Андатпа
Мақалада, сандық технологиялар негізіндегі ұзақ уакыт пайдаланылатын ғимараттар мен имаратгардың мониторинг жүйесінің аналитикалық шолуы келтірілген. Ғимараттар мен қүрылыстардың көтергіпі конструкцияларының техникалық мониторингінің негізгі мақсаты ағымдағы техникалық жай- күйді анықтау. физикалық тозу дәрежесін, ақаулар мен зақымдануларды анықтау. конструкциялардың пайдалану сапасын белгілеу, олардың болашақта мінез-қүлқын болжау болып табылады. Көтергіш конструкцияларды бұзбай бакылаудың қазіргі әдістерінің шектеулілігі. оларды пайдаланудың кезенділігімен жэне іріктеп сипатымен негізделген зерттеушілерге оларды пайдалану процесінде көрсетілген конструкциялардың накты техникалық жай-күйін бағалаудың баламалы әдістерін жасауға уәждемесі болып табылады. Зерттеу нәтижесінде бастапқыда авиақұрылыс жэне әскери-өнеркэсіптік кешен саласында конструкциялардың ағымдағы (үздіксіз) кернеулі-деформацияланған жағдайын бағалау әдісі әзірленді.
Kipicne
Посткеңестік елдердің, сонымен қатар Қазақстанның өзекті мәселелерінің бірі, сонау KCPO кезеңінде құрылған өнеркәсіптік ғимараттар мен үймереттерді қауіпсіз пайдалануға беру мен сақтау болып табылады. Нұсқалған ғимараттар мен үймереттердің көтеруші құралымдары, апаттық бүзылуды арттыратын, аса мәнді физикалық тозуға ие, сондықтан мүндай объектілерде техникалық мониторинг жүйелерін орнату қажет.
Техникалық мониторинг - бақылау, сынау, сондай-ақ ғимараттар мен құрылыстардың құрылымдарын, ең алдымен-көтергіш құрылымдарды талдау мен бағалауды қамтитын процесс. Ғимараттар мен құрылыстардың көтергіш конструкцияларының техникалық мониторингінің негізгі мақсаты ағымдағы техникалық жай-күйді анықтау, физикалық тозу дәрежесін, ақаулар мен зақымдануларды анықтау, конструкциялардың пайдалану сапасын белгілеу, олардың болашақта мінез-құлқын болжау болып табылады [1].
Көтергіш конструкцияларды бүзбай бақылаудың қазіргі әдістерінің шектеулілігі, оларды пайдаланудың кезеңділігімен және іріктеп сипатымен негізделген зерттеушілерге оларды пайдалану процесінде көрсетілген конструкциялардың нақты техникалық жай-күйін бағалаудың баламалы әдістерін жасауға уәждемесі болып табылады. Зерттеу нәтижесінде бастапқыда авиақұрылыс және әскери-өнеркәсіптік кешен саласында конструкциялардың ағымдағы (үздіксіз) кернеулі-деформацияланған жағдайын бағалау әдісі әзірленді. Қазіргі уақытта бақылаудың бұзбайтын әдістерімен қатар автоматтандырылған мониторинг жүйесін пайдалана отырып, көтергіш конструкциялардың техникалық жай-күйінің үздіксіз диагностикасы қолданыла бастады. Шетелдік тәжірибеде оларды «StructuralHealthMonitoring - 8НМ»конструкцияларының Денсаулық мониторинг! жүйесі деп атайды. Атом энергетикасында бұл жүйелер «On-Linemonitoring» деп аталады.
Материалдар мен әдістер
Fимараттар мен құрылыстардың техникалық мониторинг! тұтастай алғанда әртүрлі жүйелердің: негіздің, тіреу және қоршау конструкцияларының, инженерлік желілер мен жүйелердің және т. б. пайдалану сенімділігін бақылауды білдіреді. Мұның барлығы, инженерлік зерттеулердің, сонымен қатар, геодезиялық өлшеулер, инженерлік-геологиялық ізденістер, мүмкін болатын деформациялардың өлшеулерінің жүзеге асыруды қамтиды. Ғимараттар мен құрылыстардың техникалық мониторинг! жүйесінің жалпы құрылымын 1-Суретке сәйкес ұсынуға болады.
- Ғимараттар мен құрылыстардың техникалық мониторингінің өзі ғимараттар мен құрылыстардың нақты техникалық жай-күйін бағалау, болып жатқан процестерді талдау және жағымсыз өзгерістердің үрдістерін уақтылы анықтау үшін тұрақты түрде белгілі бір бағдарлама бойынша жүргізілетін бақылау және бақылау жүйесі болып табылады.
- Бақылау ғимараттар мен құрылыстардың, жекелеген элементтердің, эсер ету түрлерінің нақты техникалық жай-күйін сипаттайтын параметрлерді анықтауды қамтамасыз ететін іс-шаралар жүйесі ретінде түсініледі.
- Бақылау жүйесі ғимараттар мен құрылыстардың нақты технпкалық жай-күйі туралы алынған мэліметтерді олардың сәйкестігін бағалау мақсатында белгіленген өлшемдермен жэне эсер ету нормаларымен салыстыру функциясын орындайды [3].
Ғимараттар мен құрылыстардың техникалық мониторингінің 4 кезеңі бар, олардың өзара байланысы 2-Суретте көрсетілген.
Өнеркэсіптік ғимараттар мен құрылыстардың техникалық жай-күйінің мониторинг! құрылыс қызметінің дербес бағыты болып табылады. Ол ғимараттар мен құрылыстардың пайдалану сенімділігін қамтамасыз етумен, қажетті жөндеу-қалпына келтіру жүмыстарын жүргізумен, сондай-ақ ғимараттар мен құрылыстарды қайта жаңарту жөніндегі жобалау құжаттамасын эзірлеумен байланысты мэселелер кешенін қамтиды.
Ресей мысалында ғимараттар мен құрылыстардың инженерлік жүйелерін мониторингтеу жэне басқарудың құрылымдық жүйесін (СМАЖ) енгізуді қарастыруға болады. Аталған жүйе 2012 жылдан бастап бірқатар өнеркэсіптік объектілерге енгізілген.
СМАЖ MEMCT P 22.1.12-2005 талаптарына сәйкес әзірленген және инженерлік- техникалық қамтамасыз ету жүйелеріне, негізінің жай-күйіне, ғимараттар мен құрылыстардың құрылыс конструкцияларына, технологиялық процестерге, инженерлік қорғау құрылыстарына Автоматты мониторинги жүзеге асыруға арналған. Бұдан басқа, төтенше жағдайлардың, оның ішінде террористік актілерден туындаған қатері мен туындауы туралы ақпаратты Төтенше жағдайлардың алдын алу мен оларды жоюдың бірыңғай мемлекеттік жүйесінің күнделікті басқару органдарына нақты уақыт режимінде беруді жүзеге асырады,- Т. сәйкес 4.9 MEMCT P 22.1.12-2005, СМАЖ әлеуетті қауіпті, аса қауіпті, техникалық күрделі және бірегей объектілерде міндетті түрде орнатылуға жатады [4].
ШАЖ қүрудың негізгі мақсаты халықтың денсаулығына, қоршаған табиғи ортаға зиян келтіруі мүмкін табиғи және техногендік сипаттағы төтенше жағдайлардың алдын алу, сондай-ақ аса ірі мөлшерде материалдық залал келтіру болып табылады.СМАЖ мониторингінің автоматтандырылған жүйесінің құрылымдық сүлбасы З-Суретте көрсетілген.
СМАЖ келесі артықшылықтарға ие:
- Бақылаудың бүзбайтын әдістеріне қарағанда бүл жүйе үздіксіз жүмыс істейді және нақты уақыт режимінде көтергіш конструкциялардың техникалық жай- күйінің параметрлерін бақылауға мүмкіндік береді.
- СМАЖ үздіксіз немесе берілген уақыт аралығымен, пайда болатын микротректер, материалдың деструкциялары түрінде ақаулардың пайда болу орнын диагностикалауға және қалдық ресурсшы конструкцияларды бағалауға қабілетті.
- СМАЖ қолдану көтергіш конструкциялардың жоспарлы жөндеуін кесте бойынша емес, олардың нақты техникалық жай-күйі бойынша тағайындауға мүмкіндік береді, бүл жөндеуаралық мерзімдерді үлғайтады және оларды пайдалану кезіндегі шығындарды қысқартады.
- Бүл жүйе конструкцияның нақты техникалық жай-күйін үздіксіз бағалайды, және диагностикаланатын параметрлерден асқан жағдайда оператордың жүмыс орнына хабарлама береді.
Жалпы жағдайда көрсетілген мониторинг жүйесі әртүрлі мақсаттағы датчиктер жиынтығын, датчиктерден деректерді жинау құрылғысын (тіркеушілерді) және деректерді жинау процесін басқаруға, оларды деректер базасында сақтауға, арнайы рәсімдер мен алгоритмдерді пайдалана отырып деректерді өңдеуге арналған бағдарламалар жиынтығын қамтиды.
- Қазақстанда ҚР ҚНжЕ 3.02-05-2010 ж негізінде осындай жүйелер әзірленуде, атап айтқанда - «Инвент - Автоматика» фирмасының ғимараттары мен имараттары мониторингінің автоматтандырылған жүйесі (Алматы қ.) [2]. Ол арналған:
- көтергіш конструкциялар жай-күйінің техникалық мониторинг! үшін ғана емес, тұтастай алғанда барлық құрылыстар үшін де;
- ғимараттар мен құрылыстарда тікелей ықтимал қауіпті объектілерде, ғимараттар мен құрылыстарда кез келген түрдегі жүктемелер мен әсерлердің ғимаратқа жэне конструкциясына эсер еткен кезде техникалық мониторинги жүзеге асыру үшін;
- байланыс арналары арқылы көтергіш конструкциялардың жай-күйі туралы ақпаратты осы объектілердің кезекші-диспетчерлік қызметіне беру үшін, нақты уақытта түрақсыздандыратын факторлардың салдарын бағалау, алдын алу жэне жою мақсатында, сондай-ақ ТЖ туындау болжамы мен фактісі туралы ақпаратты беру үшін.
Жүйенің ерекшелігі кешенді тәсіл - әртүрлі физикалық табиғаттың шамаларын бір уақытта өлшеу болып табылады. Датчиктер түрлерінің алуан түрлілігі оқиғаларды анықтаудың дұрыстығын арттырады, сондай-ақ датчиктердің бір түрін пайдаланатын жүйелермен салыстырғанда ғимараттың немесе құрылыстың жай-күйін дәл бағалауды қамтамасыз етеді.
Жүйенің артықшылығы оның ауқымдылығы мен бейімделуі болып табылады. Техникалық мониторинг параметрлеріне байланысты датчиктер іріктеледі, өлшеу желісі құрылады. Барлық деректер өңделетін, мұрағатталатын және қажетті параметрлер есептелетін серверге жіберіледі, содан кейін APMara жіберіледі.
Өнеркәсіптік ғимараттар мен құрылыстардың техникалық мониторингінің барлық белгілі жүйелері келесі датчиктер жинағына ие [5]:
- Көлбеу бүрышы датчигі ( Инклинометрлер, көлбеу датчигі);
- Кернеу мен деформацияны өлшеу датчигі ( Тензометрлер);
- Діріл өлшеу датчигі (Акселерометр);
- Жылжуды өлшеу датчигі (Экстензометр).
Құрылыс конструкцияларының техникалық мониторинг! идеясы жаңа болып табылмайды, өйткені міндеттер Қазақстанда да, шетелде де, атап айтқанда Ресейде де шешіледі. Жаңа болып кернеулер мен деформацияларды өлшеу деректерін өңдеуді орталықсыздандыру идеясы болып табылады. Мұндай қойылымда тапсырманы шешу үшін зақымдануларды анықтаудың тиімді алгоритмдерін және өзінің жедел жадында осындай шешімдерді орындауға қабілетті сенсорлық тораптарды әзірлеу қажет.
Белгілі жүйелер (MicrostrainInc., CrosbowTechnologyInc.) сенсорлық тораптар ақпаратты датчиктерден жинағанда және оны кейіннен өңдеу үшін орталық серверге бергенде «сенсорлық торап - орталық процессор» принципі бойынша конструкциялардың бүлінуін табуды орындайды. Серверде барлық есептеулер орындалады: датчиктерден алынған сигналдар бойынша өлшенетін шамалардың физикалық мәндерін анықтау; кернеудің, деформацияның өлшенген мәндерін талдау; конструкцияның әр түрлі орындарындағы тербеліс жиілігі; оларды жобалық мәндермен салыстыру (критериалды көрсеткіштермен); конструкцияны пайдаланудың барлық уақыты ішінде ағымдағы сенімділік көрсеткішін анықтау [5].
Нәтижелер және талқылау
Сандық технологиялар негізінде үзақ пайдаланылатын Өнеркәсіптік ғимараттар мен құрылыстардың техникалық мониторинг! жүйесіне талдау жасай отырып, автоматтандырылған жүйенің құрамына мынадай компоненттер кіруі тиіс деген қорытынды жасауға болады:
- бақылау құралдарының кешені ( датчиктер және өлшеу аспаптары);
- көп функциялы кабельдік жүйе;
- ақпарат беру желісі;
- ақпаратты жинау және өңдеу жүйесі.
Бақылау құралдары кешеніне кіру керек:
- сейсможаттаушылар;
- әр түрлі технологиялық параметрлердің аналогтық жэне (немесе) сандық бақылау датчиктері.
Көп функциялы кабельдік жүйеге:
- кабель конструкциялары;
- электр және әлсіз ток кабельдер;
коммутациялық құрылғылар (кростар, электр шкафтар).
- Ақпаратты жинау жэне өңдеу жүйесіне:
- енгізу-шығару серверлері;
- жергілікті жэне (немесе) жаһандық есептеу желілері;
- диспетчерлердің жүмыс станциялары;
- бағдарлама кешені.
Қорытынды
Осылайша, жоғарыда баяндалғанның негізінде Қазақстан климаттың, топырақтың ерекшеліктерін жэне дэл біздің еліміз үшін тэн басқа да факторларды ескеретін мемлекеттік деңгейде үзақ пайдаланылатын Өнеркэсіптік ғимараттар мен құрылыстарға техникалық мониторинг жүргізудің өзіндік автоматтандырылған жүйесін эзірлеуді қажет етеді деген қорытынды жасауға болады. Бұл жүйеде құрылыс материалдарының физикалық жэне химиялық қасиеттері, пайдалану шарттары, оларды бүзу жөніндегі зерттеулер деректері болуы тиіс. Бұдан басқа, ұзақ пайдаланылатын Өнеркэсіптік ғимараттар мен құрылыстардың техникалық мониторингінің автоматтандырылған жүйесінің дүрыс жэне тиімді жүмыс істеуі үшін қажетті шарт деректер базасын үнемі жаңарту, оған жаңа құрылыс материалдарын, өнеркэсіптік ғимараттарды пайдалануға қойылатын жаңа талаптарды енгізу болып табылады.
Әдебиет:
- Леденев В.В. Обследование и мониторинг строительных конструкций зданий и сооружений : учебное пособие / В.В. Леденев, В.П. Ярцев. - Тамбов: Изд-во ФГБОУВО «ТГТУ», 2017. - 252 с.
- Автоматизированная система мониторинга зданий и сооружений СНиП PK 3.02-05-2010 [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://satu.kz/p24241998-avtomatizirovannaya-sistema- monitoringa.html.
- Болдырев Г.Г., Епинин Е.С. Целесообразность применения автоматизированных систем мониторинга для оценки текущего состояния строительныхконструкций зданий и сооружений [Электронный ресурс] - Режим доступа:http://old.atomsro.ru/Magazine/22/files/assets/seo/page28.html.
- Живаев А. С. Мониторинг строительных конструкций. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Пенза, ПТУ АС, 2011. -178 с. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.dissercat.com/content/monitoring-stroitelnykh-konstruktsii.
- Boldyrev G.G., Zhivaev А.А. System for Static and Dynamic Monitoring and Ice Sport Arena. Proceed, of the 8th Intemat. Workshop on Stirictural Health Monitoring. Ed. Fu-Kuo, Stanford University, USA, 2011, pp. 378-385.