RU2413193C2 - Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation - Google Patents

Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2413193C2
RU2413193C2 RU2009110986/28A RU2009110986A RU2413193C2 RU 2413193 C2 RU2413193 C2 RU 2413193C2 RU 2009110986/28 A RU2009110986/28 A RU 2009110986/28A RU 2009110986 A RU2009110986 A RU 2009110986A RU 2413193 C2 RU2413193 C2 RU 2413193C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
building
structures
measuring
measurement
Prior art date
Application number
RU2009110986/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009110986A (en
Inventor
Олег Сергеевич Волков (RU)
Олег Сергеевич Волков
Владимир Иванович Клецин (RU)
Владимир Иванович Клецин
Original Assignee
Олег Сергеевич Волков
Владимир Иванович Клецин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Сергеевич Волков, Владимир Иванович Клецин filed Critical Олег Сергеевич Волков
Priority to RU2009110986/28A priority Critical patent/RU2413193C2/en
Publication of RU2009110986A publication Critical patent/RU2009110986A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2413193C2 publication Critical patent/RU2413193C2/en

Links

Landscapes

  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: method consists in creation of computer model of structure, model of loads and actions at it, calculation of characteristics of bearing structures to form matrix of border values of these characteristics and definition of categories of building state and indices of variation of condition of bearing structures and points of bearing structures, which are critical for safety of structure. At the same time measurements are carried out with the help of sensors installed in critical points, integral characteristics of bearing structures, data of sensors is collected and processed, and measured integral characteristics are compared with elements of matrix of border values of these characteristics. Results of comparison are used to categorise condition of structure, and means of display are used to display information on current category of structure condition, in case critical deterioration of structure bearing elements safety condition occurs, information is transmitted to users along communication channels. At the same time periodical inspection and tuning of system are carried out with the help of continuous loading unit installed in critical point and producing signal of loading and polling of system sensors, and produced information is processed. As values of integral characteristics of bearing elements change, matrix of border values of integral characteristics of building/structure state is corrected. System comprises at least one loading unit of continuous action, producing loading signal of intentionally specified form and/or frequency, unit of determination of own frequencies of oscillations, unit of measurement of accelerations of oscillations, unit of measurement of oscillations amplitudes, unit of measurement of oscillations speeds, unit of measurement of inclinations, unit of flexures measurement, unit of stresses measurement, unit of measurement of loads, unit of measurement of absolute and uneven subsidence, unit of measurement of geodesic parameters, unit of processing and output information, unit of output information grading intended to categorise level of safety of building/structure, unit of measurement of ground waters measurement, unit of moisture measurement, unit of moisture metres, unit of temperature measurement, unit of information transfer to consumers, at least one source of uninterrupted power supply and unit of inbuilt monitoring of system and its elements serviceability, besides, all specified units are connected to buses of data transfer, control buses and supply buses.
EFFECT: increased certainty of warning to public on possibility of emergency situations in buildings, structures, and their prevention due to timely detection, annunciation and response.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизированных систем мониторинга безопасности несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений, а также зон вероятных природных чрезвычайных ситуаций. Изобретение может быть преимущественно использовано при создании, эксплуатации автоматизированных систем мониторинга особо опасных, технически сложных и уникальных объектов, а также зданий и сооружений, находящихся в зонах вероятной природной чрезвычайной ситуации, с целью определения безопасного состояния несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений, оперативного оповещения об изменении их состояния и предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций.The invention relates to the field of automated safety monitoring systems for load-bearing structures, structural elements of buildings and structures, as well as areas of likely natural emergency situations. The invention can be mainly used in the creation, operation of automated monitoring systems for especially dangerous, technically complex and unique objects, as well as buildings and structures located in areas of likely natural emergency, in order to determine the safe state of load-bearing structures, structural elements of buildings and structures, operational alerts about changes in their condition and warnings of emergencies.

Известен способ определения устойчивости зданий и сооружений (патент РФ на изобретение №2245531), 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.A known method for determining the stability of buildings and structures (RF patent for the invention No. 2245531), including the excitation of vibrations of the test object at natural frequencies by exposure to it a sequence of shock pulses of small amplitude, measuring vibrations using sensors installed on the object, determining the dynamic characteristics of the object, experimental determination of values surface strength and / or bulk strength, and / or reinforcement parameters of structural elements of the object, and / or settlement, and / or shear and / or roll of the object, and / or the depth of the foundation, and / or its surface strength, and / or its bulk strength, and / or the period of natural vibrations of the soil under the object, and / or around it, measured at least according to the first tone of vibrations, and / or the logarithmic decrement of their attenuation, and / or the level of groundwater, comparison of the obtained experimental values with the data of theoretical models calculated for a given construction of an object and materials of manufacture, and determination of the stability of buildings and structures by the expert method GOVERNMENTAL estimates.

Возможности способа ограничиваются контролем параметров, позволяющих оценивать изменение прочности несущих конструкций, а также необходимостью привлечения экспертов для оценки. Способ не обеспечивает связь оценок изменения прочности с опасностью аварий и ЧС в режиме реального времени и не может быть использован в системе предупреждения аварий и ЧС.The capabilities of the method are limited by the control of parameters allowing to evaluate the change in the strength of the supporting structures, as well as the need to attract experts for evaluation. The method does not provide a link between estimates of strength changes with the danger of accidents and emergencies in real time and cannot be used in the accident and emergency prevention system.

Также известен способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений (патент РФ на изобретение №2247958), 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.Also known is a method for remote monitoring and diagnostics of the state of structures and engineering structures (RF patent for the invention No. 227958), characterized by the use of computers as a point of control and information processing. According to the method, a software survey of sensors (measuring transducers) installed in the places of structural diagnostics is carried out, the obtained information is converted, digitized and transmitted to a control point, where the signals are recorded and compared with pre-recorded values, which are used as the data of metrological certification carried out before operation, and the deviation of the received signals is judged on the presence of changes in the controlled parameters. The method allows for constant monitoring of the state of the structure and at any time to obtain information about its condition.

Оценка по данным метрологической аттестации не позволяет судить о степени опасности изменений контролируемых параметров. Возможности способа ограничиваются контролем параметров, позволяющих судить об изменении надежности несущих конструкций. Способ не обеспечивает возможности использования в системе предупреждения аварий и ЧС в режиме реального времени. К недостаткам данного способа следует отнести необходимость осуществления запроса информации с целью ее вывода на носитель.Assessment according to metrological certification does not allow to judge the degree of danger of changes in controlled parameters. The capabilities of the method are limited to control parameters that allow you to judge the change in the reliability of the supporting structures. The method does not provide the possibility of using the real-time emergency and emergency warning system in the system. The disadvantages of this method include the need for a request for information in order to display it on a medium.

Известен также способ контроля состояния элементов строительных конструкций (патент РФ №2327105), принятый за прототип, основанный на осуществлении опроса датчиков, установленных в местах диагностирования конструкции, преобразовании полученной с датчиков информации и ее передаче на пункт контроля, который выполнен в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученной информации с заранее введенными в память компьютера фиксированными величинами, формировании условного изображения контролируемого объекта, повторяющего его конструкцию. При этом на условном изображении объекта в местах, соответствующих реальному расположению датчиков, размещают цветные метки-индикаторы, выводят упомянутое изображение с метками-индикаторами на экран компьютера, обеспечивая постоянную связь упомянутых меток-индикаторов с датчиками, а в качестве фиксированной величины для каждого датчика используют полученное путем предварительных расчетов предельное допустимое значение измеряемого параметра. 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 цвету индикаторов судят об исправности датчиков и состоянии конструкции.There is also known a method of monitoring the state of elements of building structures (RF patent No. 23237105), adopted as a prototype, based on the survey of sensors installed in the places of diagnosis of the structure, the conversion of information received from the sensors and its transmission to the control point, which is made in the form of a computer with software providing, where registration and comparison of the received information with fixed values previously entered into the computer’s memory is carried out; object that repeats its design. At the same time, on the conditional image of the object in places corresponding to the actual location of the sensors, color indicator labels are placed, the aforementioned image with indicator labels is displayed on a computer screen, providing a constant connection of the said indicator labels with sensors, and use as a fixed value for each sensor the maximum allowable value of the measured parameter obtained by preliminary calculations. The results of the survey of sensors and the results of comparing the last information received from them are reflected in real time through the color of the indicator marks and its change in the conditional image of the object. The color of the indicators judges the health of the sensors and the condition of the structure.

Недостатком данного способа является 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.The disadvantage of this method is the low probability of identifying pre-emergency and emergency situations due to the inability to recalculate the maximum permissible values of the measured parameters due to aging of structures and the influence of external physical factors.

Возможности способа ограничиваются контролем величин, позволяющих оценивать изменение состояния элементов строительных конструкций. Способ не обеспечивает оценку степени опасности изменения значений измеряемых параметров с опасностью аварий и ЧС в режиме реального времени и не может быть использован в системе предупреждения аварий, ЧС.The capabilities of the method are limited to control values that allow you to evaluate the state change of the elements of building structures. The method does not provide an assessment of the degree of danger of changes in the values of the measured parameters with the danger of accidents and emergencies in real time and cannot be used in the emergency warning system, emergency.

Известно устройство контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения (патент РФ №2327105), содержащее пункт контроля, характеризующийся использованием компьютера, измерительные преобразователи, размещенные в местах диагностирования конструкции, связанный с ними блок предварительной обработки сигналов, включающий плату аналого-цифрового преобразователя, и средства связи блока предварительной обработки сигналов с упомянутым компьютером, выполненным с возможностью опроса измерительных преобразователей, приема и регистрации сигналов, содержащих измерительную информацию, и с возможностью сравнения упомянутой информации с заранее внесенными в его память фиксированными величинами, снабженное средствами наглядного представления информации, включающими выведенное на экран компьютера условное изображение контролируемой конструкции и цветные метки-индикаторы, размещенные на упомянутом изображении в соответствии с размещением измерительных преобразователей и выполненные с возможностью отражения в реальном времени посредством своего цвета и его изменения исправности соответствующего измерительного преобразователя и результатов сравнения последней принятой с него информации, при этом компьютер выполнен с возможностью одновременного со сменой цвета метки-индикатора вывода на экран дополнительных сведений о типе и исполнении элемента конструкции, на котором размещен соответствующий упомянутой метке-индикатору измерительный преобразователь.A device for monitoring the state of the structure of a building or civil engineering construction (RF patent No. 2237105), containing a control point characterized by the use of a computer, measuring transducers located in the places of diagnosis of the structure, an associated signal preprocessing unit, including an analog-to-digital converter board, and communication means of the signal preprocessing unit with said computer, configured to interrogate measuring transducers, etc. receiving and recording signals containing measuring information, and with the possibility of comparing said information with fixed values previously stored in its memory, equipped with means for visual presentation of information, including a conditional image of a controllable design displayed on a computer screen and color indicator marks placed on the said image in in accordance with the placement of the measuring transducers and made with the possibility of reflection in real time through its color as well as its changes in the serviceability of the corresponding measuring transducer and the results of comparing the last information received from it, while the computer is configured to simultaneously display additional information about the type and design element on the screen with the color of the indicator mark on which the corresponding indicator label is located measuring transducer.

Также известна, принятая за прототип, система мониторинга технического состояния зданий и сооружений (патент РФ на полезную модель №66525), содержащая блок ударного устройства, блок вибродатчиков, блок обработки и выходной информации, блок измерения ускорений колебаний объекта, и/или блок измерения скоростей колебаний объекта, и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта, и/или блок измерения наклонов, и/или блок измерения прогибов, и/или блок измерения напряжений, и/или блок измерения нагрузок, и/или блок измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или блок контроля трещин, стыков и швов, и/или блок измерения геодезических параметров, и блок градации выходной информации.Also known, adopted for the prototype, is a system for monitoring the technical condition of buildings and structures (RF patent for utility model No. 66525), comprising a shock device unit, a vibration sensor unit, a processing and output information unit, an object vibration acceleration measuring unit, and / or a speed measuring unit object vibrations, and / or a unit for measuring amplitudes of object vibrations, and / or a slope measuring unit, and / or a deflection measuring unit, and / or a stress measuring unit, and / or a load measuring unit, and / or an absolute and unequal measuring unit molecular precipitation, and / or control unit of cracks, joints and seams, and / or block geodetic measuring parameters and gradation output information block.

Недостатком этой системы является отсутствие возможности непрерывного функционирования, отсутствие возможности прямого измерения собственных частот колебаний несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений, отсутствие возможности учета важных климатических факторов, влияющих на состояние безопасности несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений - температуры, влажности, уровня грунтовых вод, отсутствие возможности мониторинга и отображения данных об изменении состояния несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений в режиме реального времени, отсутствие блока передачи информации внешним потребителям через информационные сети и/или каналы связи, осуществление посредством блока ударного устройства только импульсного (ударного) динамического воздействия на конструктивные элементы.The disadvantage of this system is the lack of the possibility of continuous operation, the lack of the ability to directly measure the natural vibration frequencies of the supporting structures, structural elements of buildings and structures, the lack of the ability to take into account important climatic factors affecting the safety state of the supporting structures, structural elements of buildings and structures - temperature, humidity, level groundwater, lack of monitoring and display of data on changes in the state of load-bearing structures , structural elements of buildings and structures in real time, the lack of a block for transmitting information to external consumers through information networks and / or communication channels, the implementation by means of a block of a shock device only impulsive (shock) dynamic effects on structural elements.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в достоверном предупреждении органов управления о возможности наступления аварийных, чрезвычайных ситуаций и их предотвращении за счет своевременного выявления, оповещения и реагирования.The technical result of the claimed invention is to reliably warn management bodies about the possibility of emergency, emergency situations and their prevention due to timely detection, warning and response.

В процессе эксплуатации здания и сооружения подвергаются воздействию различных факторов, под воздействием которых они изнашиваются, а несущие элементы теряют свою несущую способность. К таким факторам относятся сейсмические воздействия и вибрационные нагрузки, воздействия промышленных установок, наземного и подземного транспорта, периодические изменения температуры и влажности окружающей среды и самих несущих конструкций, движение атмосферного воздуха и подземных вод. От постоянного или периодического воздействия таких нагрузок в зданиях (сооружениях) накапливаются и напряжения и деформации, которые могут в некоторый момент времени привести к локальному разрушению конструктивных элементов или прогрессирующему разрушению несущих конструкций здания. Эксплуатация зданий с поврежденными конструктивными элементами может привести к катастрофическим обрушениям зданий (сооружений), в том числе и с большими человеческими жертвами.During operation, buildings and structures are exposed to various factors, under the influence of which they wear out, and the bearing elements lose their bearing capacity. Such factors include seismic effects and vibration loads, the effects of industrial installations, ground and underground transport, periodic changes in temperature and humidity of the environment and the supporting structures themselves, the movement of atmospheric air and groundwater. From constant or periodic exposure to such loads in buildings (structures), stresses and deformations also accumulate, which can at some point in time lead to local destruction of structural elements or progressive destruction of the supporting structures of the building. The operation of buildings with damaged structural elements can lead to catastrophic collapses of buildings (structures), including with great loss of life.

Каждому зданию или сооружению присущ набор интегральных характеристик состояния несущих конструкций, таких как:Each building or structure has a set of integral characteristics of the state of load-bearing structures, such as:

- частоты и формы собственных колебаний;- frequencies and forms of natural vibrations;

- величины амплитуд смещений, скоростей смещений и ускорений в точках измерения;- magnitudes of displacement amplitudes, displacement velocities and accelerations at measurement points;

- параметры затухания колебаний конструкций;- attenuation parameters of structural vibrations;

- передаточные функции грунт - фундамент, фундамент - этажи;- transfer functions soil - foundation, foundation - floors;

- компоненты динамических деформаций, напряжений и др.- components of dynamic deformations, stresses, etc.

Эти интегральные характеристики отражают индивидуальные особенности здания, как следствие свойств подстилающего грунта и фундамента объекта, наличия грунтовых вод, вида и качества соединений отдельных блоков, частей и элементов объекта, их физико-механических параметров.These integral characteristics reflect the individual characteristics of the building, as a consequence of the properties of the underlying soil and the foundation of the object, the presence of groundwater, the type and quality of the connections of individual blocks, parts and elements of the object, their physical and mechanical parameters.

Для выбранного набора интегральных характеристик состояния несущих конструкций с использованием моделирования строится матрица граничных значений интегральных характеристик, служащая для установления условий нарушения нормальной эксплуатации и предаварийного изменения состояния несущих конструкций.For the selected set of integral characteristics of the state of the load-bearing structures using modeling, a matrix of boundary values of the integral characteristics is constructed, which serves to establish the conditions for disruption of normal operation and the pre-emergency change in the state of load-bearing structures.

Старение здания или сооружения сопровождается снижением прочностных свойств несущих элементов и конструкции в целом, что отражается в виде изменения параметров их интегральных характеристик, и, как следствие, приводит к временному изменению матрицы граничных значений интегральных характеристик состояния несущих элементов.The aging of a building or structure is accompanied by a decrease in the strength properties of the load-bearing elements and the structure as a whole, which is reflected in the form of changes in the parameters of their integral characteristics, and, as a result, leads to a temporary change in the matrix of boundary values of the integral characteristics of the state of the load-bearing elements.

Суть предлагаемого способа состоит в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Строится компьютерная модель объекта, позволяющая моделировать конструкцию здания или сооружения, реальное физическое состояние здания или сооружения, включая подстилающий грунт и подземные воды, а также изменение этого состояния во времени в процессе эксплуатации и формирующая условное изображение контролируемого объекта, повторяющее его конструкцию.A computer model of the object is being built, which allows modeling the structure of the building or structure, the real physical condition of the building or structure, including underlying soil and groundwater, as well as the change in this state over time during operation and forming a conditional image of the controlled object that repeats its design.

Строится компьютерная модель физических факторов, воздействующих на здание или сооружение.A computer model of the physical factors affecting a building or structure is being built.

Проводится математическое моделирование воздействия физических факторов на здание/сооружение и определяются расчетные значения интегральных характеристик несущих конструкций. Определяются точки несущих конструкций, критически важные для безопасности здания/сооружения и являющиеся в том числе и точками диагностирования конструкций. Строится матрица граничных значений интегральных характеристик состояния здания/сооружения для критически важных точек для нормальной эксплуатации и предаварийного изменения состояния несущих конструкций.Mathematical modeling of the influence of physical factors on the building / structure is carried out and the calculated values of the integral characteristics of the supporting structures are determined. The points of the supporting structures are determined, which are critical for the safety of the building / structure and which are also the points of diagnosis of the structures. A matrix of boundary values of the integral characteristics of the state of the building / structure is constructed for critical points for normal operation and pre-emergency changes in the state of load-bearing structures.

С помощью датчиков, устанавливаемых в точках диагностирования конструкций, проводят измерения параметров конструкций и их материалов, параметров грунта, здания, окружающей среды, а именно значения поверхностной прочности, объемной прочности, параметры армирования элементов конструкции объекта, осадки, сдвиги, крены объекта, глубина залегания фундамента, его поверхностная прочность, его объемная прочность, период собственных колебаний грунта под объектом и вокруг него, логарифмический декремент их затухания, уровень грунтовых вод, влажность, температура, частоты и формы собственных колебаний объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции, величины смещений, скоростей смещений и ускорений в каждой точке измерений на объекте, логарифмические декременты затухания (поглощения), передаточные функции грунт - фундамент объекта, фундамент объекта - этажи и части объекта по высоте, компоненты динамических деформаций и напряжений, возникающих в объекте, и др.Using sensors installed at the points of diagnosis of structures, measurements are made of the parameters of structures and their materials, soil, building, and environment parameters, namely, surface strength, volumetric strength, parameters of reinforcing structural elements of an object, precipitation, shear, roll of an object, and depth foundation, its surface strength, its bulk strength, the period of natural vibrations of the soil under the object and around it, the logarithmic decrement of their attenuation, the level of groundwater, moisture the naturalness, temperature, frequencies and forms of natural vibrations of the object as a whole, its blocks and individual structural elements, displacements, displacement and acceleration velocities at each measurement point on the object, logarithmic decrements of attenuation (absorption), transfer functions soil - foundation of the object, foundation of the object - floors and parts of the object in height, components of dynamic deformations and stresses arising in the object, etc.

Полученные параметры отображают фактическое физическое состояние эксплуатируемого объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции и используются для оценки степени опасности изменения интегральных характеристик состояния конструкций.The obtained parameters reflect the actual physical state of the operating facility as a whole, its blocks and individual structural elements and are used to assess the degree of danger of changing the integral characteristics of the state of structures.

Полученные данные интегральных характеристик сравниваются с данными матрицы граничных значений интегральных характеристик, что позволяет оценить степень опасности изменения состояния здания или сооружения и принять при необходимости меры по оповещению и эвакуации людей, по углубленному обследованию здания/сооружения.The obtained data of the integral characteristics are compared with the data of the matrix of boundary values of the integral characteristics, which makes it possible to assess the degree of danger of changes in the state of the building or structure and, if necessary, take measures to alert and evacuate people, according to an in-depth examination of the building / structure.

Полученные данные интегральных характеристик обеспечивают возможность установления связи с изменениями свойств подстилающего грунта и дефектов в конструкции объекта, возникающих в процессе эксплуатации, а также обеспечивают данными экспертов для оценки безопасности дальнейшей эксплуатации здания/сооружения, выработки рекомендаций по усилению конструкций, ремонту, реконструкции или обоснованию необходимости его сноса.The obtained data of integral characteristics provide the possibility of establishing a connection with changes in the properties of the underlying soil and defects in the structure of the object that occur during operation, and also provide expert data for assessing the safety of further operation of the building / structure, making recommendations on strengthening structures, repair, reconstruction or justification of the need his demolition.

По величине отклонения полученных при обследовании объекта значений интегральных характеристик от их граничных значений определяют категорию состояния здания/сооружения, отображают эту информацию различными средствами отображения и доводят ее до пользователей информации.By the value of the deviation of the values of the integral characteristics obtained during the examination of the object from their boundary values, the state category of the building / structure is determined, this information is displayed by various means of display, and it is brought to the attention of users of information.

Для корректировки значений элементов матрицы граничных значений интегральных характеристик объекта, изменение которых обусловлено старением здания, воздействием внешних физических факторов как сезонного характера, так и стихийного характера, в способе предусмотрено применение специального воздействия на элементы конструкций с помощью устройств нагружения непрерывного действия, вырабатывающих сигнал нагружения произвольно заданной формы и/или частоты. По результатам обработки зарегистрированных датчиками откликов конструктивных элементов и здания на это воздействие, вносятся изменения в матрицу граничных значений интегральных характеристик объекта.To adjust the values of the matrix elements of the boundary values of the integral characteristics of the object, the change of which is caused by the aging of the building, the influence of external physical factors of both a seasonal nature and a spontaneous nature, the method provides for the use of special effects on structural elements using continuous loading devices that generate a loading signal arbitrarily given shape and / or frequency. According to the results of processing the responses of structural elements and the building recorded by the sensors to this effect, changes are made to the matrix of boundary values of the integral characteristics of the object.

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет:Thus, the implementation of the proposed method allows you to:

- оперативно доводить информацию о безопасности здания/сооружения до пользователей;- promptly communicate information about the safety of the building / structure to users;

- обеспечивать данными для оценки безопасности дальнейшей эксплуатации, целесообразности ремонта, необходимости реконструкции или сноса здания или сооружения, для выработки предложений по усилению конструкций;- provide data for assessing the safety of further operation, the feasibility of repairs, the need for reconstruction or demolition of a building or structure, to develop proposals for strengthening structures;

- использовать полученную информацию для формирования статистики о работоспособности зданий и сооружений, эксплуатирующихся в различных условиях, для корректировки технических норм проектирования, эксплуатации, ремонта и реконструкции зданий и сооружений.- use the information obtained to compile statistics on the health of buildings and structures operating in various conditions, to adjust the technical standards for the design, operation, repair and reconstruction of buildings and structures.

Это достигается тем, что в систему мониторинга технического состояния зданий и сооружений, содержащую блок обработки выходной информации, блок измерения ускорений колебаний объекта, блок измерения скоростей колебаний объекта и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта, и/или блок измерения наклонов, и/или блок измерения прогибов, и/или блок измерения напряжений, и/или блок измерения нагрузок, и/или блок измерения абсолютной и неравномерной осадки, и/или блок измерения геодезических параметров, и блок градации выходной информации, дополнительно включены не менее одного блока нагружения непрерывного действия, вырабатывающего сигнал нагружения произвольно заданной формы и/или частоты, блок управления блоком нагружения, блок определения собственных частот колебаний конструкций, блок измерения уровня грунтовых вод, блок измерения температуры, блок измерения влажности, блок передачи информации потребителям, блок влагомеров, предназначенный для измерения содержания влаги в конструктивных элементах и конструкциях, блок встроенного контроля работоспособности системы и ее элементов и не менее одного источника бесперебойного питания. При этом все блоки подключены к шинам управления, передачи данных и питания.This is achieved by the fact that in the monitoring system of the technical condition of buildings and structures containing a block for processing output information, a unit for measuring accelerations of oscillations of an object, a unit for measuring velocities of oscillations of an object and / or a unit for measuring amplitudes of oscillations of an object, and / or a unit for measuring slopes, and / or a deflection measuring unit, and / or a voltage measuring unit, and / or a load measuring unit, and / or an absolute and non-uniform draft measurement unit, and / or a geodetic parameters measurement unit, and a output information gradation unit, up to At least one continuous loading unit that generates a loading signal of an arbitrarily given shape and / or frequency, a control unit for a loading unit, a unit for determining natural frequencies of structural vibrations, a unit for measuring groundwater level, a temperature measuring unit, a humidity measuring unit, an information transmission unit are included to consumers, a moisture meter unit designed to measure the moisture content in structural elements and structures, an integrated system health monitoring unit and its elements and at least one uninterruptible power supply. At the same time, all units are connected to the control, data and power buses.

Система мониторинга в режиме реального времени осуществляет мониторинг интегральных характеристик напряженно-деформированного состояния несущих конструкций здания/сооружения и выдачу сообщений об изменении напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов, несущих конструкций объекта и условий их функционирования.The real-time monitoring system monitors the integrated characteristics of the stress-strain state of the load-bearing structures of the building / structure and issues messages about the change in the stress-strain state of the structural elements, load-bearing structures of the object and the conditions of their functioning.

В системе мониторинга обеспечивается мониторинг гидрометеорологических и грунтовых нагрузок, включая вибрацию, сбор от измерительных блоков данных, требуемых для оценки состояния зданий/сооружений и их конструктивных элементов. В системе автоматически осуществляется оценка состояния безопасности несущих конструкций здания/сооружения и условий их функционирования по градации посредством блока обработки выходной информации. Система автоматически в режиме реального времени осуществляет контроль над процессами, протекающими в конструкциях объектов, в окружающей среде и в грунте для своевременного обнаружения на ранней стадии негативного изменения напряженно -деформированного состояния конструкций. Кроме того, для контроля напряженно - деформированного состояния объекта контролируются геометрические и динамические параметры объекта.The monitoring system provides monitoring of hydrometeorological and ground loads, including vibration, collection of data from measuring units required to assess the condition of buildings / structures and their structural elements. The system automatically evaluates the safety status of the supporting structures of the building / structure and the conditions of their functioning by gradation through the output information processing unit. The system automatically real-time controls the processes occurring in the structures of objects, in the environment and in the ground for timely detection at the early stage of a negative change in the stress-strain state of structures. In addition, to control the stress-strain state of the object, the geometric and dynamic parameters of the object are controlled.

Система определяет изменение величин крена фундаментных плит, конструкций, кровли с помощью измерительных блоков наклона.The system determines the change in the heel values of the foundation slabs, structures, roof with the help of measuring units of the slope.

Система осуществляет измерение геодезических параметров - отклонение от вертикали высоты конструкций.The system measures the geodetic parameters - deviation from the vertical of the height of the structures.

Блок обработки и выходной информации собирает данные, поступающие с измерительных блоков, анализирует их и передает их блок градации выходной информации, который осуществляет категорирование изменения технического состояния зданий/сооружений, при этом градация осуществляется, как минимум, по трем категориям безопасности здания/сооружения в текстовом и цветовом отображении на экранах дисплеев, и в звуковом виде.The processing and output information unit collects data from the measuring units, analyzes it and passes it to the output information gradation unit, which categorizes the changes in the technical condition of buildings / structures, while gradation is carried out in at least three categories of building / structure safety in text and color display on display screens, and in sound form.

Колебания конструктивных элементов здания/сооружения, обусловленные движением грунта, воздействием ветра и других внешних факторов, а также воздействие блока(ов) нагружения непрерывного действия, в режиме реального времени фиксируются блоками измерений ускорений колебаний объекта и/или блок измерений скоростей колебаний объекта, и/или блок измерения амплитуд колебаний объекта. А блок определения собственных частот колебаний выделяет собственные частоты колебаний конструктивных элементов здания/сооружения.Fluctuations in the structural elements of a building / structure caused by ground movement, wind and other external factors, as well as the impact of the continuous loading unit (s), are recorded in real time by the measurement units of the acceleration of oscillations of the object and / or the measurement unit of the vibration velocities of the object, and / or a unit for measuring the amplitudes of oscillations of an object. And the unit for determining the natural frequencies of vibrations selects the natural frequencies of vibrations of structural elements of a building / structure.

Информация с этих блоков в оцифрованном виде поступает в блок обработки и выходной информации.Information from these blocks in digitized form enters the processing unit and the output information.

В этот же блок обработки и выходной информации в режиме реального времени в оцифрованном виде поступают сигналы от блока измерения скоростей колебаний, блока измерения амплитуд колебаний, блока измерения наклонов, блока измерения прогибов, блока измерения напряжений, блока измерения абсолютной и неравномерной осадки, блока измерения абсолютных и/или относительных геодезических параметров элементов объекта, от блока измерения температуры, блока измерения влажности, блока измерения уровня грунтовых вод, блока влагомеров.Signals from the unit for measuring vibration velocities, the unit for measuring oscillation amplitudes, the unit for measuring slopes, the unit for measuring deflections, the unit for measuring stresses, the unit for measuring absolute and non-uniform precipitation, and the unit for measuring absolute and / or relative geodetic parameters of the elements of the object, from the temperature measuring unit, the humidity measuring unit, the groundwater level measuring unit, the moisture meter unit.

В блоке обработки и выходной информации содержатся:The processing and output information block contains:

- данные о конструкции объекта/сооружения, его геометрические и динамические параметры - модель здания/сооружения;- data on the design of the facility / structure, its geometric and dynamic parameters - model of the building / structure;

- прочностные характеристики конструктивных элементов;- strength characteristics of structural elements;

- данные об окружающей среде;- environmental data;

- координатные данные о расположении датчиков измерительных блоков;- coordinate data on the location of the sensors of the measuring units;

- данные о граничных значениях интегральных характеристик соответствующих нарушению нормальной эксплуатации и предаварийному изменению состояния несущих конструкций здания, сооружения для каждого из определенных воздействий и/или нагрузок на строительные конструкции (матрица граничных значений интегральных характеристик);- data on the boundary values of the integral characteristics corresponding to the violation of normal operation and the pre-emergency change in the state of the supporting structures of the building, structure for each of the specific impacts and / or loads on building structures (matrix of boundary values of the integral characteristics);

- информация об измеренных ранее собственных частотах конструктивных элементов и самого здания/сооружения, информация о параметрах воздействия при определении собственных частот;- information on previously measured natural frequencies of structural elements and the building / structure itself, information on exposure parameters when determining natural frequencies;

- данные о динамике изменения собственных частот и других интегральных характеристик;- data on the dynamics of changes in natural frequencies and other integral characteristics;

- расчетная модель здания/сооружения и их конструктивных элементов;- design model of a building / structure and their structural elements;

- модель воздействий и нагрузок для данного здания/сооружения;- model of impacts and loads for a given building / structure;

- тестовые программы для опроса датчиков, необходимые для проверки работоспособности блоков и системы.- test programs for interrogation of sensors necessary for verifying the operability of units and systems.

Все данные с измерительных блоков проходят цифровую обработку в блоке обработки и выходной информации. Выходная информация блока обработки и выходной информации поступает в блок градации выходной информации и в блок передачи информации потребителям. По результатам обработки данных измерений в блоке обработки и выходной информации могут также определяться (и отображаться) конструктивные элементы здания/сооружения, в которых выявлены критические дефекты.All data from the measuring units is digitally processed in the processing unit and the output information. The output information of the processing unit and the output information is supplied to the output information gradation unit and to the information transmission unit to consumers. According to the results of processing the measurement data in the processing unit and the output information, structural elements of the building / structure in which critical defects are identified can also be determined (and displayed).

В зависимости от результата сравнения текущих значений интегральных характеристик здания/сооружения и/или их конструктивных элементов, окружающей среды с заданными граничными значениями блок градации выходной информации градирует ее, как минимум, по трем категориям безопасности; она может быть представлена в текстовом, цветовом и/или звуковом виде.Depending on the result of comparing the current values of the integral characteristics of the building / structure and / or their structural elements, the environment with the specified boundary values, the output information gradation unit gradates it in at least three security categories; it can be presented in text, color and / or sound form.

С блока обработки и выходной информации информация об уровне безопасности здания/сооружения и их конструктивных элементов поступает потребителям.From the processing unit and the output information, information about the safety level of the building / structure and their structural elements is supplied to consumers.

Источник(и) бесперебойного питания соединен(ены) со всеми блоками системы. Источник(и) бесперебойного питания обеспечивают непрерывность мониторинга системой в случае отключения/нарушения энергоснабжения здания/сооружения.Uninterruptible power supply (s) are connected to all units of the system. Uninterruptible power supply (s) ensure continuous monitoring by the system in the event of a power outage / interruption in the building / structure.

По меньшей мере, один блок нагружения непрерывного действия вырабатывает сигнал нагружения произвольно заданной формы и/или частоты. Это осуществляется под управлением блока управления, который задает алгоритм работы блока(ов) нагружения. Результаты обработки данных, зафиксированных системой, служат для определения частот собственных колебаний здания/сооружения и их конструктивных элементов, калибровки датчиков, уточнения интегральных показателей, характеризующих надежность конструкций, и определения динамики их изменения, корректировки матрицы граничных значений интегральных характеристик.At least one continuous loading unit generates a loading signal of an arbitrarily given shape and / or frequency. This is carried out under the control of the control unit, which sets the algorithm for the operation of the loading unit (s). The results of processing the data recorded by the system are used to determine the frequencies of natural vibrations of a building / structure and their structural elements, calibrate sensors, clarify the integral indicators characterizing the reliability of structures, and determine the dynamics of their change, adjust the matrix of boundary values of integral characteristics.

Блок встроенного контроля работоспособности системы периодически «опрашивает» датчики, входящие в состав блоков системы мониторинга, посредством формирования и выдачи на них тестовых сигналов, осуществляет сравнение полученных откликов с нормативными значениями и выдает информацию о работоспособности датчиков/блоков/системы.The built-in system health monitoring unit periodically “polls” the sensors that are part of the monitoring system units by generating and issuing test signals on them, compares the received responses with standard values and provides information on the sensors / units / system operability.

Система иллюстрируется чертежом, на котором изображена блок-схема системы мониторинга безопасности зданий, сооружений и их конструктивных частей в режиме реального времени.The system is illustrated by a drawing, which shows a block diagram of a real-time monitoring system for the safety of buildings, structures and their structural parts.

Система состоит из блока(ов) нагружения непрерывного действия 1, блока определения собственных частот колебаний конструкций 2, блока измерения ускорений колебаний объекта 3, блока измерения скоростей колебаний 4, блока измерения амплитуд колебаний 5, блока измерения наклонов; блока измерения прогибов 7; блока измерения напряжений 8; блоки измерения нагрузок 9; блока измерения абсолютной и неравномерной осадки 10; блока измерения геодезических параметров 11; блока обработки и выходной информации 12, блока градации выходной информации 13; блока передачи информации потребителям 14; блоки измерения температуры 15; блоки измерения влажности 16; блока измерения уровня грунтовых вод 17; блока влагомеров 18; блока встроенного контроля работоспособности системы и ее элементов 19, источника(ов) бесперебойного питания 20; блока управления блоком нагружения 21. Все перечисленные блоки подключены к шинам передачи данных 22, шинам управления 23 и шинам питания 24.The system consists of a unit (s) of continuous loading 1, a unit for determining natural vibration frequencies of structures 2, a unit for measuring acceleration of vibrations of an object 3, a unit for measuring vibration velocities 4, a unit for measuring vibration amplitudes 5, a unit for measuring slopes; deflection measuring unit 7; voltage measuring unit 8; load measuring units 9; block measuring absolute and uneven precipitation 10; block measuring geodetic parameters 11; a processing unit and output information 12, a gradation block of output information 13; unit for transmitting information to consumers 14; temperature measuring units 15; moisture measuring units 16; block measuring the level of groundwater 17; block of moisture meters 18; unit of built-in control of the health of the system and its elements 19, uninterruptible power supply (s) 20; the control unit of the loading unit 21. All of these blocks are connected to the data bus 22, the control bus 23 and the power bus 24.

Все составляющие блоки системы могут быть реализованы на базе известных выпускаемых элементов и микросхем, предназначенных дл выполнения указанных функций.All constituent blocks of the system can be implemented on the basis of known manufactured elements and microcircuits designed to perform these functions.

Блоком нагружения непрерывного действия могут являться линейные двигатели.The continuous loading unit may be linear motors.

Блоком измерения ускорений колебания объекта могут являться известные технические устройства для измерения ускорений колебаний, например акселерометры.The unit for measuring acceleration of oscillation of an object can be known technical devices for measuring acceleration of oscillations, for example, accelerometers.

Блоком измерения скоростей колебания объекта могут являться известные технические устройства для измерения скорости колебания, например, велосиметры.The unit for measuring the vibration velocity of an object can be well-known technical devices for measuring the vibration velocity, for example, velosimeters.

Блоком измерения смещений могут являться известные технические устройства для измерения амплитуд колебания объекта, например сейсмометры.The displacement measuring unit may be known technical devices for measuring the amplitudes of an object’s vibration, for example, seismometers.

Блоком измерения наклонов могут являться известные технические устройства для измерения наклонов, например наклономеры, инклинометры, клинометры.The inclination measurement unit may be known technical devices for measuring inclinations, for example, inclinometers, inclinometers, clinometers.

Блоком измерения прогибов могут являться известные технические устройства для измерения прогибов, например прогибомеры.The deflection measuring unit may be known technical devices for measuring deflection, for example, deflection meters.

Блоком измерения напряжений могут являться известные технические устройства для измерения напряжений, например тензометры.The voltage measuring unit may be known technical devices for measuring stresses, for example tensometers.

Блоком измерения нагрузок могут являться известные технические устройства для измерения давления (нагрузок), например датчики давления (нагрузок).The unit for measuring loads can be known technical devices for measuring pressure (loads), for example pressure sensors (loads).

Блоком измерения абсолютной и неравномерной осадок могут являться известные технические устройства для измерения осадок, например датчики измерения абсолютной и неравномерной осадки.The unit for measuring absolute and non-uniform precipitation can be known technical devices for measuring precipitation, for example, sensors for measuring absolute and non-uniform precipitation.

Блоком измерения геодезических параметров могут являться известные технические устройства для измерения абсолютных и/или относительных геодезических параметров объекта, например тахеометры и вспомогательное оборудование.The unit for measuring geodetic parameters can be known technical devices for measuring the absolute and / or relative geodetic parameters of an object, for example, total stations and auxiliary equipment.

Блоком измерения уровня грунтовых вод могут являться уровнемеры и сигнализаторы уровня.The block for measuring the level of groundwater can be level meters and level alarms.

Блоком измерения температуры могут являться технические устройства, использующие датчики температуры (например, термометры сопротивления, термоэлектрические термометры и т.п.), и выдающие информацию в аналоговом и/или цифровом виде.The temperature measurement unit can be technical devices that use temperature sensors (for example, resistance thermometers, thermoelectric thermometers, etc.), and provide information in analog and / or digital form.

Блоком измерения влажности могут являться лазерные, кондукционные, кондуктометрические, нейтронные и радиометрические приборы, предназначенные для измерения влажности, технические устройства, использующие датчики влажности (например, психрометры, гигрометры).The moisture measuring unit can be laser, conductive, conductometric, neutron and radiometric devices intended for measuring humidity, technical devices using humidity sensors (for example, psychrometers, hygrometers).

Блоком влагомеров могут являться технические устройства, использующие встроенные во внутрь конструктивных элементов датчики влажности (например, психрометры, гигрометры), кондукционные и кондуктометрические приборы, предназначенные для измерения влажности. Могут использоваться как контактные, так и бесконтактные датчики.The unit of moisture meters can be technical devices that use humidity sensors built into the interior of structural elements (for example, psychrometers, hygrometers), conductive and conductometric devices designed to measure humidity. Both contact and proximity sensors can be used.

Блоком обработки и выходной информации может являться компьютер с инсталлированным на нем специализированным программным обеспечением.The processing and output information block may be a computer with specialized software installed on it.

Блоком градации выходной информации может являться компьютер с подключенным монитором и звуковыми колонками.The output information gradation block may be a computer with a connected monitor and speakers.

Блоком передачи информации может являться типовое оборудование для передачи информации и/или информационного сопряжения.The information transfer unit may be typical equipment for transmitting information and / or information interfacing.

Блок встроенного контроля работоспособности системы может содержать как самостоятельный программный модуль, так и входящий в состав специализированного программного обеспечения блока обработки и выходной информации, необходимый для формирования и выдачи тестовых сигналов на датчики системы, при проверке их работоспособности и обработки результатов отклика.The built-in control unit of the system’s health can contain both an independent software module and a part of the specialized software of the processing and output information block, which is necessary for generating and issuing test signals to the system’s sensors when checking their operability and processing the response results.

Блок управления блоком нагружения может содержать как самостоятельный программный модуль, так и входящий в состав специализированного программного обеспечения блока обработки и выходной информации, необходимый для формирования сигналов управления на блок(и) нагружения.The control unit of the loading unit may contain both an independent software module and a component of specialized software of the processing unit and output information necessary for generating control signals to the loading unit (s).

Заявляемый способ мониторинга осуществляется посредством заявляемой системы следующим образом.The inventive monitoring method is carried out by the inventive system as follows.

На основе материалов проектирования и проектно-изыскательных работ в блоке обработки и выходной информации 12 формируют компьютерную модель здания/сооружении. Также в блоке обработки и выходной информации 12 формируют компьютерную модель нагрузок и воздействий на здание/сооружение и рассчитывают интегральные характеристики несущих конструкций. В блоке обработки и выходной информации 12 формируют матрицу граничных значений интегральных характеристик состояния здания/сооружения и определяют категории состояния здания и показателей изменения состояния несущих конструкций. В блоке обработки и выходной информации 12 определяют точки несущих конструкций, критически важные для безопасности здания/сооружения. С помощью датчиков измерительных блоков 2-11 и 15-18, установленных в критически важных точках, осуществляют измерение параметров.Based on the design materials and design and survey work in the processing unit and the output information 12 form a computer model of the building / structure. Also, in the processing and output information block 12, a computer model of the loads and effects on the building / structure is formed and the integral characteristics of the supporting structures are calculated. In the processing and output information block 12, a matrix of boundary values of the integral characteristics of the state of the building / structure is formed and categories of the state of the building and indicators of changes in the state of the supporting structures are determined. In the processing and output information block 12, the points of the supporting structures critical for the safety of the building / structure are determined. Using the sensors of the measuring blocks 2-11 and 15-18, installed at critical points, measure the parameters.

Данные с датчиков блоков 2-11 и 15-18 по шинам передачи данных поступают в блок обработки и выходной информации 12. В блоке обработки и выходной информации 12 осуществляют автоматический сбор и обработку данных, поступающих от датчиков 2-11 и 15-18, определяют интегральные характеристики и сравнивают измеренные интегральные характеристики с элементами матрицы граничных значений интегральных характеристик состояния здания/сооружения.Data from the sensors of blocks 2-11 and 15-18 through the data transfer buses are sent to the processing unit and the output information 12. In the processing unit and the output information 12, the data coming from the sensors 2-11 and 15-18 are automatically collected and processed, determined integral characteristics and compare the measured integral characteristics with the matrix elements of the boundary values of the integral characteristics of the state of the building / structure.

В блоке градации выходной информации 13 осуществляют категорирование состояния здания/сооружения и отображают средствами отображения информацию о текущей категории состояния здания/сооружения.In the gradation block of the output information 13, the state of the building / structure is categorized and the information on the current category of the state of the building / structure is displayed by means of display.

В зависимости от результата сравнения текущих значений интегральных характеристик здания/сооружения и/или их конструктивных элементов, окружающей среды с заданными граничными значениями блок градации выходной информации 13 градирует ее, как минимум, по трем категориям безопасности и отображает ее в текстовом, цветовом и/или звуковом виде.Depending on the result of comparing the current values of the integral characteristics of the building / structure and / or their structural elements, the environment with the specified boundary values, the gradation block of the output information 13 gradates it with at least three security categories and displays it in text, color and / or sound form.

В случае наступления критически важных ухудшений состояния несущих конструкций здания/сооружения, осуществляют передачу информации потребителям по каналам связи с помощь блока передачи информации 14.In case of the occurrence of critical deterioration in the condition of the supporting structures of the building / structure, information is transmitted to consumers through communication channels using the information transfer unit 14.

С помощью, как минимум, одного блока нагружения непрерывного действия 1, размещенного(ых) в критически важной точке(ах), автоматически проводят периодическую проверку и настройку системы. Под управлением блока обработки и выходной информации 2 блок нагружения непрерывного действия 1 вырабатывает сигнал нагружения произвольно заданной формы и/или частоты. Блок обработки и выходной информации 2 проводит опрос измерительных датчиков блоков 2-11 и 5-18, которые измеряют отклик несущих конструкций на динамическое воздействие. В блоке обработки и выходной информации 2 проводят обработку полученной информации и при изменении значений интегральных характеристик несущих конструкций проводят корректировку матрицы граничных значений интегральных характеристик состояния здания/сооружения.Using at least one continuous loading unit 1 located at the critical point (s), the system is periodically checked and tuned. Under the control of the processing unit and the output information 2, the continuous loading unit 1 generates a loading signal of an arbitrarily given shape and / or frequency. The processing unit and the output information 2 polls the measuring sensors of the blocks 2-11 and 5-18, which measure the response of the supporting structures to the dynamic effect. In the processing unit and the output information 2, the obtained information is processed and, when the values of the integral characteristics of the supporting structures are changed, the matrix of boundary values of the integral characteristics of the state of the building / structure is adjusted.

Система находится в постоянном режиме самодиагностики, осуществляемом посредством блока встроенного контроля работоспособности системы и ее элементов 19.The system is in a constant mode of self-diagnosis, carried out by means of the built-in unit for monitoring the health of the system and its elements 19.

Система мониторинга строится на использовании известных технических устройств в новом функциональном сочетании.The monitoring system is based on the use of well-known technical devices in a new functional combination.

Система мониторинга позволяет круглосуточно автоматически отслеживать состояние здания/сооружения, выводить наглядную информацию и передавать информацию потребителям.The monitoring system allows you to automatically monitor the condition of the building / structure around the clock, display visual information and transmit information to consumers.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и имеет изобретательский уровень, а заявленная совокупность отличительных признаков обладает новой устойчивой взаимосвязью, что позволяет решить заявленную техническую задачу с заявленным техническим результатом.The claimed invention is industrially applicable and has an inventive step, and the claimed combination of distinctive features has a new stable relationship, which allows to solve the claimed technical problem with the claimed technical result.

Основные идеи предлагаемого способа мониторинга реализованы на основе программно-аппаратного комплекса в «Profile Duilding S» (включающего ПЭВМ с инсталлированным специализированным программным обеспечением, датчики наклона (инклинометры) и акселерометры) в проекте системы мониторинга несущих конструкций Ледового дворца на Ходынском поле в г.Москве и проекте системы мониторинга несущих конструкций многофункционального комплекса с «Московским дворцом бракосочетания» и подземной автостоянкой на участках ММДЦ «Москва-Сити», и подтвердили свою работоспособность.The main ideas of the proposed monitoring method are implemented on the basis of the software and hardware complex in Profile Duilding S (including a PC with installed specialized software, tilt sensors (inclinometers) and accelerometers) in the design of the monitoring system for load-bearing structures of the Ice Palace on the Khodynsky field in Moscow and the design of a monitoring system for the load-bearing structures of a multifunctional complex with the Moscow Wedding Palace and an underground parking lot at the Moscow-City multifunctional complex, and confirmed with oyu performance.

Claims (2)

1. Способ мониторинга безопасности несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений, заключающийся в том, что в блоке обработки и выходной информации формируют компьютерную модель здания/сооружения, формируют компьютерную модель нагрузок и воздействий на здание/сооружение, определяют расчетные значения интегральных характеристик несущих конструкций, расчетным путем формируют матрицу граничных значений интегральных характеристик состояния здания/сооружения, расчетным путем определяют категории состояния здания и показателей изменения состояния несущих конструкций, расчетным путем определяют точки несущих конструкций, критически важные для безопасности здания/сооружения, измеряют с помощью датчиков, установленных в критически важных точках, интегральные характеристики несущих конструкций, осуществляют в блоке обработки и выходной информации автоматический сбор и обработку данных, поступающих от датчиков, сравнивают измеренные интегральные характеристики с элементами матрицы граничных значений интегральных характеристик состояния здания/сооружения, осуществляют в блоке градации выходной информации категорирование состояния безопасности здания/сооружения, отображают средствами отображения информацию о текущей категории состояния безопасности здания/сооружения, осуществляют, в случае наступления критически важных ухудшений состояния несущих конструкций здания/сооружения, передачу информации потребителям по каналам связи; автоматически проводят периодическую проверку и настройку системы с помощью как минимум одного блока нагружения непрерывного действия, размещенного в критически важной точке и вырабатывающего сигнал нагружения произвольно заданной формы и/или частоты, проводят опрос датчиков системы и измеряют отклик несущих конструкций на динамическое воздействие, проводят обработку полученной информации; при изменении значений интегральных характеристик несущих конструкций проводят корректировку матрицы граничных значений интегральных характеристик состояния здания/сооружения.1. A method for monitoring the safety of load-bearing structures, structural elements of buildings and structures, which consists in the fact that a computer model of the building / structure is formed in the processing and output information block, a computer model of the loads and effects on the building / structure is formed, the calculated values of the integral characteristics of the load-bearing structures are determined , by calculating, form a matrix of boundary values of the integral characteristics of the state of the building / structure, by calculating determine the categories of the condition of the building and providers of changes in the state of load-bearing structures, determine the points of load-bearing structures critical for the safety of the building / structure by calculation, measure with the help of sensors installed in critical points, the integral characteristics of load-bearing structures, automatically collect and process data in the processing and output information block, coming from the sensors, compare the measured integral characteristics with the matrix elements of the boundary values of the integral characteristics of the state of the building / armament of, performed in block gradation output information categorization safety condition buildings / structures, display means display information about the current category building security status / buildings is carried out, in the event of critical deterioration condition of bearing building / construction designs, the transfer of information to customers via communication channels; the system is automatically periodically checked and tuned with at least one continuous loading unit located at a critical point and generating a loading signal of an arbitrarily given shape and / or frequency, the system sensors are polled and the response of the load-bearing structures to the dynamic effect is measured, and the received information; when changing the values of the integral characteristics of the supporting structures, the matrix of boundary values of the integral characteristics of the state of the building / structure is adjusted. 2. Система мониторинга безопасности несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений, содержащая не менее одного блока нагружения непрерывного действия, вырабатывающего сигнал нагружения произвольно заданной формы и/или частоты, блок определения собственных частот колебаний, блок измерения ускорений колебаний, блок измерения амплитуд колебаний, блок измерения скоростей колебаний, блок измерения наклонов, блок измерения прогибов, блок измерения напряжений, блок измерения нагрузок, блок измерения абсолютной и неравномерной осадки, блок измерения геодезических параметров, блок обработки и выходной информации, блок градации выходной информации, предназначенный для категорирования уровня безопасности здания/сооружения, блок измерения уровня грунтовых вод, блок измерения влажности, блок влагомеров, блок измерения температуры, блок передачи информации потребителям, не менее одного источника бесперебойного питания и блок встроенного контроля работоспособности системы и ее элементов, причем все упомянутые блоки подключены к шинам передачи данных, шинам управления и шинам питания. 2. A safety monitoring system for load-bearing structures, structural elements of buildings and structures, containing at least one continuous loading unit that generates a loading signal of an arbitrarily given shape and / or frequency, a unit for determining natural vibration frequencies, a unit for measuring vibration accelerations, a unit for measuring vibration amplitudes, oscillation velocity measuring unit, slope measuring unit, deflection measuring unit, stress measuring unit, load measuring unit, absolute and unequal measuring unit Black precipitation, a block for measuring geodetic parameters, a block for processing and output information, a block for gradation of output information designed to categorize the level of safety of a building / structure, a block for measuring the level of groundwater, a block for measuring humidity, a block for moisture meters, a block for measuring temperature, a block for transmitting information to consumers, at least one uninterruptible power supply and an integrated control unit of the system and its elements, all of which are connected to data buses, bus m control and power bus.
RU2009110986/28A 2009-03-26 2009-03-26 Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation RU2413193C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110986/28A RU2413193C2 (en) 2009-03-26 2009-03-26 Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110986/28A RU2413193C2 (en) 2009-03-26 2009-03-26 Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009110986A RU2009110986A (en) 2010-10-10
RU2413193C2 true RU2413193C2 (en) 2011-02-27

Family

ID=44024456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009110986/28A RU2413193C2 (en) 2009-03-26 2009-03-26 Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2413193C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515130C1 (en) * 2012-10-23 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения Российской академии наук Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures
RU2546056C2 (en) * 2013-06-18 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизическая служба Сибирского отделения Российской академии наук Method to organise continuous seismometric monitoring of engineering structures and device for its realisation
RU2629137C1 (en) * 2016-06-02 2017-08-24 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные системы и технологии, разработка и анализ" (ООО "ИСТРА") Method of monitoring buildings and structures
RU2645903C1 (en) * 2016-11-08 2018-02-28 Публичное акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро" Method of control of the stress and strain state of structural components of massive concrete structures during long-term usage
RU2649075C1 (en) * 2016-12-30 2018-03-29 Общество с ограниченной ответственностью "СОДИС ЛАБ" Method for monitoring technical condition of building objects with processing of results determining state of monitoring object with use of soft computing
RU2650050C1 (en) * 2016-12-30 2018-04-06 Общество с ограниченной ответственностью "СОДИС ЛАБ" Method of monitoring the technical condition of building objects with processing of the results specified with the state of the monitoring object, using soft measurements
RU2672532C2 (en) * 2016-11-10 2018-11-15 Общество с ограниченной ответственностью "СОДИС ЛАБ" Method of monitoring technical condition of building sites and building site engineering status monitoring system
RU2701476C1 (en) * 2018-10-05 2019-09-26 Максим Юрьевич Нестеренко Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures
RU2796197C1 (en) * 2022-11-16 2023-05-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) Comprehensive method for monitoring stress-strain state of structural elements of geotechnology objects during their long-term operation

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110378040B (en) * 2019-07-23 2023-09-29 广东电网有限责任公司 Method for monitoring working state of holding pole
CN116045893B (en) * 2022-12-27 2024-01-09 中冶建筑研究总院有限公司 Deformation monitoring system and method for key components of steel structure factory building

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515130C1 (en) * 2012-10-23 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения Российской академии наук Seismometric method to monitor technical condition of buildings and / or structures
RU2546056C2 (en) * 2013-06-18 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизическая служба Сибирского отделения Российской академии наук Method to organise continuous seismometric monitoring of engineering structures and device for its realisation
RU2629137C1 (en) * 2016-06-02 2017-08-24 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные системы и технологии, разработка и анализ" (ООО "ИСТРА") Method of monitoring buildings and structures
RU2645903C1 (en) * 2016-11-08 2018-02-28 Публичное акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро" Method of control of the stress and strain state of structural components of massive concrete structures during long-term usage
RU2672532C2 (en) * 2016-11-10 2018-11-15 Общество с ограниченной ответственностью "СОДИС ЛАБ" Method of monitoring technical condition of building sites and building site engineering status monitoring system
RU2649075C1 (en) * 2016-12-30 2018-03-29 Общество с ограниченной ответственностью "СОДИС ЛАБ" Method for monitoring technical condition of building objects with processing of results determining state of monitoring object with use of soft computing
RU2650050C1 (en) * 2016-12-30 2018-04-06 Общество с ограниченной ответственностью "СОДИС ЛАБ" Method of monitoring the technical condition of building objects with processing of the results specified with the state of the monitoring object, using soft measurements
RU2701476C1 (en) * 2018-10-05 2019-09-26 Максим Юрьевич Нестеренко Method for non-destructive testing of carrying capacity of structural systems of buildings and structures
RU2796197C1 (en) * 2022-11-16 2023-05-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) Comprehensive method for monitoring stress-strain state of structural elements of geotechnology objects during their long-term operation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009110986A (en) 2010-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2413193C2 (en) Method to monitor safety of bearing structures, structural elements of buildings and structures and system for its realisation
Chen Structural health monitoring of large civil engineering structures
US10627219B2 (en) Apparatus and methods for monitoring movement of physical structures by laser deflection
RU2327105C2 (en) Method of monitoring condition of building or engineering-construction utility structure and device for its implementation
CN110926523A (en) High-speed railway bridge safety perception and early warning system under complicated abominable condition
CN113900381B (en) Steel structure remote health monitoring platform based on Internet of things and application method
KR20110125045A (en) System and method for management an integrated variety facilities in safety
KR102468888B1 (en) A system for monitoring the condition of a building based on IoT
KR20210085168A (en) System and method for safety inspection by trainiing nature freqeuncy of structure based on machine learning
Vardanega et al. Bridge monitoring
KR101529701B1 (en) Wind turbine monitoring system to detect foundation displacement and abnormal structural movement during operation
Gastineau et al. Bridge health monitoring and inspections–a survey of methods
KR100784985B1 (en) A sensor assembly for measuring incline of structures and the monitoring system of structure behavior using that
WO2021190004A1 (en) Personnel positioning system and risk assessment method in foundation pit construction
KR102232918B1 (en) Subsidence sensor of real-time artificial intelligence based building condition diagnosis system
KR102108115B1 (en) Vibration Sensing Multi Sensor Module for Bridge Safety Monotoring System
RU83617U1 (en) SAFETY MONITORING SYSTEM OF CARRYING STRUCTURES, STRUCTURAL ELEMENTS OF BUILDINGS, STRUCTURES IN REAL TIME
KR20020051340A (en) The measurable bridge bearing, the system there of, and the method of maintaining and controling a bridge by means of them
KR102396625B1 (en) Diagnostic system and method for tower crane
KR101129870B1 (en) Method for remotely monitoring variety facilities using sensors
KR100904535B1 (en) Safety diagnosis equipment to the inside for bridge box girder
RU66525U1 (en) SYSTEM FOR MONITORING THE TECHNICAL CONDITION OF BUILDINGS AND STRUCTURES
RU2650050C1 (en) Method of monitoring the technical condition of building objects with processing of the results specified with the state of the monitoring object, using soft measurements
KR100900868B1 (en) Control system for construction by change of moment
RU2672532C2 (en) Method of monitoring technical condition of building sites and building site engineering status monitoring system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160327