Назначение:
-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 модели эксплуатации с обслуживанием по необходимости
-сокращение затрат на ремонт АМС
Комплекс позволяет:
-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
Ключевые контролируемые параметры:
-отклонение ствола антенной опоры от вертикали
-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
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
Уровень 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, 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:
-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 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 ПРМ 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 1, 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 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.
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 АН-Д3. 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.
