Способ мониторинга состояния конструкций здания

(51) 04 2/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ состояния конструкций здания,наличие возможности реальной оценки степени опасности изменения значений измеряемых параметров с опасностью аварий и чрезвычайных ситуаций в режиме реального времени,возможность использования в системе предупреждения аварий и чрезвычайных ситуаций. Это достигается тем, что в способе мониторинга состояния конструкций здания, включающий опрос датчиков,установленных в местах диагностирования конструкций, преобразование полученных с датчиков сигналов и ее передачу на пункт контроля, выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученных сигналов,согласно изобретению,после регистрации полученных с датчиков сигналов определяют значения динамических характеристик собственных колебаний и крена здания, затем осуществляют сравнение определенных значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания с их соответствующими критическими значениями.(72) Лысенко Игорь ВасильевичРассказов Сергей СергеевичФедоров Максим Николаевич Абсиметов Владимир ЭскендеровичНевдах Игорь Николаевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Астана Строй-Консалтинг(74) Тусупова Меруерт Кырыкбаевна Дюсенов Еркебулан Рамазанович(54) СПОСОБ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ(57) Изобретение относится к способам мониторинга состояния конструкций здания в режиме реального времени и может быть использовано при проектировании и эксплуатации высотных зданий. Техническим результатом является высокая вероятность выявления предаварийных и аварийных ситуаций, расширенные возможности контроля величин, позволяющих оценивать изменение Изобретение относится к способам мониторинга состояния конструкций здания в режиме реального времени и может быть использовано при проектировании и эксплуатации высотных зданий. Известен способ определения устойчивости зданий и сооружений, включающий возбуждение колебаний испытуемого объекта на собственных частотах воздействием на него последовательности ударных импульсов малой амплитуды, измерение колебаний с помощью установленных на объекте датчиков, определение динамических характеристик объекта, экспериментальное определение значений поверхностной прочности,и/или объемной прочности,и/или параметров армирования элементов конструкции объекта, и/или осадки, и/или сдвига, и/или крена объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или его поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или период собственных колебаний грунта под объектом, и/или вокруг него, измеренный, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или логарифмический декремент их затухания, и/или уровень грунтовых вод, сравнение полученных экспериментальных значений с данными теоретических моделей, рассчитанных для данной конструкции объекта и материалов изготовления, и определение устойчивости зданий и сооружений методом экспертных оценок / 2245531 С 2,27.01.2005 г./. К недостаткам данного аналога относятся ограниченные возможности контроля параметров,позволяющих оценивать изменение прочности несущих конструкций, а также необходимость привлечения экспертов для оценки, отсутствие связи оценок изменения прочности с опасностью аварий и ЧС в режиме реального времени и невозможность использования в системе предупреждения аварий и ЧС. Известен способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений, характеризующийся использованием ЭВМ в качестве пункта контроля и обработки информации. Согласно способу производят программный опрос датчиков (измерительных преобразователей),установленных в местах диагностирования конструкции,полученную информацию преобразуют, оцифровывают и передают на пункт контроля, где сигналы регистрируют и сравнивают их с заранее зафиксированными значениями, в качестве которых используют данные метрологической аттестации,проведенной перед началом эксплуатации, а по отклонению поступивших сигналов судят о наличии изменений контролируемых параметров. Способ позволяет осуществлять постоянный контроль за состоянием конструкции и в любой момент времени получать информацию о ее состоянии / 2247958 С 2, 10.03.2005 г./. К недостаткам данного аналога относятся оценка по данным метрологической аттестации, что не позволяет судить о степени опасности изменений контролируемых параметров, а также ограниченные возможности контроля параметров, позволяющих 2 судить об изменении надежности несущих конструкций,отсутствие возможности использования в системе предупреждения аварий и ЧС в режиме реального времени, необходимость осуществления запроса информации с целью ее вывода на носитель. Известен также способ контроля состояния конструкции здания, включающий опрос датчиков,установленных в местах диагностирования конструкции,преобразование полученных с датчиков сигналов и их передачу на пункт контроля,выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученных сигналов с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами, при этом формируют условное изображение контролируемого объекта,повторяющее его конструкцию, размещают на нем в местах, соответствующих реальному расположению датчиков, цветные метки-индикаторы, выводят упомянутое изображение с метками-индикаторами на экран компьютера, обеспечивая постоянную связь упомянутых меток-индикаторов с датчиками,в качестве фиксированной величины для каждого датчика используют полученное путем предварительных расчетов предельное допустимое значение измеряемого параметра, а результаты опроса датчиков и результаты сравнения последней принятой с них информации отражают в реальном времени через цвет меток-индикаторов и его смену на условном изображении объекта, по которому судят об исправности датчиков и состоянии конструкции. По цвету индикаторов судят об исправности датчиков и состоянии конструкции / 2327105 С 2, 20.06.2008 г./. К недостаткам данного способа относятся низкая вероятность выявления предаварийных и аварийных ситуаций из-за отсутствия возможности пересчета предельно допустимых значений измеряемых параметров, обусловленной старением конструкций и воздействием внешних физических факторов,ограниченные возможности контроля величин,позволяющих оценивать изменение состояния элементов строительных конструкций, отсутствие оценки степени опасности изменения значений измеряемых параметров с опасностью аварий и ЧС в режиме реального времени,невозможность использования в системе предупреждения аварий и ЧС. Задачей изобретения является разработка способа мониторинга состояния конструкций здания с улучшенными техническими характеристиками. Техническим результатом является высокая вероятность выявления предаварийных и аварийных ситуаций, расширенные возможности контроля величин, позволяющих оценивать изменение состояния конструкций здания,наличие возможности реальной оценки степени опасности изменения значений измеряемых параметров с опасностью аварий и чрезвычайных ситуаций в режиме реального времени,возможность использования в системе предупреждения аварий и чрезвычайных ситуаций. Это достигается тем, что в способе мониторинга состояния конструкций здания, включающий опрос датчиков,установленных в местах диагностирования конструкций, преобразование полученных с датчиков сигналов и ее передачу на пункт контроля, выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученных сигналов,согласно изобретению,после регистрации полученных с датчиков сигналов определяют значения динамических характеристик собственных колебаний и крена здания, затем осуществляют сравнение определенных значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания с их соответствующими критическими значениями. В качестве датчиков используют трхосные акселерометры с внутренними накопителями первичной измерительной информации и индивидуальным идентификатором, при этом в качестве первичной измерительной информации используют проекции линейного ускорения на ортогональные оси здания, коллинеарные большой,малой и вертикальной осям здания, а в качестве динамических характеристик собственных колебаний здания используют период и логарифмический декремент затухания относительно большой, малой и вертикальной осей здания. Изобретение осуществляется следующим образом. Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата, однако не является единственно возможным. Пример. Здание оснащается датчиками (трхосными акселерометрами) с внутренними накопителями первичной измерительной информации в соответствии с принятой схемой размещения,которая зависит от конструктивных особенностей здания. Первичная измерительная информация - это проекции линейного ускорения на ортогональные оси, коллинеарные большой, малой и вертикальной осям здания соответственно. Каждый датчик имеет индивидуальный идентификатор. Опрос состояния датчиков и считывание накопленной ими первичной измерительной информации осуществляется в соответствии с заданным программным обеспечением при помощи компьютера из состава стационарного оборудования системы мониторинга. Программное обеспечение функционирует с заданными периодами мониторинга, которые, в свою очередь, делятся на этапы. Одному этапу соответствует один сеанс получения первичной измерительной информации. Обмен информацией датчиков с компьютером осуществляется при помощисервера по проводным линиям связи. Протокол обмена информацией между датчиками исервером - -485, далее междусервером и компьютеромТСР/Р. Получаемая в каждом сеансе первичная измерительная информация сохраняется в базе данных, размещаемой на компьютере из состава стационарного оборудования системы мониторинга. Далее посредством математической обработки в автоматизированном режиме определяются значения динамических характеристик собственных колебаний здания (период и логарифмический декремент затухания относительно большой, малой и вертикальной осей). Также по результатам первичной измерительной информации, полученной от датчиков, размещаемых на фундаментной плите здания, вычисляется крен (отклонения) здания относительно большой и малой осей здания. Данные результаты также сохраняются в базе данных,размещаемой на компьютере из состава стационарного оборудования системы мониторинга. Далее проводится сравнение определенных значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания, вычисленных для каждой точки установки датчика с индивидуальным идентификатором,с их соответствующими критическими значениями, при которых дальнейшая эксплуатация здания должна быть прекращена,также хранимыми в базе данных, размещаемой на компьютере из состава стационарного оборудования системы мониторинга. Если наблюдается превышение значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания над соответствующими критическими значениями, то для соответствующего датчика с индивидуальным идентификатором измерительный сеанс повторяется. Если по результатам математической обработки измерительной информации, полученной при повторном сеансе измерений, снова имеет место превышение определенных значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания над соответствующими критическими значениями, данный факт фиксируется для последующего отражения в отчте о результатах мониторинга за сеанс. Определенные значения динамических характеристик, полученные по результатам математической обработки измерительной информации датчиков, для которых имело место превышение над их критическими значениями,из дальнейшего рассмотрения исключаются. Проводится статистическое обобщение определенных значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания, полученных в точках установки датчиков,для которых не имеет место превышение над соответствующими критическими значениями, для получения определенных значений динамических характеристик собственных колебаний и крена для здания в целом в текущем сеансе измерений. Далее проводится процедура проверки согласия текущих теоретических значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания, указываемых в паспорте и хранимых в базе данных, размещаемой на компьютере из состава стационарного оборудования системы мониторинга,с соответствующими опытными данными,3 полученными по результатам математической обработки измерительной информации в раннее проведенных сеансах измерений. Полученные подходящие опытно-теоретические значения динамических характеристик собственных колебаний и крена здания фиксируются в базе данных, размещаемой на компьютере из состава стационарного оборудования системы мониторинга,для последующего отражения в отчте о результатах мониторинга за сеанс. Отчт о результатах мониторинга сохраняется в базе данных,размещаемой на компьютере из состава стационарного оборудования системы мониторинга. Доступ к отчту осуществляется удалнно через-сайт диспетчерской службы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ мониторинга состояния конструкций здания,включающий опрос датчиков,установленных в местах диагностирования конструкций,преобразование полученных с датчиков сигналов и ее передачу на пункт контроля,выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученных сигналов, отличающийся тем, что после регистрации полученных с датчиков сигналов определяют значения динамических характеристик собственных колебаний и крена здания,затем осуществляют сравнение определенных значений динамических характеристик собственных колебаний и крена здания с их соответствующими критическими значениями. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве датчиков используют трхосные акселерометры с внутренними накопителями первичной измерительной информации и индивидуальным идентификатором. 3. Способ по п.п.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве первичной измерительной информации используют проекции линейного ускорения на ортогональные оси здания, коллинеарные большой,малой и вертикальной осям здания. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве динамических характеристик собственных колебаний здания используют период и логарифмический декремент затухания относительно большой, малой и вертикальной осей здания.