Особенности автоматизированной системы мониторинга при решении инженерных задач

Примеры АСМ

Из таблицы 1 видно, что в роли сенсоров применяются как геодезические, так и геотехнические приборы -- от электронных тахеометров до датчиков температуры и давления.

На данный момент, компания Trimble предлагает стандартный набор сенсоров. Отсутствие модульной системы делает ее менее гибкой при использовании.

Компания Topcon отличается наличием самого большого количества модулей. Текущая версия программы DC3Pro позволяет подобрать любую из четырех возможных конфигураций для мониторинга плотин, тоннелей, путей и дорог, масс грунта.

Leica GeoSystems предлагает такой же широкий набор сенсоров, как и компания Topcon при работе с АСМ. Кроме этого, данная компания более подробно раскрывает возможности своего программного обеспечения, а именно: выделяет два основных модуля, Monitor и Analyzer, которые отвечают за сбор и анализ данных соответственно.

И, последнее, говоря об оповестительном центре данных систем, выбор трех компаний идет в пользу беспроводных средств связи. Это может быть как Интернет, так и мобильная связь. Также каждая из компаний предоставляет организацию внешнего доступа данных, что соответствует поддержке онлайн приложений.

Одной из отличительных сторон автоматизированного мониторинга является определении координат во времени и пространстве в реальном времени. Данной составляющей мониторинга является спутниковый мониторинг деформаций с помощью специальных встроенных приемников, глобальных навигационных спутниковых систем, или сокращенно ГНСС (GNSS). В случаях отсутствия связи со спутником координаты можно определить с помощью TPS-систем в местной системе координат. Анализ мирового опыта по применению наиболее известных и распространенных GNSS-приемников и TPS-систем рассмотрен в таблице 2.

Таблица 2

Приемники в АСМ

Главным отличительным признаком GNSS мониторинга является независимость от времени суток и различных погодных условий, так как для измерений не нужны видимые ориентиры. Использования технологии GNSS позволяет определять координаты двумя способами: абсолютным и дифференциальным. При первом методе точность может составлять несколько метров. Для более точных измерений необходимо применять второй метод, для которого понадобится два GNSS -приемника.

Один из них выполняет базовую функцию, он устанавливается в специально заданной точке. Второй GNSS-приемник передвигается по тем точкам, для которых проводится вычисление [7].

Ниже рассмотрим примеры применения АСМ в различных отраслях. Выделим следующие направления:

1. Строительство и эксплуатация;

2. Охрана окружающей среды или архитектуры;

3. Горные работы.

Направление «Строительство и эксплуатация»: проект мониторинга моста, составленный в 2010 году в Москве, был реализован как тестовый вариант и на данный момент не применяется [3, с. 1]. В данном проекте специалисты были заинтересованы в анализе долговременных и внезапных деформаций. Точность проведения мониторинга до 1--2 мм и 2--3 мм, и дискретность от 15 минут и от 1 секунды соответственно (Рисунок 2). Следующий пример является актуальным ввиду строительства Олимпийских объектов в городе Сочи [2]. Наличие эффективной транспортной развязки и удобство перемещения по городу предполагает активное строительство подземных тоннелей. Компании застройщики работают с программой Leica GeoMoS. По их словам система эффективно работает, дает хорошие результаты и высокую точность проведения работ -- 0,6мм±1 мм/км. Дискретность проведения мониторинга в Сочи -- 2 часа, такая же, как и в Гонконге, где проводилось аналогичное строительство тоннелей в 2006 году с использованием программы Leica GeoMoS [6, c. 6]. Последний пример в области строительства -- это строительство подземной линии в Цюрихе (Швейцария), где была применена новая версия программы мониторинга от Trimble, 4DC. Дискретность проведения работ составила 30 минут, а точность -- 1мм±1 мм/км [8].

Следующие примеры рассмотрены в рамках направления «Охраны окружающей среды или архитектуры». При строительстве подземной линии в Цюрихе одной из значимых причин использования АСМ была охрана архитектурных сооружений над строительством тоннелей, т. е. все те исторически важные здания не должны были претерпевать даже малейших деформаций или малейшего изменения геометрического положения сооружений. Интересен так же пример по охране плотин на озере Diamond Valley в Канаде. Там проводились не только работы по мониторингу, но и изучалось, насколько эффективно действует оповестительный центр системы. Была использована система ALERT, разработанная Канадским Центром Инженерной Геодезии. Мониторинг производился раз в сутки с точностью до 5 мм [10, c. 7].

Ярким примером в направлении «Горные работы» является работы на карьере BC в Канаде. Прежде чем активно использовать систему автоматизированного мониторинга, специалисты уделили огромное внимание вопросу рефракции, т.к. работы на карьере производились при различных температурах от +8 до +22 °С в июле и августе [5, c. 4]. Следовательно, какой бы отлаженной не была система мониторинга, всегда надо учитывать максимальное количество факторов, влияющих на процесс.

Существует так же огромное количество примеров, которые относятся к традиционной системе мониторинга. В России согласно нормативным документам по охране недр мониторинг выполняется не менее двух раз в год [4]. Точность работ до 1 мм. Однако сбор и обработка данных не будет такой же быстрой как при автоматизированном мониторинге. Специалист затрачивает больше времени и ресурсов. Данные примеры представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 Область применения и точность проведения АСМ: Обозначения: разделение по направлениям: бежевый цвет -- строительство и эксплуатация, зеленый -- охрана окружающий среды или архитектуры, темно-розовый -- горные работы; пример в эллипсе -- российский опыт, пример в прямоугольнике -- зарубежный опыт