Для внутреннего использования в ООО М 2

! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Автоматизированная система контроля деформаций и смещений Мониторинг сооружений автодорожной инфраструктуры Москва, 2013

Актуальность создания системы ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Масштаб сети федеральных автомобильных дорог Стратегическая важность сложных инженерных сооружений Сложные природно-климатические условия Повышение интенсивности транспортных потоков Износ объектов дорожной инфраструктуры Создание автоматизированной системы контроля деформаций и смещений объектов дорожной инфраструктуры и прилегающих геомассивов Высокие затраты на устранение возможных последствий, вызванных разрушениями инженерных сооружений, риск гибели людей, а также существенный экономический ущерб вследствие временного прекращения движения на поврежденном участке дорог, требуют применения средств и систем дистанционного мониторинга с возможностью раннего местоопределения дефектов на объектах автодорожной инфраструктуры. 2

Цели и задачи создания системы ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Цели создания системы Повышение оперативности реагирования на изменения состояния сложных инженерных сооружений и прилегающих геомассивов за счет автоматизации их мониторинга на основе комплексного применения технологий высокоточной спутниковой навигации и контроля геотехнического состояния. Основные задачи автоматическое определение (в реальном времени и в постобработке) параметров положения, движения, колебаний (трехмерных деформаций), напряженно-деформированного состояния объекта дорожной инфраструктуры; автоматическое формирование сигналов о достижении элементами конструкции объекта дорожной инфраструктуры предельных (заданных) параметров состояния, автоматическая выдача диспетчеру и внешним потребителям информации о технико-эксплуатационном состоянии контролируемых объектов. 3

Стадии создания системы ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! № п/п Год Мероприятие Результат 1 2009 Доказана эффективность Инициативный пилотный проект ФДА, М 2 М ГЛОНАСС для контроля на трассе Джубга-Сочи смещений 2 2011 Разработаны проектные решения системы, определены пилотные участки 2012 Создан задел для отработки Разработка конструкторской документации, технических решений программного обеспечения, закупка, объектов контроля монтаж оборудования дорожной инфраструктуры 3 4 2013 Проведение опытной эксплуатации Определены требования к проектированию системы Доказана эффективность комплексного применения традиционных методов контроля и ГЛОНАСС … Федеральное дорожное агентство в плановом порядке разрабатывает инновационные перспективные методы и средства автоматизированного контроля состояния сложных инженерных сооружений и геомассивов на основе использования современных навигационных, телеметрических и телекоммуникационных технологий 4

Объекты автоматизации и контроля ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! 1 2 1. Инженерный корпус хостинского тоннеля. 2. Хостинская эстакада. 3. Верхнее подпорное сооружение (а/д М 27 Джубга- 3 4 Сочи км 196 + 310). 4. Нижнее подпорное сооружение (а/д М 27 Джубга. Сочи км 196 + 310). ü Все пилотные объекты функционируют как единый опытный участок – фрагмент многообъектовой локальной сети ü За период ОЭ – 3 месяца оборудование подтвердило свои точностные характеристики ü Получено тиражируемое решение для построения ведомственной АСУ мониторинга объектов 5

Основные элементы системы ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Аппаратно-программный комплекс диспетчерского пункта Инженерная инфраструктура 10 км. кабальных трасс (2, 5 км – волоконно-оптических линий, более 3 км линий электропередач, более 3 -х км соединительных линий) Технологический контур формирования поправок позиционирования по сигналам ГЛОНАСС/GPS. 1 базовая станция Технологический контур определения местоположения по сигналам ГЛОНАСС/GPS 19 точек контроля Технологический контур измерений смещения, деформаций, напряженности элементов сооружения > 120 точек контроля, 6 скважин, 9 шурфов Технологический контур контроля оперативной обстановки 2 камеры Технологический контур измерения параметров состояния окружающей среды 1 метеостанция Состав системы позволяет полноценно контролировать большинство факторов, влияющие на объекты контроля 6

Аппаратно-программный комплекс диспетчерского пункта ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Основные задачи: § Сбор, хранение и представление информации о состоянии контролируемых объектов § Сигнализация о возникновении происшествий § Поддержка действий диспетчера в соответствии с возникшей обстановкой на контролируемых объектах § Предоставление состояния данных видеоконтроля элементов конструкции контролируемых объектов. Аппаратно-программный комплекс диспетчерского пункта – основной инструмент эксплуатирующей организации для автоматизированного постоянного достоверного мониторинга состояния контролируемых объектов и анализа процессов, происходящих с ним 7

Технологический контур определения местоположения по сигналам ГЛОНАСС/GPS ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Состав: 1. Локальная базовая станция 2. Измерительные станции-роверы (19 станций 3. роверов) Навигационное вычислительное устройство Точностные характеристики: § определение смещений объектов контроля дорожной инфраструктуры в реальном масштабе времени 2 -3 см § определение смещений объектов контроля дорожной инфраструктуры в постобработке – 4 -5 мм Оборудование контура устанавливается на всех объектах контроля и обеспечивает измерение смещений точек контроля в абсолютных величинах одновременно по трем взаимно перпендикулярным осям с потенциальной ошибкой в несколько миллиметров. Обеспечивает возможность комплексирования с другими контурами контроля, работу в реальном времени независимо от времени суток и погодных условий. 8

Технологический контур измерений смещения, деформаций, напряженности элементов сооружения ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Предназначены для измерения линейных, угловых перемещений элементов конструкции сооружений и температуры в местах установки § Датчики угла наклона – 30 шт. § § Диапазон: - ± 10°, Точность: 0. 001°. § Датчик температуры - 30 шт § § Диапозон: от - 40 С° до +60 С° Точность: - 0. 1 С° § Датчики линейных перемещений - 60 шт § § Диапозон: 0 -80 мм Точность: 0. 1 мм Оборудование контура устанавливается на противооползневых стенках и обеспечивает измерения низкодинамичных и высокодинамичных процессов смещений элементов конструкций объектов контроля относительно друга. 9

Технологический контур измерений смещения, деформаций, напряженности элементов геомассивов ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Предназначены для измерения смещений прилегающих геомассиов и их воздействия на сооружения дорожной инфраструктуры § Инклинометры скважинные – 30 шт § § § Датчик уровня грунтовых вод – 1 шт. § § § Диапазон: до 100 мм Точность: 0. 1 мм Диапозон: до 100 к. Па Точность: 0. 1 к. Па Датчики давления грунта – 9 шт § § Диапозон: до 700 к. Па Точность: 0, 1 к. Па Оборудование контура устанавливается на прилегающих геомассиве верхнего подпорного сооружения и обеспечивает измерение низкодинамичных деформационных процессов воздействия на сооружения объектов дорожной инфраструктуры. 10

Технологический контур контроля оперативной обстановки Технологический контур измерения параметров состояния окружающей среды ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Предназначен для видеонаблюдения за объектом контроля и измерения параметров окружающей среды § Видокамеры – 2 шт § § § Угол обзора – 34 -86° Разрешение – 600 телевизионных линий Метеостанция – 1 шт. § § Диапазон измерения температур : - 50 С° до +60 С° Точность измерения температуры: 0. 3 С° § § Диапазон измерения давления: 600 -1100 г. Па Точность измерения давления: 0, 5 г. Па Диапазон измерения относительной влажности воздуха: 0 -100% Точность измерения относительной влажности: 3% 11

Основные результаты. Навигационный контур ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Период наблюдений: 14. 12. 2012 – 28. 02. 2013 Состояние объектов на 05. 03. 2013: 1. Нижнее подпорное сооружение – норма 2. Верхнее подпорное сооружение – норма 3. Эстакада- норма Точностные характеристики: § § § точность определения смещения объектов (в реальном времени) – 2 -3 см точность определения смещения объектов (в режиме постобработки) – 5 мм количество достоверных данных на суточном интервале не менее 96% В январе 2013 зафиксировано относительное смещение контролируемых точек на нижнем и верхнем подпорном сооружениях в пределах 10 -12 мм по результатам постобработки данных. По результатам опытной эксплуатации была подтверждена возможность применения технологий спутникового навигации на основе ГЛОНАСС/GPS в системах контроля деформаций и смещений объектов дорожной инфраструктуры. 12

Основные результаты. Контур измерительного оборудования ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! Период наблюдений: 14. 12. 2012 – 14. 01. 2013 Интервал опроса оборудования: § Верхнего подпорного сооружения – 20 мин. § Нижнего подпорного сооружения – 10 мин; 0 -1 0 -2 Наклономер контур 3. 10 1000 2000 3000 "правый" а, мм 4000 -3 -4 -5 -6 -7 Точностные характеристики: § Точность измерения смещений – 0, 05 мм § -8 -9 Точность измерения углов – 0, 001° -10 Показания трещиномера контур 3. 8 0 1000 2000 3000 4000 ось Х, мм -0. 200000 0. 000000 В январе 2013 зафиксированы подвижки геомасива прилегающего к верхнему подпорному сооружению -0. 400000 в пределах 7 мм. -0. 600000 -0. 800000 По результатам опытной эксплуатации был подтвержден синергетический эффект комплексного использования навигационных технологий с геотехническим оборудованиям, позволяющий повысить достоверность и точность контролируемых параметров. -1. 000000 -1. 200000 -1. 400000 13

Преимущества и эффект от создания системы ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! § Переход от системы планово-предупредительных работ к эксплуатации по состоянию КЛЮЧЕВЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА § Оперативный мониторинг состояния сооружений, в т. ч. в реальном времени § Прогнозирование изменений состояния сооружений § Снижение затрат на диагностику состояния сооружений (особенно удаленных) ЭФФЕКТ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ § Снижение затрат при проведении ремонтновосстановительных работ (15%)* § Снижение затрат эксплуатирующей организации при оценке напряженно-деформированного состояния сооружений (15%)* *Экспертное заключение Института системного анализа РАН Создаваемое комплексное решение повысит эффективность эксплуатации сложных инженерных сооружений в автомобильном хозяйстве и прогнозирования возникновения критических состояний элементов инфраструктуры. 14

Перспективы развития проекта ! Для внутреннего использования в ООО «М 2 М телематика» ! § Развитие методического обеспечения и математического аппарата оценки состояния контролируемых объектов на основе комплексного использования применяемого измерительного оборудования § Экспериментальная отработка и комплектование типовых конфигураций объектового измерительного оборудования для различных объектов контроля § Разработка отраслевых методических документов, определяющих требования к автоматизированным системам контроля состояния инженерных сооружений и геомассивов автодорожного комплекса § Тиражирование системы на другие объекты дорожной инфраструктуры федеральных автомобильных дорог § Проведение исследований новых (побочных) применений создаваемой системы (например, контроль массы проезжающего транспорта (за счет измеряемых колебаний контролируемого полотна) с его идентификацией посредством системы видеонаблюдения) Создан уникальный экспериментальный полигон для отработки программно-технических комплексов, математических моделей и методического аппарата по автоматизированному мониторингу объектов дорожного хозяйства. Созданный задел подлежит дальнейшему развитию и использованию в интересах Федерального дорожного агентства 15