременного измерения отклонения угла наклона и контроля виброчастнотных ускорений АМС.

Измеряемые 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 Smart Tilt300 предназначен для организации передачи измерительных данных по медленным каналам GPRS.

Основные функции SmartTilt300:

— 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 медленным 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 и представления результатов мониторинга

Вычислительная обработка осуществляется с помощью корреляционно-регрессионного анализа, анализа спектральной плотности мощности получаемого сигнала ускорений, статистических методов прогнозирования, помогающих 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 NEXT-PRO позволяет использовать данные в других системах и бизнес-приложениях, а также организовывать оповещение персонала с помощью различных технических средств.