RU2626391C1 - Способ мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности - Google Patents
Способ мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626391C1 RU2626391C1 RU2016135360A RU2016135360A RU2626391C1 RU 2626391 C1 RU2626391 C1 RU 2626391C1 RU 2016135360 A RU2016135360 A RU 2016135360A RU 2016135360 A RU2016135360 A RU 2016135360A RU 2626391 C1 RU2626391 C1 RU 2626391C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parameters
- monitoring
- stress
- sensors
- well
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автоматизированных систем мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности и может быть использовано для текущей оценки и прогноза безопасной эксплуатации объектов, эксплуатируемых в условиях динамических воздействий. Предложенный способ заключается в использовании для мониторинга технического состояния результатов синхронной регистрации контрольных параметров объекта мониторинга в ряде дискретных точек. Их использование на основе предложенной процедуры идентификации позволяет достоверно вычислить распределенные параметры напряженно-деформированного состояния объекта с последующей оценкой степени опасности их изменения в текущий момент времени, а также в прогнозном периоде путем их соотнесения с прочностными характеристиками материалов объекта контроля, а также с функциональными параметрами эксплуатации. Технический результат заключается в повышении точности оценок технического состояния объекта мониторинга, при одновременном снижении объемов контроля и исключения процедуры метрологической аттестации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматизированных систем мониторинга технического состояния объектов повешенной опасности и может быть использовано для мониторинга сооружений, к которым предъявляются повышенные требования безопасности при эксплуатации.
Известен способ определения устойчивости зданий и сооружений (патент на изобретение RU №2245531, МПК G01M 7/00, опубликовано 27.01.2005 г.), 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.
Недостатком известного способа по патенту №2245531 является необходимость возбуждения колебаний объекта на собственных частотах, что не позволяет использовать указанный способ в отношении объектов, работающих в условиях динамических воздействий.
Известен способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений (патент на изобретение RU №2247958, МПК G01M 5/00, G01M 7/00, опубликовано 10.03.2005 г.), принятый за прототип. Известный способ характеризуется использованием ЭВМ в качестве пункта контроля и обработки информации. Согласно известному способу производят последовательный программный опрос датчиков (измерительных преобразователей), установленных в местах диагностирования конструкции, преобразование (оцифровывание) полученной с датчиков информации и ее передачу на пункт контроля, выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученной с датчиков информации с заранее зафиксированными значениями параметров, в качестве которых используют данные метрологической аттестации, проведенной перед началом эксплуатации объекта, а по отклонению поступивших с датчиков сигналов судят о наличии изменений контролируемых параметров.
Недостатком известного способа по патенту №2247958 является невозможность контроля и оценки текущего и прогнозного состояния 100% объема конструкций объекта, в силу ограниченного числа точек контроля и их дискретности. Отсутствует также возможность мониторинга и отображения данных об изменении состояния несущих конструкций, конструктивных элементов объекта в режиме реального времени, что не позволяет обеспечить получение достоверных оценок текущего состояния объекта при возникновении кратковременных быстропротекающих процессов (например, сейсмическое событие). Кроме того, известный способ требует существенного увеличения объемов контроля (увеличения количества точек измерений) при контроле многосвязных пространственных конструкций объекта, а также увеличения требуемых объемов его метрологической аттестации.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение достоверных расчетно-экспериментальных оценок текущего и прогнозного состояния объектов повышенной опасности в целом по результатам мониторинга контрольных параметров в дискретных точках.
Поставленная задача решается тем, что в способе мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности, включающем опрос датчиков, установленных в местах диагностирования конструкции, преобразование полученной с датчиков информации и ее передачу на пункт контроля, выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученной информации с заранее зафиксированными значениями параметров, согласно изобретению, опрос датчиков выполняют синхронно, осуществляют оценку текущего и прогнозного состояния объекта контроля в режиме реального времени посредством проведения идентификационных расчетов, заключающихся в вычислении распределенных параметров напряженно-деформированного состояния объекта по ограниченному числу измеренных параметров на основе минимизации отклонений расчетных параметров от измеренных, а в качестве заранее зафиксированных значений параметров, применяемых для оценки отклонений, свидетельствующих о наличии изменений контролируемых параметров в текущий момент времени, а также в прогнозном периоде, используют прочностные характеристики материалов объекта контроля, а также функциональные параметры эксплуатации объекта повышенной опасности.
Для выполнения процедуры идентификации могут быть использованы результаты опроса датчиков перемещений, и/или осадок, и/или прогибов, и/или вибрации, и/или деформаций, и/или кренов, и/или сейсмических размещаемых в контрольных точках объекта мониторинга.
Вычисляемые параметры напряженно-деформированного состояния объекта, а также результаты оценки степени опасности изменения параметров напряженно-деформированного состояния объекта контроля в текущий момент времени, а также в прогнозном периоде, могут быть выведены в виде звуковых или графических сообщений средствами аудио- и видео- информирования в режиме реального времени.
Технический результат выражается в повышении точности оценок технического состояния объекта мониторинга при одновременном снижении объемов контроля и исключения процедуры метрологической аттестации за счет применения авторских идентификационных алгоритмов, обеспечивающих вычисление в режиме реального времени распределенных параметров напряженно-деформированного состояния объекта, по ограниченному числу синхронно измеренных параметров. При этом интерпретация вычисляемых параметров напряженно-деформированного состояния объекта осуществляется на основе использования прочностных характеристик материалов объекта контроля, а также функциональных параметров эксплуатации объекта повышенной опасности.
Для осуществления предлагаемого способа объект мониторинга представляется в виде идеализированной математической модели - упругой механической системы с конечным числом степеней свободы, поведение которой в общем случае действия динамических нагрузок в матричном виде может быть записано в виде:
где [K], [С], [М] - матрицы жесткости, демпфирования и масс системы, {Р(t)} - вектор внешней нагрузки.
Построение математической модели объекта выполняют на основе проектной и исполнительной документации на объект контроля. В случае несоответствия фактического конструктивного исполнения объекта проектной и исполнительной документации построение математической модели выполняют по результатам натурных обмерочных работ.
С помощью полученной математической модели осуществляют вычисление спектра форм и частот собственных колебаний объекта, на основе чего формируют пространство для идентификации, представляемое матрицей [Ф], содержащей вектора собственных векторов объекта, по направлению регистрируемых датчиками параметров 
, i=1,2,…n,.
В общем случае в качестве регистрируемых параметров для последующего использования в процедуре идентификации могут выступать результаты опроса датчиков перемещений, и/или осадок, и/или прогибов, и/или вибрации, и/или деформаций, и/или кренов, и/или сейсмических.
При этом задача идентификации напряженно-деформированного состояния объекта в каждый момент времени решается из условия минимизации отклонений значений расчетных параметров {D} объекта от значений измеренных параметров {D*}.
Необходимым условием реализации предлагаемого способа является обеспечение синхронного опроса датчиков, установленных в местах диагностирования конструкции, что позволяет учесть возможные фазовые сдвиги между колебательными процессами в принятых для контроля точках объекта мониторинга. При соблюдении данного условия минимизация невязки {R} между значениями расчетных параметров {D} объекта и значениями измеренных параметров {D*} выполняется из решения дифференциального уравнения:
где {R} - вектор невязок, вычисляемый как:
{R}={D*}-{D}={D*}-W{d}.
Здесь {d} - искомый вектор обобщенных параметров, обеспечивающий наилучшее приближение вектора расчетных параметров {D} к вектору измеренных параметров {D*}.
Вычисляя вектор обобщенных параметров {d} на каждом шаге синхронного опроса датчиков, установленных в местах диагностирования конструкции, определяют требуемые параметры напряженно-деформированного состояния объекта в любой его точке по формуле:
{D}=[Ф]{d}.
Полученные распределенные параметры напряженно-деформированного состояния отображают фактическое физическое состояние эксплуатируемого объекта в целом, его блоков и отдельных элементов конструкции и используются для оценки степени опасности их изменения в текущий момент времени или в прогнозном периоде на основе соотнесения их с прочностными характеристиками материалов, из которых они изготовлены, а также с функциональными параметрами эксплуатации объекта.
Заявляемый способ мониторинга может быть осуществлен, например, посредством автоматизированной системы мониторинга технического состояния конструкций (СМТСК), структурная схема которой изображена на фиг. 1.
Структура СМТСК включает в себя три базовых уровня (фиг. 1): подсистему датчиков 1, подсистему сбора и обработки данных 2, а также экспертную систему оценки и прогнозирования технического состояния 3 объекта контроля, представляющую собой промышленный компьютер с инсталлированным программным обеспечением, оснащенным средствами аудио- и видео- информирования, например, монитором с аудиодинамиками.
На основе материалов проектирования, проектно-изыскательных работ, в экспертной системе 3 формируют расчетную математическую модель объекта, например, с использованием аппарата метода конечных элементов [1]. На основе построенной модели осуществляют формирование пространства для идентификации объекта контроля [Ф], путем расчета спектра частот и форм его собственных колебаний.
С использованием подсистемы датчиков 1 и подсистемы сбора и обработки данных 2 с предустановленной периодичностью опроса осуществляют синхронную регистрацию контрольных параметров объекта в выбранных дискретных точках, образующую вектор измеренных параметров {D*}, направляемый в экспертную систему 3 оценки и прогнозирования технического состояния.
На основе полученного в текущий момент времени вектора измеренных параметров {D*}, а также сформированного пространства для идентификации [Ф] в экспертной системе 3 оценки и прогнозирования технического состояния осуществляют процедуру идентификации и вычисляют распределенные параметры напряженно-деформированного состояния объекта. Пример визуального изображения вычисленных в системе СМТСК параметров напряженно-деформированного состояния показан на фиг. 2. Результаты оценки степени опасности изменения параметров напряженно-деформированного состояния объекта контроля в текущий момент времени, а также в прогнозном периоде на основе соотнесения их с прочностными характеристиками материалов объекта контроля, а также с функциональными параметрами эксплуатации объекта, выводят в виде звуковых или графических сообщений средствами аудио и видео информирования в режиме реального времени (фиг. 2).
Заявляемое изобретение промышленно применимо и имеет изобретательский уровень, а заявленная совокупность существенных признаков обладает новой устойчивой взаимосвязью, что позволяет решить поставленную задачу с заявленным техническим результатом.
Предлагаемый способ мониторинга испытан на основе автоматизированной системы мониторинга технического состояния конструкций (СМТСК), включающей подсистему датчиков, подсистему сбора и обработки данных, а также экспертную систему оценки и прогнозирования технического состояния объекта контроля в проекте системы мониторинга технического состояния опасного производственного объекта - трансферных трубопроводов вакуумной колонны К-11 установки ЭЛОУ+АВТ6 (Нефтеперерабатывающий завод АО «Ангарская нефтехимическая компания», г. Ангарск), и подтвердил свою работоспособность.
Использованная литература
1. Бате К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вильсон. - М.: Стройиздат, 1982. - 448 с.
Claims (3)
1. Способ мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности, включающий опрос датчиков, установленных в местах диагностирования конструкции, преобразование полученной с датчиков информации и ее передачу на пункт контроля, выполненный в виде компьютера с программным обеспечением, где осуществляют регистрацию и сравнение полученной информации с заранее зафиксированными значениями параметров, отличающийся тем, что опрос датчиков выполняют синхронно, осуществляют оценку текущего и прогнозного состояния объекта контроля в режиме реального времени посредством проведения идентификационных расчетов, заключающихся в вычислении распределенных параметров напряженно-деформированного состояния объекта по ограниченному числу измеренных параметров на основе минимизации отклонений расчетных параметров от измеренных, а в качестве заранее зафиксированных значений параметров, применяемых для оценки отклонений, свидетельствующих о наличии изменений контролируемых параметров в текущий момент времени, а также в прогнозном периоде, используют прочностные характеристики материалов объекта контроля, а также функциональные параметры эксплуатации объекта повышенной опасности.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для выполнения процедуры идентификации используют результаты опроса датчиков перемещений, и/или осадок, и/или прогибов, и/или вибрации, и/или деформаций, и/или кренов, и/или сейсмических размещаемых в контрольных точках объекта мониторинга.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисляемые параметры напряженно-деформированного состояния объекта, а также результаты оценки степени опасности изменения параметров напряженно-деформированного состояния объекта контроля в текущий момент времени, а также в прогнозном периоде, выводят в виде звуковых или графических сообщений средствами аудио- и видео- информирования в режиме реального времени.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135360A RU2626391C1 (ru) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | Способ мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135360A RU2626391C1 (ru) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | Способ мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2626391C1 true RU2626391C1 (ru) | 2017-07-26 |
Family
ID=59495845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016135360A RU2626391C1 (ru) | 2016-08-30 | 2016-08-30 | Способ мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2626391C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2082145C1 (ru) * | 1994-06-21 | 1997-06-20 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Устройство для обнаружения и исследования аварийных и предаварийных состояний различных конструкций |
| RU2245531C2 (ru) * | 2003-04-02 | 2005-01-27 | Шахраманьян Михаил Андраникович | Способ определения устойчивости зданий и сооружений и система для определения устойчивости зданий и сооружений |
| RU2247958C2 (ru) * | 2003-03-28 | 2005-03-10 | Дочернее открытое акционерное общество ДАО "Оргэнергогаз" | Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений и устройство для его осуществления |
| RU2445693C1 (ru) * | 2010-10-05 | 2012-03-20 | Закрытое акционерное общество "ИНФОРМСВЯЗЬХОЛДИНГ" | Комплексная система инженерного обеспечения, автоматизированного управления, связи и электропитания (ксиас) |
| RU2471161C1 (ru) * | 2011-09-19 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений и устройство для его осуществления |
-
2016
- 2016-08-30 RU RU2016135360A patent/RU2626391C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2082145C1 (ru) * | 1994-06-21 | 1997-06-20 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Устройство для обнаружения и исследования аварийных и предаварийных состояний различных конструкций |
| RU2247958C2 (ru) * | 2003-03-28 | 2005-03-10 | Дочернее открытое акционерное общество ДАО "Оргэнергогаз" | Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений и устройство для его осуществления |
| RU2245531C2 (ru) * | 2003-04-02 | 2005-01-27 | Шахраманьян Михаил Андраникович | Способ определения устойчивости зданий и сооружений и система для определения устойчивости зданий и сооружений |
| RU2445693C1 (ru) * | 2010-10-05 | 2012-03-20 | Закрытое акционерное общество "ИНФОРМСВЯЗЬХОЛДИНГ" | Комплексная система инженерного обеспечения, автоматизированного управления, связи и электропитания (ксиас) |
| RU2471161C1 (ru) * | 2011-09-19 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Asgarian et al. | Damage detection of jacket type offshore platforms using rate of signal energy using wavelet packet transform | |
| Fugate et al. | Vibration-based damage detection using statistical process control | |
| TWI449883B (zh) | 結構體安全性之分析方法 | |
| JP4992084B2 (ja) | 構造物の損傷の診断システムおよび方法 | |
| Huynh et al. | Impedance-based cable force monitoring in tendon-anchorage using portable PZT-interface technique | |
| KR102027252B1 (ko) | 임의 지진구역 대상 무작위 생성 지진학습데이터를 이용한 지진여부판별 방법 및 이에 의한 진도예측 시스템 | |
| JP6763394B2 (ja) | 土質判定装置、土質判定方法及びプログラムを記憶する記録媒体 | |
| EP1953521A2 (en) | System and method for detecting onset of structural failure | |
| KR20080021300A (ko) | 라이다를 이용한 구조물 건전성 진단방법 | |
| Iliopoulos et al. | Continuous fatigue assessment of an offshore wind turbine using a limited number of vibration sensors | |
| RU2699918C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния зданий и строительных сооружений | |
| KR20110005180A (ko) | 건축 구조물의 부재별 건전성 감시 시스템 및 그 방법 | |
| JP2019144031A (ja) | 建物評価システム及び建物評価方法 | |
| RU2626391C1 (ru) | Способ мониторинга технического состояния объектов повышенной опасности | |
| RU2515130C1 (ru) | Сейсмометрический способ мониторинга технического состояния зданий и/или сооружений | |
| Kanwar et al. | Monitoring of RCC structures affected by earthquakes | |
| Oyarzo-Vera et al. | Damage identification of unreinforced masonry panels using vibration-based techniques | |
| Saju | Smart bridges based on bridge information modelling | |
| JP2016061573A (ja) | 構造物健全度推定装置、構造物健全度推定システム、構造物健全度推定方法、および、コンピュータ・プログラム | |
| Valdés‐González et al. | Experiments for seismic damage detection of a RC frame using ambient and forced vibration records | |
| RU2701476C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля несущей способности конструктивных систем зданий и сооружений | |
| KR100844893B1 (ko) | 구조 건전도 모니터링 장치 | |
| Vestli et al. | Case studies on structural health monitoring of offshore bottom-fixed steel structures | |
| RU2672532C2 (ru) | Способ мониторинга технического состояния строительных объектов и система мониторинга технического состояния строительных объектов | |
| Lin et al. | Damage assessment of seismically excited buildings through incomplete measurements |