28 сентября 2021
Автор: Сухов Илья Вячеславович
СОДЕРЖАНИЕ: подробно описан пилот проект системы мониторинга горизонтальных и вертикальных перемещений стен камер шлюзов с презентацией и техническим отчетом
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: безопасность эксплуатации гидросооружений, автоматизированные системы деформационного мониторинга.
Цель работы:
подтвердить возможность применения автоматизированной технологии наблюдений (мониторинг) за состоянием стенок шлюзовых камер
геодезическими методами, с применением высокоточных электронных тахеометров автоматов
Задачи:
- Опробовать применение автоматизированной системы мониторинга на реальном объекте.
- Определить чувствительность фиксации перемещений стен камер шлюзов данной системы в реальных условиях.
- Опробовать работу системы по наблюдению за контрольными точками в долгосрочный период.
- Опробовать работу системы по определению трехмерных перемещений контрольных точек в моменты шлюзования.
- Подтвердить полученные результаты дополнительными наблюдениями при помощи различных датчиков и методов наблюдений.
- Получить практический опыт по настройке системы под конкретные условия
- работы и задачи.
Состав системы
1. Электронный тахеометр-автомат ТМ 30 с характеристиками:
- Измерение углов: σ = 1.0“ (Hz, V)
- Измерение линий: σ = 0.6mm + 1ppm
- Дальность: >10’000m
- Автонаведение на цель: до 3000м
- Точность ATR 1 “
2. Датчики углов наклона Nivel с характеристиками:
- Диапазон: А +/- 1.51 мрад (5’ 30”), В +/- 2.51 мрад (9’ 30”), С +/- 3.00 мрад (11’)
- Точность: А ±1,05” (0,5 мм/100м), В ±3,15” (1,5 мм/100м), С ±10,05” (5,0 мм/100м)
3. Визирные цели GMP104
4. Управляющая программа GeoMos
5. Каналы связи и инфраструктура
 |
 |
 |
 |
 |
Конфигурация и настройка системы
Задание системы координат - плоская, локальная.
Контрольные точки объединены в группы и профили. Для групп назначается период наблюдений для профилей задается направление определяемых смещений.
- В проекте две группы 30 й и 31 й шлюзы
- Определение смещений в трех направлениях вдоль оси шлюза, перпендикулярно оси и по высоте
- Тахеометр устанавливался в начале рабочего дня в конце снимался
- Период наблюдений контрольных точек в группе составлял 5 минут
- Период наблюдений контрольных точек в группе составлял 5 минут
Стабильность положения электронного тахеометра контролировалась методом обратной засечки по четырем опорным точкам
- Создана группа «Обратная засечка»
- Период переопределения координат каждые 40 минут
- Программа позволяет контрольные точки определять от последних координат станции, что дает возможность учитывать возможные смещения пилона
Определение кренов стенок при помощи датчиков углов наклона
- Датчики фиксируют наклон стенок в двух направлениях вдоль и перпендикулярно оси шлюза
- Фиксация наклона каждую минуту
- Фиксация температуры датчика каждую минуту
-
sqrt((X30_21 - X30_22)2 +(Y_30 21-Y 30_22)2)
Виртуальные датчики расчет изменения заданного параметра по формуле
- Созданы виртуальные датчики расстояний для каждой пары точек на противоположных стенках камеры. Расчет по данным тахеометра
- Созданы виртуальные датчики для определения горизонтальных смещений контрольных точек по данным Nivel
- Расстояния определялись каждые 5 мнут. Смещения по данным Nivel каждые 2 минуты
- 20.000*tan(Nivel_X_15- 0/0008))*1000
Визуализация в модуле GeoMos Analyzer
- Создание графиков, диаграмм таблиц для анализа результатов
- Сохранение в SQL базе данных для анализа во внешнем профессиональном ПО
Выводы и рекомендации
1. Система мониторинга горизонтальных и вертикальных перемещений стен камер шлюзов, основанная на высокоточных тахеометрах автоматах позволяет фиксировать относительные пространственные перемещения контрольных точек на уровне (с чувствительностью) 1 мм и меньше.
- для достижения указанных результатов за длительный период наблюдений необходимо обеспечить точное периодическое переопределение координат тахеометра, что подразумевает организацию стабильной опорной геодезической сети.
- подтверждено, что для обеспечения наилучших результатов необходимо для переопределения координат тахеометра использовать метод линейной засечки.
- наполнение или опорожнение одного шлюза, сказывается на движении элементов соседнего шлюза, что существенно затрудняет оценку результатов и наглядность представления в виде графиков
2. Изменения трехмерного положения контрольных точек в моменты шлюзования при помощи высокоточного электронного тахеометра определяются достаточно надежно.
- опытным путем для конкретных условий проведения эксперимента и расположения оборудования установлено, что наилучшие результаты получаются при удалении контрольных точек от тахеометра не более 170 180 метров
- Система надежно фиксировала плановые перемещения в моменты шлюзования в пределах 4 5 мм, высотные перемещения составили 2мм.
3. Высокоточный электронный тахеометр автомат с точностью дальномерной части 0,6 мм и угловой точностью 1” или 0,5” позволяет достаточно надежно определять расстояния (динамику изменений расстояний) между стенками
- динамика изменения собственно расстояний между контрольными точками на противоположных стенках шлюза определяется надежнее, чем трехмерные смещения каждой контрольной точки в отдельности
4. Подтвердилась возможность фиксировать изменение горизонтальных смещений стенок секций шлюзов с использованием высокоточных датчиков наклона Nivel
- Направление кренов в продольном и поперечном направлении в моменты шлюзования, а также вычисленные значения горизонтальных поперечных смешений полностью совпадают с данными от тахеометров
- Данные от датчиков являются достаточно объективными и наглядными, поскольку лишены влияния человеческого фактора, в отличие от данных полученных тахеометром. Датчики работают полностью в автоматическом режиме, имеют высокую чувствительность и отражают все изменения 24 часа в сутки.
Опыт применения автоматизированных систем мониторинга на ГТС (кликните по фото, чтобы увеличить)
 |
 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
|
Красноярская ГЭС. Система геодезического мониторинга мостовых переходов
Саяно-Шушенская ГЭС.
- 3 спутниковых базовых станций ГЛОНАСС /GPS
- 7 мониторинговых приемников ГЛОНАСС /GPS на гребне
- ПО Spider, GeoMos , Sentris
- Центр управления и вычислений (сервер)
- Каналы связи и инфраструктура
АСДМ МАРХИ
Мониторинг перекрестно стержневых конструкций покрытия машинного зала Саяно-Шушенской ГЭС
Состав системы
- Центральный пульт (сервер) 1 шт.
- Тахеометра Leica TM50 1" 3 шт
- Призмы ПВО 12 шт.
- Призмы Монитор 165 шт.
- Сейсмокомплекс Zet048C-GNSS-6 2 шт.
- GNSS антенны 2 шт.
- Коммуникации и инфраструктура
- АРМ « Sentris Viewer »
Технический отчет, брошюра (pdf)