RU2802292C2 - Metal mesh equipped with sensor - Google Patents
Metal mesh equipped with sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802292C2 RU2802292C2 RU2020135050A RU2020135050A RU2802292C2 RU 2802292 C2 RU2802292 C2 RU 2802292C2 RU 2020135050 A RU2020135050 A RU 2020135050A RU 2020135050 A RU2020135050 A RU 2020135050A RU 2802292 C2 RU2802292 C2 RU 2802292C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mesh
- metal mesh
- elongated
- sensor element
- metal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к сектору переплетенной металлической сетки. Сетки этого типа включают, например, сетки с шестиугольной ячейкой двойного кручения, в которых соседние металлические проволоки переплетены друг с другом. Сетки этого типа используются для различных работ по защите населения, например, в качестве защитных сеток от камнепадов, для строительных работ с использованием усиленного грунта, для создания огражденных каменных стен, берегов рек, дорожных полотен и путепроводов и других работ этого типа.The present invention relates to the woven wire mesh sector. Grids of this type include, for example, double-twisted hexagonal meshes in which adjacent metal wires are intertwined with each other. Nets of this type are used for various public protection works, such as rockfall protection nets, for construction works using reinforced soil, for creating fenced stone walls, river banks, roadbeds and overpasses, and other works of this type.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИTECHNOLOGICAL BACKGROUND
Металлические сетки, в частности сетки двойного кручения, давно известны и используются для бесчисленных работ по защите населения и работ по локализации. Они могут, например, быть использованы для ограждения откосов, для производства механически стабилизированного грунта, для создания или укрепления насыпей. Сетки также могут использоваться для тех же целей в виде габионов или матрасных конструкций.Metal meshes, in particular double twisted meshes, have been known for a long time and have been used for countless public protection and containment works. They can, for example, be used to protect slopes, to produce mechanically stabilized soil, to create or reinforce embankments. Meshes can also be used for the same purpose in the form of gabions or mattress structures.
Одним из основных требований к сеткам этого типа является устойчивость к статическим силам или динамическим ударам заданной величины. Когда металлическая сетка используется в качестве сетки для защиты, например, от камнепадов, и происходит значительный удар, металлическая сетка деформируется и должна быть заменена. Однако если силы или удары являются незначительными по величине или если деформация сетки не является остаточной по своей природе, обычно невозможно визуально проверить, до какой степени и как часто металлическая сетка подвергалась деформации. Между тем, в работах, где металлическая сетка заделана в землю, например, при производстве механически стабилизированной земли или зеленых внешних стен, невозможно даже проверить потенциальную остаточную деформацию сетки, кроме как посредством топографического осмотра внешней стены.One of the main requirements for meshes of this type is resistance to static forces or dynamic impacts of a given value. When a metal mesh is used as a protection mesh against rockfalls, for example, and a significant impact occurs, the metal mesh becomes deformed and must be replaced. However, if the forces or shocks are small in magnitude, or if the deformation of the mesh is not permanent in nature, it is generally not possible to visually verify to what extent and how often the metal mesh has been deformed. Meanwhile, in jobs where the metal mesh is embedded in the ground, such as in the production of mechanically stabilized earth or green outer walls, it is not even possible to check the potential permanent deformation of the mesh, except by topographical inspection of the outer wall.
Во всех этих случаях отсутствие информации о деформациях, которым подвергается металлическая сетка в процессе эксплуатации, может привести к риску ее неожиданного выхода из строя, иногда с серьезными последствиями, для предотвращения которых необходимо запланировать периодические проверки и плановые ремонты или замены металлической сетки. Частота проверок и ремонтов требует значительных затрат при управлении строительными работами.In all these cases, the lack of information about the deformations that the metal mesh is exposed to during operation can lead to the risk of its unexpected failure, sometimes with serious consequences, to prevent which it is necessary to plan periodic checks and scheduled repairs or replacements of the metal mesh. The frequency of inspections and repairs requires significant costs in the management of construction work.
При контроле насыпей и набережных водных путей, особое внимание уделяется возможности удержания уровня насыщения насыпей под контролем во время наводнений и проверки наличия разрывов, созданных, например, роющими животными. Для этой цели известны способы, которые обеспечивают распространение геоэлектрического материала параллельно водному пути и полностью отделенного от материалов, используемых для защиты насыпей или набережных.When monitoring embankments and waterway embankments, particular attention is paid to the ability to keep the saturation level of embankments under control during floods and to check for gaps created, for example, by burrowing animals. For this purpose, methods are known which ensure that the geoelectric material is distributed parallel to the waterway and completely separated from the materials used to protect embankments or embankments.
US2006/083458 показывает сетку защиты от проникновения, которая может включать сетку ограждения в сочетании с системой оптических волокон, которая может предупредить о попытке проникновения.US2006/083458 shows an intrusion protection mesh that may include a fence mesh in combination with an optical fiber system that can warn of an attempted intrusion.
В US 2006/131463 описана витая сетка, имеющая дополнительные арматурные проволоки, расположенные поперечно относительно проволок, образующих сетку.US 2006/131463 describes a twisted mesh having additional reinforcing wires arranged transversely with respect to the wires forming the mesh.
CN208266894 описывает георешетку для почвенного откоса, содержащую тело сетки и чувствительное волокно.CN208266894 describes a soil slope geogrid comprising a mesh body and a sensing fiber.
В EP 1680552 описана армирующая сетка двойного кручения, в которой некоторые ее проволоки заменены металлическими тросами для дополнительной прочности.EP 1680552 describes a double-twisted reinforcing mesh in which some of its wires are replaced by metal cables for added strength.
Настоящее изобретение направлено на решение проблем предшествующего уровня техники, и создание простой и эффективной системы для контроля состояния строительных работ, в которых используются переплетенные металлические сетки. Другой задачей является обеспечение металлической сетки, состояние которой может быть проконтролировано непосредственно, предпочтительно, непрерывно, при нормальном использовании. Другой задачей является изготовление металлической сетки, в которой контроль ее деформированного состояния является эффективным, относительно дешевым и простым в реализации.The present invention aims to solve the problems of the prior art, and to provide a simple and effective system for monitoring the status of construction works that use interlaced metal meshes. Another object is to provide a metal mesh whose condition can be monitored directly, preferably continuously, during normal use. Another object is to produce a metal mesh in which the control of its deformed state is effective, relatively cheap and easy to implement.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Для достижения вышеупомянутых задач, изобретение относится к металлической сетке, как заявлено в нижеследующей формуле изобретения. В частности, изобретение предусматривает металлическую сетку с удлиненными чувствительными элементами (датчиками) за одно целое сеткой.In order to achieve the above objects, the invention relates to a metal mesh as claimed in the following claims. In particular, the invention provides a metal mesh with elongated sensing elements (sensors) in one piece mesh.
В частности, удлиненные чувствительные элементы могут воспринимать изменения одного или нескольких параметров, например температуры и/или деформации. В качестве альтернативы или в дополнение, они могут воспринимать наличие вибраций и/или уровня влажности и/или изменений давления, электрического поля, магнитного поля и т.д.In particular, the elongated sensing elements can sense changes in one or more parameters, such as temperature and/or strain. Alternatively or in addition, they can sense vibrations and/or humidity levels and/or changes in pressure, electric field, magnetic field, etc.
Удлиненные чувствительные элементы составляют одно целое с сеткой. В частности, элементы, которые образуют сетку, в частности металлические проволоки, и удлиненные чувствительные элементы, которые предназначены для обнаружения деформаций или которые являются частью геоэлектрической системы обнаружения, объединены друг с другом в том смысле, что чувствительные элементы вставляются в сетку при ее изготовлении. Более конкретно, удлиненные чувствительные элементы встраиваются в ячейки металлической сетки. Например, чувствительные элементы выборочно вставлены в узлы ячеек в продольном направлении сетки и/или в поперечном направлении сетки. Удлиненные датчики (удлиненные элементы датчика) могут быть добавлены к проволокам, из которых изготовлена металлическая сетка, чтобы построить трехпроволочные узлы, или могут быть заменой для проволок для создания двухпроволочных узлов в переплетениях со смежными металлическими проволоками. В зависимости от типа напряжения, на которое реагируют удлиненные чувствительные элементы, они могут быть встроены в ячейки металлической сетки практически по прямолинейному пути или по более волнистому пути с петлями.The elongated sensing elements are integral with the grid. In particular, the elements that form the grid, in particular metal wires, and the elongated sensing elements that are designed to detect deformations or that are part of the geoelectric detection system, are combined with each other in the sense that the sensing elements are inserted into the grid during its manufacture. More specifically, the elongated sensing elements are embedded in the cells of the metal grid. For example, the sensing elements are selectively inserted into the cell nodes in the longitudinal direction of the grid and/or in the transverse direction of the grid. Elongated sensors (elongated sensor elements) can be added to the wires from which the metal mesh is made to build three-wire knots, or can be a substitute for wires to create two-wire knots in weaves with adjacent metal wires. Depending on the type of voltage to which the elongated sensing elements respond, they can be embedded in the metal mesh cells in a substantially straight path or in a more undulating, looped path.
Тот факт, что датчик встроен в металлические ячейки сетки, делает сетку средством, посредством которого окружающая среда входит в контакт с датчиками; металлическая сетка, которая часто полностью заделана в конструкцию (армированный грунт, насыпь и т.д.), подвергается всем деформациям и вибрациям, которым подвергается конструкция, в которую она заделана. Таким образом, он может передавать эту информацию на датчики с оптимальной эффективностью и чувствительностью.The fact that the sensor is embedded in the metal cells of the mesh makes the mesh the means by which the environment comes into contact with the sensors; metal mesh, which is often completely embedded in a structure (reinforced soil, embankment, etc.), is subjected to all deformations and vibrations to which the structure in which it is embedded is subjected. Thus, it can transmit this information to the sensors with optimum efficiency and sensitivity.
Сетка, содержащая датчики, может быть использована для обеспечения системы сигнализации, которая отправляет сигнал, когда, после некоторого события, превышается заранее определенный порог для параметра. Например, она может посылать сигнал тревоги, когда обнаруживается отклонение температуры или деформация выше порогового значения, которое считается допустимым, или когда обнаруживается вибрация с амплитудой или частотой, считающейся опасной.A grid containing sensors can be used to provide an alarm system that sends a signal when, after some event, a predetermined threshold for a parameter is exceeded. For example, it can send an alarm when a temperature deviation or deformation is detected above a threshold value that is considered acceptable, or when a vibration is detected with an amplitude or frequency that is considered dangerous.
Сетка, содержащая фиксированные удлиненные чувствительные элементы, прикрепленные полностью к самой сетке, также может использоваться для реализации систем контроля строительных работ, которые сохраняют заданные параметры, описывающие исправность и состояние использования работы, под постоянным контролем. Частота дискретизации может быть очень высокой.A grid containing fixed elongated sensing elements attached entirely to the grid itself can also be used to implement construction control systems that keep predetermined parameters describing the health and use status of the work under constant control. The sampling rate can be very high.
Естественно, металлическая сетка, содержащая удлиненные чувствительные элементы, сохраняет все свойства сетки, не содержащей элементов этого типа, включая сопротивление. Таким образом, она сохраняет все свойства сетки предшествующего уровня техники, которые делают ее подходящим элементом усиления в широком спектре строительных работ, а также обеспечивает новую важную функцию контроля состояния самой сетки без необходимости реализации другого отдельного элемента. Дополнительно, поскольку датчики встроены в саму сетку, контроль является более чувствительным, чем тот, который может быть получен использованием датчиков, отдельных от сетки. В этом отношении, второй аспект, согласно которому чувствительные элементы вставлены в узлы металлической сетки, является особенно выгодным; это гарантирует, что чувствительные элементы не могут скользить относительно сетки. Удлиненные датчики могут содержать различные материалы в зависимости от типа измерения или обнаружения, для выполнения которого они предназначены. Например, в случае оценки деформаций можно использовать один или несколько чувствительных проводов, изготовленных из материала, имеющего низкий коэффициент изменения удельного сопротивления, таким образом, чтобы изменение сопротивления при изменении температуры было очень небольшим. Эти чувствительные провода интегрированы в металлическую сетку так, чтобы иметь, по существу, прямолинейный путь и, предпочтительно, имеют высокий коэффициент экстензометрии (коэффициент тензочувствительности), способный показывать относительно высокое изменение сопротивления при изменении деформации, которой они подвергаются. Предпочтительным материалом для изготовления удлиненных датчиков этого типа является константан или материал, имеющий аналогичные характеристики, например медно-марганцево-никелевый сплав, известный под торговым названием «манганин», медно-цинко-никелевый сплав, известный как «никелевая латунь», и сплав никеля и хрома, известный как «нихром». Чтобы избежать коротких замыканий с металлическими проводами в сетке или с окружающей средой, удлиненные датчики могут быть покрыты слоем или оболочкой из изоляционного материала.Naturally, a metal mesh containing elongated sensing elements retains all the properties of a mesh that does not contain elements of this type, including resistance. Thus, it retains all the properties of the prior art mesh that make it a suitable reinforcement element in a wide range of construction applications, and also provides an important new function of monitoring the state of the mesh itself without the need to implement another separate element. Additionally, because the sensors are built into the grid itself, the control is more sensitive than can be obtained using sensors separate from the grid. In this regard, the second aspect, according to which the sensing elements are inserted into the nodes of the metal grid, is particularly advantageous; this ensures that the sensing elements cannot slide against the grid. Elongated sensors may contain different materials depending on the type of measurement or detection they are designed to perform. For example, in the case of evaluating strains, one or more sensing wires made of a material having a low coefficient of change in resistivity may be used such that the change in resistance with temperature is very small. These sensing wires are integrated into the metal mesh so as to have a substantially straight path and preferably have a high extensometry (gauge factor) capable of exhibiting a relatively high change in resistance with changes in the strain they are subjected to. The preferred material for this type of elongated sensor is constantan or a material having similar characteristics, such as a copper-manganese-nickel alloy known under the trade name "manganin", a copper-zinc-nickel alloy known as "nickel brass", and a nickel alloy. and chromium, known as "nichrome". To avoid short circuits with the metal wires in the grid or with the environment, the elongated sensors can be covered with a layer or sheath of insulating material.
Для некоторых применений также возможно использовать удлиненные датчики из композитного волокна и/или оптического волокна, например датчики с сеткой нитей Брэгга. Некоторые датчики этого типа позволяют получать информацию о локальной деформации, в том числе через заданные интервалы вдоль продольной протяженности датчика, в соответствии с технологией конструкции оптоволоконного или композитного волоконного датчика.For some applications, it is also possible to use elongated composite fiber and/or optical fiber sensors, such as Bragg reticle sensors. Some sensors of this type allow obtaining information about local deformation, including at predetermined intervals along the longitudinal extent of the sensor, in accordance with the design technology of a fiber optic or composite fiber sensor.
Таким образом, изобретение обеспечивает возможность вплетения этих удлиненных чувствительных элементов в металлическую сетку, например, двойного кручения, в процессе изготовления самой металлической сетки.Thus, the invention makes it possible to weave these elongated sensing elements into the metal mesh, for example in double twist, during the manufacturing process of the metal mesh itself.
В особенно выгодном аспекте, чувствительные элементы представляют собой оптические волокна и, предпочтительно, оптоволоконные датчики, основанные на явлениях рассеяния. В частности, заявитель определил идеальный датчик из оптоволоконных датчиков, использующих эффект Бриллюэна. Как известно, рассеяние Бриллюэна вызывает изменение частоты света, вызванное, например, наличием локальной деформации или изменением температуры. Таким образом, анализируя свет, обнаруживаемый на выходе волокна, можно восстановить наличие локальных деформаций или изменений температуры.In a particularly advantageous aspect, the sensing elements are optical fibers and preferably fiber optic sensors based on scattering phenomena. In particular, the Applicant has identified an ideal sensor from fiber optic sensors using the Brillouin effect. As is known, Brillouin scattering causes a change in the frequency of light, caused, for example, by the presence of a local deformation or a change in temperature. Thus, by analyzing the light detected at the output of the fiber, it is possible to reconstruct the presence of local deformations or temperature changes.
Таким образом, эти датчики позволяют обнаруживать на определенном участке одного оптического волокна, как изменения температуры, так и деформации, сохраняя при этом оптимальное пространственное разрешение, например, порядка 1 метра на общей длине до 100 км, если используется OTDR (оптическая рефлектометрия во временной области), или 1 см на общей длине до 10 км, если используется BOCDA (оптический корреляционный анализ Бриллюэна). Они являются также экономичными и могут использоваться даже на очень больших расстояниях порядка километров.Thus, these sensors make it possible to detect, in a certain section of a single optical fiber, both temperature changes and deformations, while maintaining optimal spatial resolution, for example, of the order of 1 meter over a total length of up to 100 km, if OTDR (optical time domain reflectometry) is used. ), or 1 cm over a total length of up to 10 km if BOCDA (Brillouin Optical Correlation Analysis) is used. They are also economical and can be used even over very long distances of the order of kilometers.
Примером волокна, которое может быть использовано в датчике эффекта Бриллюэна, является оптическое волокно «телекоммуникационного класса», другими словами, волокно того типа, которое используется в телекоммуникациях. Волокно имеет стандартный диаметр 125 мкм. Оно производится из чистого кремнистого материала в аморфном состоянии, другими словами из чистого стекла. Стекло заключено в защитное покрытие.An example of a fiber that can be used in a Brillouin effect sensor is a "telecom grade" optical fiber, in other words, a type of fiber that is used in telecommunications. The fiber has a standard diameter of 125 microns. It is made from pure siliceous material in an amorphous state, in other words from pure glass. The glass is encased in a protective coating.
Однако не исключено использование оптоволоконных датчиков, основанных на различных явлениях рассеяния (например, комбинационного рассеяния света или рэлеевского рассеяния), или других оптоволоконных интерферометрических датчиков. Дополнительно, возможно обеспечить отдельные датчики температуры и деформации, даже если обнаружение изменений температуры и деформаций с помощью одного датчика является предпочтительным по экономическим причинам и причинам простоты реализации. Дополнительно могут быть предусмотрены датчики вибрации, давления, электрического и/или магнитного поля и т.д.However, the use of fiber optic sensors based on various scattering phenomena (eg Raman scattering or Rayleigh scattering) or other fiber optic interferometric sensors is not excluded. Additionally, it is possible to provide separate temperature and strain sensors, even though detection of temperature and strain changes with a single sensor is preferred for economic and implementation reasons. Additionally, sensors for vibration, pressure, electric and/or magnetic fields, etc. can be provided.
Металлическая сетка, содержащая удлиненные чувствительные элементы, встроенные в сетку, находит применение в различных применениях. Она может быть закопана для создания армированного грунта или, в более общем смысле, для выполнения опорных работ. Она может быть вставлена внутрь дорожного полотна или дорожного ограждения, границы (например, асфальта) или иначе. Во всех этих случаях, особенно полезно знать о любых локальных деформациях, которые могут быть полностью невидимы снаружи, но могут быть одинаково опасными для прочности конструкции. Таким образом, настоящее изобретение также относится к армированному грунту, полотну дороги или дорожному ограждению, содержащему сетку, имеющую удлиненные чувствительные элементы, прикрепленные заодно целое к сетке, имеющей некоторые или все дополнительные, признаки, описанные выше и ниже.Metal mesh containing elongated sensing elements embedded in the mesh finds use in a variety of applications. It can be buried to create reinforced soil or, more generally, to perform support work. It may be inserted inside a roadway or guardrail, a boundary (eg, asphalt), or otherwise. In all these cases, it is especially useful to be aware of any local deformations, which may be completely invisible from the outside, but can be equally dangerous to the strength of the structure. Thus, the present invention also relates to a reinforced ground, roadbed or guardrail comprising a mesh having elongated sensing elements integrally attached to the mesh having some or all of the additional features described above and below.
Сетка может быть также использована в качестве барьера для защиты от камней или в качестве сетки для скрепления камней. В этом случае, местная деформация может быть видна невооруженным глазом, но осмотр может быть нелегким из-за трудностей доступа к местоположению. В любом случае, между одной проверкой и другой могут иметь место события, которые деформируют или даже разрушают конструкцию, и о которых рекомендуется иметь своевременную информацию. Настоящее изобретение также относится к барьеру защиты от камней, содержащему сетку, содержащую удлиненные чувствительные элементы, прикрепленные за одно целое к сетке, имеющей некоторые или все дополнительные, признаки, описанные выше и ниже.The mesh can also be used as a stone barrier or as a mesh to hold stones together. In this case, local deformation may be visible to the naked eye, but inspection may not be easy due to difficulty in accessing the location. In any case, between one check and another, events may occur that deform or even destroy the structure, and about which it is recommended to have timely information. The present invention also relates to a stone barrier comprising a mesh having elongated sensing elements integrally attached to the mesh having some or all of the additional features described above and below.
Настоящее изобретение дополнительно относится к дороге или железнодорожной насыпи, имеющей сетку, содержащую удлиненные чувствительные элементы, прикрепленные за одно целое к сетке, имеющей некоторые или все дополнительные, признаки, описанные выше и ниже. Сетка также может быть расположена как у основания, так и в промежуточных положениях насыпи, в том числе в случае насыпей на опорах.The present invention further relates to a road or railway embankment having a grid comprising elongated sensing elements integrally attached to the grid having some or all of the additional features described above and below. The mesh can also be located both at the base and in intermediate positions of the embankment, including in the case of embankments on supports.
Изобретение содержит сетку для создания откосов и перекрытия на свалке, содержащую удлиненные чувствительные элементы, прикрепленные за одно целое к сетке, имеющей некоторые или все дополнительные признаки, описанные выше и ниже. На свалке также чрезвычайно полезно иметь возможность иметь немедленную обратную связь как в случае структурных деформаций откосов вместилища или перекрытия, так и в случае колебаний температуры, которые могут быть вызваны выходом из строя.The invention comprises a landfill slope and bridging mesh comprising elongated sensing elements integrally attached to the mesh having some or all of the additional features described above and below. In the landfill, it is also extremely useful to be able to have immediate feedback, both in the event of structural deformations in the slopes of the vessel or ceiling, and in the event of temperature fluctuations that may be caused by failure.
Изобретение дополнительно относится к речному берегу (набережной), озеру или в общем виде водному бассейну, или иначе к дамбе, содержащей сетку, содержащую удлиненные чувствительные элементы, прикрепленные за одно целое к сетке, имеющей некоторые или все дополнительные, признаки, описанные выше и ниже. Действительно, в случае набережных и плотин, очевидно, очень важно иметь немедленную обратную связь в случае даже небольшой деформации конструкции, поскольку это может вызвать ослабление и последующий разрыв с потенциально катастрофическими последствиями, как в результате наводнения, которое неизбежно следует, и в результате трудности ремонта набережной, которая ранее не выдержала. Своевременность вмешательства имеет решающее значение для предотвращения разрушения набережной, и поэтому постоянный, точный и пунктуальный контроль имеет чрезвычайно большое значение. В предпочтительном случае, когда сетка содержит, по меньшей мере, один удлиненный элемент датчика температуры и деформации, можно также контролировать температуру, которая может указывать на наличие выхода из строя. Даже незначительный выход из строя, который еще не обязательно вызвал деформацию в структуре самой набережной, тем не менее может быть проблематичным, и поэтому желательно сообщить о нем. При изготовлении набережных, возможность контроля даже очень длинного участка с минимальными затратами и высокой точностью имеет особое значение. Предпочтительно, датчик представляет собой оптоволоконный датчик и даже более предпочтительно, оптоволоконный датчик, в котором используется эффект Бриллюэна.The invention further relates to a river bank (embankment), a lake or, in general, a water basin, or otherwise to a dam, containing a grid containing elongated sensing elements integrally attached to a grid having some or all of the additional features described above and below. . Indeed, in the case of embankments and dams, it is obviously very important to have immediate feedback in the event of even a slight deformation of the structure, since this can cause weakening and subsequent rupture with potentially catastrophic consequences, as a result of the flood that inevitably follows, and as a result of the difficulty of repair embankment, which previously could not stand it. The timeliness of intervention is critical to preventing embankment destruction and therefore constant, accurate and punctual monitoring is extremely important. In the preferred case where the mesh comprises at least one elongated temperature and strain sensor element, the temperature can also be monitored, which may indicate the presence of a failure. Even a minor failure, which has not yet necessarily caused deformation in the structure of the embankment itself, can nevertheless be problematic and therefore desirable to be reported. In the manufacture of embankments, the ability to control even a very long section with minimal costs and high accuracy is of particular importance. Preferably, the sensor is a fiber optic sensor, and even more preferably a fiber optic sensor that uses the Brillouin effect.
Изобретение дополнительно относится к конструкции покрытия для труб, содержащего сетку, содержащую удлиненные чувствительные элементы, прикрепленные как за одно целое к сетке, имеющей некоторые или все признаки, описанные выше и ниже. Трубы могут быть для газа или нефти, или же для воды, например, в случае акведуков или затворов гидроэлектростанций.The invention further relates to a pipe cover structure comprising a mesh comprising elongated sensing elements integrally attached to a mesh having some or all of the features described above and below. Pipes can be for gas or oil, or for water, such as in the case of aqueducts or hydroelectric gates.
Во всех описанных выше и других применениях, сетка может содержать, по меньшей мере, один удлиненный чувствительный элемент температуры и деформации. По соображениям стоимости, точности и надежности, удлиненные датчики, предпочтительно, представляют собой оптоволоконные датчики, еще более предпочтительно, оптоволоконные датчики, в которых используется эффект Бриллюэна.In all of the above and other applications, the mesh may include at least one elongated temperature and strain sensing element. For reasons of cost, accuracy and reliability, the elongated sensors are preferably fiber optic sensors, even more preferably fiber optic sensors that use the Brillouin effect.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Дополнительные признаки и преимущества станут очевидными из следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, представленные в качестве неограничивающего примера, на которых:Additional features and advantages will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, given by way of non-limiting example, in which:
Фиг.1 представляет собой вид примера участка сетки с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению,1 is a view of an example portion of a hexagonal grid incorporating aspects of the present invention,
Фиг.2 представляет собой вид второго примера участка сетки с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению,Fig. 2 is a view of a second example of a section of a hexagonal grid incorporating aspects of the present invention,
Фиг.3 представляет собой вид третьего примера участка сетки с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению,3 is a view of a third example of a section of a hexagonal grid incorporating aspects of the present invention,
Фиг.4 представляет собой вид четвертого примера участка сетки с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению,Fig. 4 is a view of a fourth example of a section of a hexagonal grid incorporating aspects of the present invention,
Фиг.5 представляет собой вид набережной реки, укрепленной сеткой с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению, и5 is a view of a river embankment reinforced with a hexagonal mesh incorporating aspects of the present invention, and
Фиг.6 представляет собой вид укрепленной дорожной насыпи, содержащей сетку с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению.6 is a view of a reinforced road embankment containing a hexagonal mesh incorporating aspects of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
Со ссылкой на фиг.1, показан пример участка сетки, предпочтительно, с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению. Сетка 1 может представлять собой сетку с шестиугольной ячейкой двойного кручения, которая может содержать множество проволок 2, 3, 2', 3', в частности металлических проволок, предпочтительно, из стали, обвитых друг вокруг друга в скрученных участках 7, 7' для образования шестиугольных ячеек 4. Скручивание следует в одном направлении скручивания в каждом скрученном участке 7, 7’: по часовой стрелке или против часовой стрелки, но постоянное на каждом скрученном участке. На фиг.3, скрученные участки 7, 7' имеют проволоки 2, 3, переплетенные в чередующемся направлении между одним и другим рядом: если проволоки 2 и 3 переплетаются друг с другом по часовой стрелке в одном ряду, проволоки 2 и 3 в нижнем и верхнем ряду переплетаются против часовой стрелки. Однако вариант, в котором все скрученные участки 7, 7’ имеют одно направление переплетения, не должен исключаться.With reference to figure 1, shows an example of a grid area, preferably with a hexagonal cell, incorporating aspects of the present invention. The
Сетка 1 может содержать, по меньшей мере, один удлиненный датчик 5, вставленный в продольном направлении через выбранные скрученные участки 7’. Удлиненный датчик 5 может образовывать две трапециевидные ячейки 6, окруженные двумя последовательными скрученными участками 7’ в продольном направлении, образованном направлением, вдоль которого проходит удлиненный датчик 5. Удлиненный датчик, предпочтительно, представляет собой проволоку из сплава для экстензометров, например константана - сплава меди и никеля - или любого другого известного металлического сплава, имеющего хорошую чувствительность к деформации (калибровочный коэффициент) и относительно низкую чувствительность к амплитуде деформации и температуры. Для этой цели, могут использоваться другие известные сплавы, имеющие аналогичные характеристики, например сплав меди-марганца-никеля, известный под торговым названием «манганин», сплав меди-цинка-никеля, известный как «никелевая латунь», и сплав никеля и хрома, известный как нихром. Удлиненный датчик 5 может быть покрыт слоем или оболочкой изоляционного материала. В некоторых применениях, также возможно использовать удлиненный оптоволоконный или композитный волоконный датчик.The
На головках удлиненного датчика 5 с переменным интервалом предусмотрена известная система сбора данных, содержащая электронное устройство, которое обнаруживает, в случае использования, например, константановой проволоки, электрический потенциал на головках удлиненного датчика 5, и способно сообщать и/или сохранять изменение упомянутого электрического потенциала.A known data acquisition system is provided on the heads of the
В случае использования оптических волокон или композитных волокон, эквивалентная система сбора данных при использовании этих волокон обеспечивается на этапе установки на строительной площадке с интервалом, который может изменяться в зависимости от специфики в отдельных однородных участках, которые должны быть проконтролированы. В системе обычно имеется, по меньшей мере, один источник света и фото детектор.In the case of using optical fibers or composite fibers, an equivalent data acquisition system using these fibers is provided at the installation stage on the construction site with an interval that may vary depending on the specifics in individual homogeneous areas that must be monitored. The system usually has at least one light source and a photo detector.
Со ссылкой на фиг.2, показан другой пример участка сетки с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению. В варианте на фиг.2 сетка 10 дополнительно содержит, по меньшей мере, один поперечный удлиненный датчик 11. Поперечный удлиненный датчик 11 расположен перпендикулярно удлиненным датчикам 5, которые пересекаются с поперечным удлиненным датчиком 11 в точках 12 пересечения. По меньшей мере, один поперечный удлиненный датчик 11 вставлен внутрь скрученных участков 7’’, образованных только двумя продольными проволоками 2, 3, 2’, 3’. По меньшей мере, один поперечный удлиненный датчик 11 также, предпочтительно, представляет собой проволоку из сплава для экстензометров, например константана - сплава меди и никеля - или любого другого известного металлического сплава, имеющего хорошую чувствительность к деформации (калибровочный коэффициент) и относительно низкую чувствительность к амплитуде деформации и температуры. Для этой цели, могут использоваться другие известные сплавы, имеющие аналогичные характеристики, например сплав меди-марганца-никеля, известный под торговым названием «манганин», сплав меди-цинка-никеля, известный как «никелевая латунь», и сплав никеля и хрома, известный как нихром. Поперечный удлиненный датчик 11 может быть покрыт слоем или оболочкой изоляционного материала. В некоторых применениях, также возможно использовать удлиненный оптоволоконный или композитный волоконный датчик. Поперечный удлиненный датчик 11 может быть такого же типа или отличного типа от удлиненного датчика 5. На головках поперечного удлиненного датчика 11 предусмотрена известная электронная схема, которая обнаруживает, в случае использования константана или подобного, электрический потенциал на головках поперечного удлиненного датчика 11, и способна сообщать и/или сохранять изменение этого электрического потенциала. Электронная схема может быть объединена с электронной схемой, которая определяет разность потенциалов в удлиненном датчике 5, или же может быть другой электронной схемой.With reference to FIG. 2, another example of a portion of a hexagonal mesh grid incorporating aspects of the present invention is shown. In the embodiment of FIG. 2, the
Следует отметить, что участки сетки, изображенные на фигурах 1 и 2, демонстрируют один продольный удлиненный датчик 5 и один поперечный удлиненный датчик 11, поскольку участок сетки 1, изображенный на чертежах является слишком маленьким, чтобы можно было оценить его в деталях. Тем не менее, обычно может быть предусмотрено множество продольных и поперечных удлиненных датчиков. Сетка, имеющая эти признаки, способна сообщать посредством электронной схемы или схем, расположенных на головках каждого продольного 5 и/или поперечного 11 удлиненного датчика, события деформации, вызванные, например, нагрузкой или ударами по сетке, или иначе используется в качестве структуры, образующей систему контроля, связанную с элементом, имеющим собственные характеристики механического сопротивления, например, с металлической сеткой.It should be noted that the mesh sections shown in Figures 1 and 2 show one longitudinal
Сетка 1, как описано выше со ссылкой на фигуры 1 или 2, может быть изготовлена с помощью машины того типа, который является предметом заявки PCT/IB2017/050700, того же заявителя. Следует отметить, что машина, описанная в указанной заявке на патент, не накладывает никаких ограничений на длину датчика 5. Действительно, машина подает элемент 5 непосредственно с бобины, которая не имеет ограничений по размеру, налагаемых машиной или производственным процессом. Этот аспект является особенно выгодным в случае, когда датчик представляет собой оптическое волокно, поскольку предпочтительно уменьшить количество соединений, насколько это возможно.The
Со ссылкой на фиг.3, показан другой пример участка сетки 16 с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению. В этом случае, сетка 16 образована проволоками 18, переплетенными вместе в узлах 24, с тем, чтобы образовать шестиугольные ячейки. Через определенные промежутки, удлиненный датчик 20, который проходит в продольном направлении для образования трапециевидной ячейки со смежными проволоками 18, с которыми он переплетается в узлах 24, помещается вместо одной из проволок 18. Как описано выше в отношении примеров по фигурам 1 или 2, по меньшей мере, один продольный удлиненный датчик 20, предпочтительно, представляет собой проволоку из сплава для экстензометров, например константана - сплава меди и никеля - или любого другого известного металлического сплава, имеющего хорошую чувствительность к деформации (коэффициент тензочувствительности) и относительно низкую чувствительность к амплитуде деформации и температуры. Для этой цели, могут использоваться другие известные сплавы, имеющие аналогичные характеристики, например сплав меди-марганца-никеля, известный под торговым названием «манганин», сплав меди-цинка-никеля, известный как «никелевая латунь», и сплав никеля и хрома, известный как нихром. Продольный удлиненный датчик 20 может быть покрыт слоем или оболочкой изоляционного материала. В некоторых применениях, также возможно использовать удлиненный оптоволоконный или композитный волоконный датчик. На головках продольного удлиненного датчика 20 предусмотрена известная электронная схема, которая обнаруживает, в случае использования константана или подобного, электрический потенциал на головках продольного удлиненного датчика 20, и способна сообщать и/или сохранять изменение этого электрического потенциала. В случае, когда удлиненный датчик 20 является типом оптического волокна или композитного волокна, на его головках предусмотрена другая система сбора данных, обычно содержащая, по меньшей мере, один источник света и, по меньшей мере, один фотодетектор.With reference to FIG. 3, another example of a portion of a
На фиг.4 показан другой пример участка сетки 16 с шестиугольной ячейкой, включающей аспекты по настоящему изобретению. В этом случае, сетка образована проволоками 18, переплетенными вместе в узлах 24, с тем, чтобы образовать шестиугольные ячейки. На определенных интервалах, удлиненный датчик 20’, который проходит в продольном направлении для образования трапециевидной ячейки со смежными проволоками 18, с которыми он переплетается в узлах 24, помещается вместо одной из проволок 18. По сравнению с фиг.3, где удлиненный датчик 20 является, по существу, прямолинейным, в примере на фиг.4 удлиненный датчик 20’ расположен с тем, чтобы образовывать изогнутые петли. В одной сетке возможно также использовать удлиненные датчики 20, расположенные, по существу, прямолинейно, а также датчики 20’, расположенные в виде петли, как показано в качестве неограничивающего примера на краях сетки на фиг.4.FIG. 4 shows another example of a portion of a
Сетка, как описано выше со ссылкой на фигуры 3 и 4, может быть изготовлена с помощью машины, описанной в документе WO 2011/030316 тем же заявителем.The mesh as described above with reference to Figures 3 and 4 can be made using the machine described in WO 2011/030316 by the same applicant.
Со ссылкой на фиг.5, сетка, имеющая встроенные удлиненные датчики, может быть использована для создания набережной 30 реки, канала, озера и т.п. В частности, может использоваться сетка 1, описанная выше со ссылкой на фиг.1, возможно также сложенная, чтобы образовать структуру матраса. Естественно, также можно использовать сетку 10, 16, 16’, подобную сетке на фигурах 2, 3 или 4, или имеющую признаки, объединенные из признаков четырех описанных типов сеток.With reference to FIG. 5, a mesh having built-in elongated sensors can be used to create an
Согласно известному способу набережная 30 содержит насыпь, имеющую две стороны 32 и 34: внутреннюю сторону 32, обращенную к воде, и внешнюю сторону 34, обращенную к противоположной стороне. Сетка 1 может быть использована для усиления только одной из боковых сторон 32, 34 или обеих. Для этого ее кладут на предварительно утрамбованный грунт. Впоследствии она также может быть покрыта, например, почвой, как в примере на фиг.5.According to the known method, the
Сетка 1 размещается на грунте с удлиненными чувствительными элементами 5, предпочтительно, расположенными параллельно направлению реки или параллельно берегу, в случае водоема, или, другими словами, параллельно основному направлению самой набережной. Таким образом, один чувствительный элемент контролирует длинные участки набережной 30. Набережная дополнительно содержит магистральную линию 36 связи, предпочтительно, расположенную на вершине 38 набережной.The
Набережная 30 может дополнительно содержать датчик 40 дождя, что особенно полезно в случае, когда, по меньшей мере, один из двух удлиненных датчиков 5 определяет влажность или температуру. Действительно, очевидно, что в случае дождя будет обнаружено повышение влажности и, вероятно, также изменение температуры, которые, однако, не связаны с потерей несущих способностей набережной. Таким образом, возможность контроля наличия дождевой воды позволяет правильно интерпретировать значения, регистрируемые датчиками 5.The
Набережная 30 может также содержать водомер 44 для контроля высоты воды. Он также может содержать видеокамеру 42 наблюдения. Магистральная линия 36 связи передает информацию, полученную от всего оборудования, а также сигналы, обнаруженные блоками 46 управления обнаружения, расположенными на заданном расстоянии друг от друга. Блоки 46 управления обнаружения могут содержать систему сбора данных для получения сигнала от удлиненных чувствительных элементов 5.
При использовании, удлиненные датчики 5 контролируют, по меньшей мере, один параметр, например деформацию, температуру, влажность и вибрацию. Следует, в частности, отметить, что тот факт, что датчики 5 закреплены в узлах 7’ сетки 1, заставляет саму сетку быть средством, посредством которого окружающая среда входит в контакт с датчиками 5. Металлическая сетка 1, которая в проиллюстрированном примере полностью встроена в набережную, подвергается всем деформациям и вибрациям, которым подвергается конструкция, в которую она встроена, и поэтому очень эффективно передает их на датчики.In use, the
Таким образом, набережная 30 представляет собой набережную с присущим ей контролем. Естественно, тип контроля может быть изменен в зависимости от требований конкретного участка и множества переменных, таких как атмосферные условия, обнаруженная высота воды и т.д. Например, возможно изменять частоту дискретизации, но также установить разные пороги срабатывания сигнализации для каждого контролируемого параметра.
Следует подчеркнуть, что сетка 1 выполняет функции обычной металлической сетки для контроля эрозии и снижения рисков, связанных с присутствием роющих животных. Дополнительно, сетка 1, снабженная удлиненными датчиками 5, также выполняет дополнительную функцию гидравлического и геотехнического контроля.It should be emphasized that the
Для создания набережной 30, показанной на фиг.5, особенно рекомендуется использование оптоволоконных датчиков 5 и, в частности, предпочтительными являются оптические волокна, основанные на явлениях рассеяния. Предпочтительным выбором является использование оптических волокон, которые используют эффект Бриллюэна, потому что они хорошо подходят для эффективного и точного контроля очень больших участков, как это действительно имеет место для берегов рек, каналов или озер, которые обычно продолжаются на многие километры.To create the
Со ссылкой на фиг.6, сетка, имеющая встроенные удлиненные датчики, может быть использована для создания насыпи дороги или железнодорожной насыпи. На чертежах показан пример дорожной насыпи 50 на опорах и дорожной насыпи 54 без опор. Независимо от наличия или отсутствия опор 52, дорожная насыпь 50, 54 содержит, по меньшей мере, одну сетку, имеющую удлиненные датчики.Referring to FIG. 6, a mesh having built-in elongated sensors can be used to create an embankment of a road or a railway embankment. The drawings show an example of a
Первая сетка 60, содержащая удлиненные чувствительные элементы, расположена у основания 56 дорожной насыпи 50, 54. Вторая сетка 62, содержащая удлиненные чувствительные элементы, расположена у основания фундамента 58. Третья сетка 63, содержащая удлиненные чувствительные элементы, расположена внутри фундамента 58, который может быть связанным или несвязанным. Четвертая сетка 64, содержащая удлиненные чувствительные элементы, расположена внутри дорожного покрытия 59, которое может при желании содержать битумное щебеночное покрытие. В проиллюстрированных примерах, обе дорожные насыпи 50 и 54 содержат четыре сетки 60, 62, 63, 64, содержащие удлиненные датчики, хотя, естественно, возможно использовать одну сетку, содержащую удлиненные датчики только в одном из описанных положений, используя сетки без удлиненных датчиков в других положениях или альтернативных усиливающих структурах.The
Естественно, в результате, без ущерба для принципа изобретения, варианты осуществления и детали реализации могут значительно отличаться от того, что описано и проиллюстрировано, без отхода от объема патентных притязаний изобретения.Naturally, as a result, without prejudice to the principle of the invention, embodiments and implementation details may differ significantly from what is described and illustrated without departing from the scope of the patent claims of the invention.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102018000004022A IT201800004022A1 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Sensorized wire mesh |
IT102018000004022 | 2018-03-28 | ||
PCT/IB2019/052534 WO2019186447A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-03-28 | Sensor-fitted metal net |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020135050A RU2020135050A (en) | 2022-04-28 |
RU2802292C2 true RU2802292C2 (en) | 2023-08-24 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU41740U1 (en) * | 2004-07-16 | 2004-11-10 | Колесник Владислав Иванович | SEAFRONT |
US20060131463A1 (en) * | 2003-06-17 | 2006-06-22 | Jun Wan J | Gabion unit and gabion mesh comprising it |
US20070079985A1 (en) * | 2003-10-22 | 2007-04-12 | Francesco Ferraiolo | Protective wire net, a protective structure constructed with the net and the use of the protective wire net for the construction of a protective structure |
RU79113U1 (en) * | 2008-09-01 | 2008-12-20 | Ольга Сергеевна Голубева | WATERPROOF STRUCTURE (OPTIONS) AND BLOCK OF PROTECTIVE STRUCTURE (OPTIONS) |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060131463A1 (en) * | 2003-06-17 | 2006-06-22 | Jun Wan J | Gabion unit and gabion mesh comprising it |
US20070079985A1 (en) * | 2003-10-22 | 2007-04-12 | Francesco Ferraiolo | Protective wire net, a protective structure constructed with the net and the use of the protective wire net for the construction of a protective structure |
EP1680552B1 (en) * | 2003-10-22 | 2007-12-05 | OFFICINE MACCAFERRI S.p.A. | A protective wire net, a protective structure constructed with the net and the use of the protective wire net for the construction of a protective structure |
RU41740U1 (en) * | 2004-07-16 | 2004-11-10 | Колесник Владислав Иванович | SEAFRONT |
RU79113U1 (en) * | 2008-09-01 | 2008-12-20 | Ольга Сергеевна Голубева | WATERPROOF STRUCTURE (OPTIONS) AND BLOCK OF PROTECTIVE STRUCTURE (OPTIONS) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111936251B (en) | Sensor-mounted metal mesh | |
DE102006023588B3 (en) | Use of a geo-textile system made from a textile structure and integrated sensor fibers for improving and monitoring a dam | |
JP5148589B2 (en) | A method for evaluating the safety of bridge structures by vibration measurements. | |
Fuggini et al. | Innovative approach in the use of geotextiles for failures prevention in railway embankments | |
US20120303276A1 (en) | Scour monitoring system | |
CA3227378A1 (en) | System and method for detecting subgrade deformation | |
KR101262233B1 (en) | Method and geosynthetic fabric for locating and measuring deformations in a work of civil engineering | |
KR100812389B1 (en) | Measurement method for observation of landslide | |
CN108317948A (en) | Resistance value alertness grid foundation displacement tests system and method | |
JP5348728B2 (en) | Optical fiber scour detector and system | |
JP4911667B2 (en) | Optical fiber scour detector and system | |
RU2802292C2 (en) | Metal mesh equipped with sensor | |
JP2001304822A (en) | Optical fiber sensor and monitoring system | |
Krebs et al. | Development of a sensor-based dike monitoring system for coastal dikes | |
Krebs et al. | Implementation of sensor-based dike monitoring by smart geotextiles | |
Inaudi et al. | Paradigm shifts in monitoring levees and earthen dams: distributed fiber optic monitoring systems | |
JP2006317461A (en) | Optical distortion sensor and bank monitoring system using it | |
Inaudi | Sensing solutions for assessing the stability of levees, sinkholes and landslides | |
Inaudi | Optical fiber sensors for dam and levee monitoring and damage detection | |
CN108612132B (en) | Bridge anti-scouring system based on self-sensing FRP grid and installation method | |
Yurchenko et al. | Technical Solutions for the Distributed Monitoring of Long Hydraulic Structures | |
WO2024052259A1 (en) | Sensor for detecting scour | |
Inaudi et al. | Monitoring dams with distributed fiber optic sensing | |
Zangani | Smart high-performance textiles for protection in construction and geotechnical applications | |
Inaudi | Localization of instability zones in levees, landslides, sinkholes and tunnels with distributed optical fiber sensors |