| Инд. авторы: | Золотухин Е.П., Кузьменко А.П., Нескородев В.Д., Комаров А.В., Сабуров В.С., Короленко Д.Б. |
| Заглавие: | Структура базового программно-технического комплекса системы сейсмометрического мониторинга технического состояния зданий и сооружений |
| Библ. ссылка: | Золотухин Е.П., Кузьменко А.П., Нескородев В.Д., Комаров А.В., Сабуров В.С., Короленко Д.Б. Структура базового программно-технического комплекса системы сейсмометрического мониторинга технического состояния зданий и сооружений // Сейсмические приборы. - 2017. - Т.53. - № 2. - С.23-36. - ISSN 0131-6230. - EISSN 2312-6965. |
| Внешние системы: | DOI: 10.21455/si2017.2-2; РИНЦ: 29293330; |
| Реферат: | eng: The purpose of this study is to develop a draft structure of a basic software and hardware complex for a building and structure seismic monitoring system which is recommended for serial production. To achieve this, the authors used modern methods and principles of software and technical systems design. The methodological basis of this system is the promising engineering-seismometric method. This method uses registration of spatial vibrations of an object under the influence of a microseismic background of natural and technogenic origin. The dynamic and elastic characteristics of a construction's structure are calculated by the detected oscillations, which allow evaluating its technical condition. As a result of these studies, the authors defined main technical and functional requirements, which the monitoring system should provide for a wide range of applications. They proposed for a discussion a three-level structure of a modular system for technical conditions monitoring. This structure will allow creating an extensible open system which can easily increase a number of measuring channels by increasing a number of standard plug-in modules. In addition, the system is capable of recording seismic events (earthquakes) as well as providing seismometric monitoring. To represent the main processes and the structure of the proposed basic system complex, the authors have developed a functional model of the system, while working with the most complete set of functions. The developed model is based on a data flow diagram describing the processes of collecting, processing, storing, analyzing and representing seismometric monitoring data. The article briefly describes the functionality of the proposed complex. The input data of the complex are the oscillations of the structure recorded at observation points using three-component geophones. The seismic signal recorder performs data collection, amplification, digitization and transmission to the server. The server registers either seismic events followed by an assessment of the impact on the construction, or performs a planned recording of microseismic oscillations to monitor the technical condition of the facility, storing the vibration data to the appropriate files. In case of an earthquake registration, the system notifies the responsible personnel. The data processing program uses recorded microseismic oscillations and calculates the statistical parameters of the oscillations and complex transfer functions, according to the spectra of which the operator manually detects the values of the natural frequencies. The data analysis program evaluates the elastic characteristics using a number of natural frequencies and a mathematical design model of the structure's oscillations. Based on the analysis of the changes in obtained dynamic and elastic characteristics, taking into account the influence of external factors the program generates information for monitoring of the structure's technical condition. These results, as well as the data of the seismic event impact assessment are the output of the system. rus: Задачей данного исследования является разработка проекта структуры базового программно-технического комплекса (ПТК) системы сейсмометрического мониторинга зданий и сооружений, рекомендуемого к серийному выпуску. Для этого в работе авторы использовали современные методы и принципы проектирования программных и технических систем. Методологической основой данной системы является инженерно-сейсмометрический метод. В основе этого метода лежит регистрация пространственных колебаний объекта под воздействием микросейсмического фона естественного и техногенного происхождения. Затем по колебаниям определяют динамические и упругие характеристики конструкции сооружения, позволяющие оценивать его техническое состояние. В результате проведенных исследований авторы сформулировали основные технические и функциональные требования, которые должна выполнять система мониторинга для широкого применения. Предложена для обсуждения трёхуровневая структура модульной системы мониторинга технического состояния. Эта структура позволяет создать расширяемую открытую систему, в которой за счет увеличения числа подключаемых стандартных модулей можно легко наращивать количество измерительных каналов. Кроме этого система способна регистрировать как сейсмические события - землетрясения, так и выполнять сейсмометрический мониторинг по микросейсмам. Для представления основных процессов и структуры предлагаемого базового комплекса системы при его работе в наиболее полном объеме функций авторы разработали функциональную модель системы. Модель выполнена на основе диаграммы потоков данных, описывающей процессы сбора, обработки, хранения, анализа и представления данных сейсмомониторинга. Кратко описан процесс функционирования предлагаемого комплекса. Входными данными комплекса являются колебания сооружения, регистрируемые в пунктах наблюдения с помощью трехкомпонентных сейсмоприемников. Далее регистратор сейсмических сигналов выполняет их сбор, усиление, оцифровку и передачу на сервер. Сервер осуществляет либо регистрацию сейсмических событий с последующей оценкой их воздействия на конструкцию, либо плановую регистрацию микросейсмических колебаний для мониторинга технического состояния сооружения с записью данных колебаний в соответствующие файлы. В случае регистрации землетрясения система оповещает ответственный персонал. По регистрационным записям микросейсмических колебаний программа обработки данных вычисляет статистические параметры колебаний и комплексные передаточные функции, по спектрам которых оператор вручную выделяет значения собственных частот. Программа анализа данных сейсмомониторинга осуществляет оценку упругих характеристик по ряду собственных частот с помощью математической расчетной модели колебаний сооружения. На основе анализа изменения полученных динамических и упругих характеристик с учетом влияния факторов внешних воздействий программа формирует информацию для контроля технического состояния сооружения. Эти результаты, как и данные оценки воздействия события на сооружение, являются выходными данными системы. |
| Ключевые слова: | monitoring of buildings and structures; program-technical complex; dynamic characteristics; seismometric monitoring; измерение микросейсмических сигналов; программно-технический комплекс; динамические характеристики; сейсмометрический мониторинг зданий и сооружений; measuring microseismic vibrations; |
| Издано: | 2017 |
| Физ. характеристика: | с.23-36 |
| Цитирование: | 1. Антоновская Г.Н., Капустян Н.К., Рогожин Е.А. Сейсмический мониторинг промышленных объектов: проблемы и пути решения // Сейсмические приборы. 2015. Т. 51, № 1. С.5-15. 2. Воробьева Д.Б., Золотухин Е.П. Сейсмометрический способ мониторинга технического состояния зданий и/или сооружений: Патент на изобретение RU 2515130 C1. Приоритет от 23.10.2012 г., опубл. 10.05.2014 г. Бюл. 13. 3. Гамзатов Т.Г., Саидов М.А., Баксараев А.М., Капустян Н.К., Антоновская Г.Н. Инновационная сейсмологическая система мониторинга плотин ГЭС в Дагестане // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2014. № 5. С.28-31. 4. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния / Межгосударственная научно-техническая комиссия по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (МНТКС). М.: Стандартинформ, 2012. 95 с. 5. ГОСТ Р 22.1.12-2005. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования (с учетом Изменения № 1): Госстандарт России. М.: Стандартинформ, 2005. 25 с. 6. Довгань В.И. Проект системы сейсмомониторинга Токтогульской ГЭС // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2006. Т. 6, № 3. С.43-47. 7. Дорофеев В.М., Дузинкевич М.С., Назьмов Н.В., Лысов Д.А. Опыт проектирования стационарных автоматизированных станций мониторинга технического состояния высотных зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2007. № 5. С.32-34. 8. Золотухин Е.П., Кузьменко А.П. Система контроля динамических характеристик плотин гидроэлектростанций по микросейсмическим колебаниям // Проблемы информатики. 2009. № 3. С.24-33. 9. Золотухин Е.П., Кузьменко А.П., Сабуров В.С., Короленко Д.Б., Нескородев В.Д. Сейсмометрический мониторинг технического состояния несущих строительных конструкций зданий и сооружений по динамическим характеристикам // Вычислительные технологии. 2014. Т. 18. С.29-36. 10. Капустян Н.К., Антоновская Г.Н., Климов А.Н. Высотные здания: опыт мониторинга и пути его использования при проектировании // Жилищное строительство. 2013. № 11. С.1-7. 11. Короленко Д.Б. Модель информационной системы сейсмометрического мониторинга для контроля технического состояния плотин ГЭС // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2014. Т. 12, № 3. С.78-85. 12. Кузьменко А.П., Сабуров В.С. Идентификация форм собственных колебаний при сейсмометрическом обследовании и мониторинге плотин ГЭС // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2014. Т. 274. С.22-41. 13. Кузьменко А.П., Воробьева Д.Б., Кузьмин Н.Г. Контроль динамических характеристик с помощью системы регистрации землетрясений и мониторинга технического состояния плотины Красноярской ГЭС // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2012. Т. 266. С. 10-21. 14. Кузьменко А.П., Сабуров В.С., Короленко Д.Б., Кузьмин Н.Г. Контроль уровня вибраций плотины красноярской ГЭС по данным системы мониторинга // Известия ВНИИГ им. Веденеева. 2015. Т. 275. С.24-32. 15. Остроумов Б.В. Увеличение общего демпфирования высотных сооружений при установке на них динамических гасителей колебаний с затуханием // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2005. № 9. С.22-24. 16. Патрикеев А.В. Система динамического мониторинга инженерного сооружения как ключевой элемент его технической безопасности // Инженерные изыскания и обследование зданий. Специальное строительство. 2014. № 3. С.133-140. 17. Рогожин Е.А., Капустян Н.К., Антоновская Г.Н. Новая система сейсмического мониторинга гидротехнических сооружений // Наука и технологические разработки. 2016. Т. 95, № 3. С.25-30. (Тематический выпуск “Импортозамещение в геофизике. Ч. 1. Технологии мониторинга и разведки”). DOI: 10.21455/std2016.3-3. 18. Сабуров В.С., Кузьменко А.П. Обследование зданий повышенной этажности. Инженерно-сейсмометрический метод // Saarbrucken, Germany: LAMBERT Academic Publishing, 2013. 175 с. 19. Храпков А.А., Егоров А.Ю., Злобин Д.Н., Никифоров А.А., Скоморовская Е.Я., Харитонов М.Е. О новых возможностях автоматизированной системы сейсмометрического контроля Бурейской ГЭС // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2012. Т. 266. С.3-11. 20. Darbre G.R., Proulx J. Short communication continuous ambient-vibration monitoring of the arch dam of Mauvoisin // Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 2002. V. 31. P.475-480. 21. Okuma N., Ikeda K., Mazda T., Kanazawa K., Nagata S. Structural Monitoring Test For An Aged Large Arch Dam Based On Ambient Vibration Measurement [Electronic resource] // Proceedings of the Fifthteenth World Conference on Earthquake Engineering (15 WCEE) (Lisbon, Portugal, Sept. 24-28, 2012). URL: http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/WCEE2012_0217.pdf. 22. Oliveira S., Espada M., Câmara R. Long-term dynamic monitoring of arch dams. The case of Cabril dam, Portugal [Electronic resource] // Proceedings of the Fifthteenth World Conference on Earthquake Engineering (15 WCEE) (Lisbon, Portugal, Sept. 24-28, 2012). URL: http://www.iitk.ac.in/ nicee/wcee/article/WCEE2012_3488.pdf. |
