В последнее время все большую актуальность для арктических регионов приобретает проблема таяния вечной мерзлоты, растепления многолетнемерзлых грунтов, что весьма негативно сказывается на состоянии и безопасности расположенных на таких почвах объектов инфраструктуры: зданий, сооружений, автомобильных и железных дорог.
При постепенном таянии вечной мерзлоты разрушительные процессы на объектах инфраструктуры идут незаметно: глаз не в состоянии уловить начавшуюся деформацию с весьма незначительным, но уже далеко не безопасным отклонением деформаций этого объекта от конструктивно заложенной нормы. Решать проблему помогает нивелирование, то есть измерение вертикальных перемещений конструкций фундаментов зданий. Нивелирование проводится с определенной периодичностью: для нефтехранилищ на вечномерзлых грунтах — два раза в год, на объектах атомной и гидрогенерации энергии — три-четыре раза в год. Недостаточная периодичность нивелирования приводит к авариям. Достаточную для своевременного выявления начавшегося разрушения и предотвращения потенциальных аварий цикличность нивелирования позволяют обеспечить автоматизированные способы мониторинга с проведением измерений в режиме реального времени.
Принципиально новая отечественная система геодезического мониторинга
Российская компания «Монитрон» разработала автоматизированную систему геодезического мониторинга на базе цифровых гидростатических нивелиров собственного производства и передовых технологий анализа данных. Система «Монитрон» появилась в 2012 году, и с этого времени она постоянно совершенствуется.
Гидростатическое нивелирование основано на принципе сообщающихся сосудов, хорошо поддается автоматизации, позволяет постоянно либо в течение какого‑то промежутка времени отслеживать состояние объектов инфраструктуры — зданий и сооружений.
При создании автоматизированной системы геодезического мониторинга специалисты ООО «Монитрон» разработали и внедрили инновационную концепцию: система «Монитрон» — это не отдельная контрольно-измерительная аппаратура, а целый аппаратно-программный комплекс из трех частей, среди которых — разработанные и производимые в России, превосходящие западные аналоги датчики контроля вертикальных перемещений объектов инфраструктуры; цифровой двойник — наиболее прогрессивный метод расчета конструкций, позволяющий оценить запас прочности наблюдаемого объекта инфраструктуры (метод принят Главгосэкспертизой РФ для всех типов сооружений); система искусственного интеллекта Monitron AI, позволяющая постоянно анализировать результаты мониторинга состояния объектов инфраструктуры и сигнализирующая о начале в них деструктивных процессов.
Датчики гидростатического нивелира ДГЦ‑19, выпускаемые серийно, включены в Государственный реестр СИ. Их возможности: точность снятия показаний составляет ±0,1 мм при диапазоне измерений 100 мм; цикличность — один раз в минуту; температурный диапазон эксплуатации от –65 °C до +50 °C, и это особенно актуально для Арктической зоны РФ; степень защиты оболочки IP 66, в силу чего они пыленепроницаемы, а также защищены от сильного воздействия струи воды; маркировка взрывозащиты — 1Ex db IIС T6 Gb Х; базовый срок службы — 10 лет.
Ключевая инновация компании «Монитрон» — новый стек технологий и разработка оптико-электронной системы детекции уровня жидкости. Это значительно (в 5 раз!) снизило стоимость датчика по сравнению с зарубежными аналогами. В этих аналогах используются сложные электромеханические сенсоры, струнные динамометры и измерители давления.
Поистине прорывным решением в области создания систем гидростатического нивелирования стало уменьшение нижней границы температурного диапазона эксплуатации, позволяющее использовать гидронивелиры «Монитрон» на всей территории нашей страны, в том числе на Севере и в Арктической зоне РФ. Можно сказать, что разработанная ООО «Монитрон» система гидростатического нивелирования идеально подходит для использования в Арктике.
Система «Монитрон» и оптическая геодезическая съемка
Инновационность системы «Монитрон» заключается и в том, что, в отличие от стандартной оптической геодезической съемки, предполагающей от одного до семи измерений в неделю, система «Монитрон» производит их более 10 тыс. для каждой точки наблюдений. Уникальные наукоемкие инженерно-технологические решения, позволяющие анализировать результаты геодезического мониторинга, дают возможность учесть все виды вертикальных перемещений объектов инфраструктуры, предсказать поведение сооружений с высочайшей точностью и заранее сигнализировать о начале развития деструктивных процессов.
Следует подчеркнуть, что система геодезического мониторинга «Монитрон» обеспечивает непрерывный контроль деформаций зданий и сооружений, в силу чего ее использование просто жизненно необходимо промышленным предприятиям, предприятиям топливно-энергетического комплекса, где критически важны надежность и точность геодезического мониторинга (объекты повышенного внимания — нефтехранилища, резервуары для хранения нефтепродуктов).
Как работает система геодезического мониторинга «Монитрон»?
Данные, получаемые с помощью датчиков ДГЦ‑19, передаются в информационно-диагностическую систему (ИДС) «Монитрон», представляющую собой отечественное облачное программное решение, доступ к которому осуществляется через стандартный интернет-браузер на портале monitron.ru.
Мониторинг можно вести с любого компьютера без установки дополнительного программного обеспечения, сеть Интернет позволяет подключать к геодезическому мониторингу любое необходимое количество специалистов вне зависимости от их места нахождения.
Для работы в поле предусмотрена поддержка мобильных платформ на базе Android и iOS. Данные доступны в режиме реального времени. Есть сервис тревожных оповещений (СМС, электронная почта). При необходимости, вызванной отсутствием Интернета или требованиями информационной безопасности, ИДС «Монитрон» можно установить в локальной вычислительной сети предприятия. Система геодезического мониторинга «Монитрон» позволяет без участия персонала в режиме реального времени осуществлять круглосуточный ежеминутный контроль состояния объектов инфраструктуры — зданий и сооружений.
Условия использования системы «Монитрон»
Гидростатическими нивелирами «Монитрон» можно пользоваться на открытом воздухе и внутри помещений. Эти нивелиры можно устанавливать в подвалах и на первых этажах жилых зданий гражданского и промышленного назначения, на потернах плотин, в транспортных тоннелях и коммуникационных коллекторах, на пролетных строениях и устоях мостов, морских платформах, объектах обращения с радиоактивными отходами, ростверках изотермических резервуаров и на целом ряде других объектов инфраструктуры различных типов.
Активно внедрять автоматизированное гидростатическое нивелирование в нашей стране достаточно долго не позволяли высокая стоимость зарубежного оборудования, его неприспособленность к российским природно-климатическим условиям, сложность поддержки специфических информационных технологий для организации работы такой системы. Российская система гидростатического нивелирования «Монитрон» полностью снимает все эти барьеры.
Области применения системы геодезического мониторинга обширны: строительство и эксплуатация объектов инфраструктуры; промышленные предприятия; предприятия и инфраструктурные объекты нефтегазовой сферы (в том числе нефте- и газодобычи), горнорудного комплекса и энергетики; метрополитены и другие типы транспортных тоннельных сооружений; гидротехнические сооружения.
Система геодезического мониторинга «Монитрон» с 2012 года была успешно применена на десятках объектов. Показательно, что она очень хорошо зарекомендовала себя и в процессе использования при строительстве объектов Московского метрополитена в условиях плотной городской застройки, при контроле состояния других объектов с повышенным уровнем ответственности, объектов в Арктической зоне РФ.
