Система структурированного мониторинга на автодорожном мосту через реку Обь вблизи Сургута

Развитие техники и информационных технологий последних лет позволяет человечеству не только создавать уникальные сооружения, но и наделять их особым свойством — возможностью сигнализации о возникающих в процессе их эксплуатации изменениях. Данное свойство может быть заложено при проектировании некоторого сооружения, либо же «добавлено» при его дооснащении специализированными техническими средствами.

В процессе проектирования специалисты анализируют конструкцию объекта, выбирают ключевые диагностические параметры и способы их получения, трансляции в пункт концентрации, обработки и анализа. Для каждого нового объекта эта задача решается индивидуально с учетом ключевых его особенностей, условий эксплуатации и желаемого эффекта (на объекте можно просто собирать данные и анализировать вручную, можно фиксировать тренды в изменениях контролируемых параметров, можно использовать методы интеллектуального анализа данных для прогнозирования и оценки остаточного ресурса и т. д.). Технические средства, позволяющие получать цифровую картину и оценивать состояние объекта, выделены в целый класс систем — систем мониторинга инженерных конструкций (СМИК), и более сложных систем с более широкими возможностями — систем мониторинга инженерных сооружений (СМИС) [1]. Далее будем называть их коротко «системами мониторинга». Они уже сейчас предусматриваются и эксплуатируются на всех крупных технических сооружениях, например, на Транспортном переходе через Керченский пролив (Крымский мост), на мосту через пролив Босфор Восточный в г. Владивосток (Русский мост), на мостовых и уникальных технических сооружениях в Санкт-Петербурге [2–4].

Проект СМИК разработан АО «Институт Гипростроймост-Санкт-Петербург» и включает в себя следующее оборудование:

Подсистема сбора данных:

• Акселерометры: 38 шт. установлены на вантах, 28 шт. внутри пролетных строений и 4 шт. внутри пилона в шкафах укрытия (всего 70 шт.);
• Тензометры: установлены внутри пилона и пролетных строений в шкафах укрытия (всего 52 шт.);
• Датчики температуры: установлены в верхней части пилона и внутри вантового пролетного строения в шкафах укрытия (всего 3 шт.);
• Инклинометры: 13 шт. смонтированы на ригелях железобетонных опор и 4 шт. расположены в пилоне по верховой и низовой стороне (всего 17 шт.);
• Датчики линейных перемещений: 2 шт. на ригеле 6-й опоры для измерения перемещений вантового пролетного строения и типового пролетного строения) и 1 шт. на устое No 19;
• Метеостанция WXT536: 1 шт. в районе средней части вантового пролетного строения на мачте освещения по низовой стороне;

Оборудование концентрации и централизации данных:

• Локальные станции сбора данных (AUX);
• Автоматизированное рабочее место (АРМ): расположено в здании весового контроля со стороны Сургута.

Система структурно построена таким образом, что данные со всех датчиков и метеостанции поступают на локальные станции, а затем — в основной шкаф сбора данных AUX 1 (Р100), из которого уже передаются на АРМ оператора. В качестве верхней программной оболочки в системе мониторинга использованы программные средства зарекомендовавшей себя системы SAVCOR (Финляндия), адаптированной к использованию на территории РФ. На рисунке 7 приведен скриншот с АРМа на объекте мониторинга с выведенными графиками изменения температуры и перемещений пролетного строения, показывающими их зависимость.

Эксплуатация системы мониторинга позволяет накапливать большой объем полезной диагностической информации в течение длительного времени, осуществлять ее обработку и комплексный интеллектуальный анализ [5, 6], что позволяет на практике прогнозировать раннее развитие дефектов, формировать дорожные карты по обслуживанию мостового перехода, фиксировать нарушителей движения, предупреждать оперативный персонал о возникновении чрезвычайных ситуаций. Фактически, установленная система мониторинга является источником большого объема данных, которые, при соответствующей надстройке и создании «оживляемой», например, методами конечно-элементного анализа [7], копии мостового сооружения, позволяют проводить моделирование его работы в текущий момент времени, определять источники воздействий и вырабатывать рекомендации по техническому обслуживанию и эксплуатации объекта мониторинга.