Аэрокосмоэкология Украины

Описание

Аппаратно-программный комплекс экспериментального определения основных динамических характеристик строительных конструкций. Система позволяет производить автоматизированный вибромониторинг строительных объектов, заключающийся в регистрации и анализе вибрации конструкций, вызванной работающим оборудованием, ветровой нагрузкой и другими техногенными и природными факторами, а также передачу информации об обнаруженных неполадках и авариях в специальные службы.

Система соответствует требованиям ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния», ГОСТ Р 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС)», ГОСТ 53778-2010 "Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния", ГОСТ Р 53964-2010 "Вибрация. Измерения вибрации сооружений. Руководство по проведению измерений", ГОСТ Р 54859-2011 "Здания и Сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний", СП 13-102-2003 "Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений".

Диагностический комплекс дает возможность производить измерения вибрации в частотном диапазоне от 0,1 до 400 Гц, измерять собственные резонансные частоты сооружений и их элементов, получать кривые пространственного распределения амплитуд основных форм колебаний и отображать состояние конструкции в трехмерном виде. Управление сбором данных, обработка и анализ данных в специальном программном обеспечении, реализованном в SCADA ZETView, входящем в состав комплекса.

Состав системы мониторинга технического состояния зданий:

1.   Первичные преобразователи (в соответствии с ГОСТ 53778-2010 "Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния"): датчик угла наклона и тензорезисторы, предназначенные для фиксации трещин. 
2.   Сейсмоприемники BC1313 со встроенным калиброванным усилителем, бездемонтажной поверкой и контролем питания.
3.   Многоканальный 24-ти разрядный сейсморегистратор ZET048 со встроенным аккумулятором.
4.   Программное обеспечение ZETLab Сейсмо, включая специализированное ПО "Мониторинг состояния конструкций зданий".

Дополнительная комплектация системы:

•   Ноутбук повышенной прочности,
•   Грузы различной массы для возбуждения ударной нагрузки в несущих конструкциях.

Функции системы мониторинга технического состояния зданий:

•   Сбор данных
•   Обработка и анализ данных
•   Создание отчетов об испытаниях и архива данных

Чувствительными элементами системы являются сейсмоприемники, которые осуществляют преобразование воздействующего на них виброускорения в электрический сигнал. Сейсмоприемники устанавливают по периметру здания, каждый сейсмоприемник имеет три взаимно перпендикулярные измерительные оси X, Y и Z - таким образом обеспечивается полный пространственный контроль исследуемого здания. 

Сигналы с сейсмоприемников оцифровываются сейсмостанцией (сейсморегистратор ZET 048). К одной сейсмостанции можно подключить до 8 сейсмоприемников, имеющих по 3 измерительных канала и канал контроля питания. Сигналы, оцифрованные всеми сейсмостанциями, передаются на компьютер с предустановленным программным обеспечением ZETLab Сейсмо. Компьютер со специальным программным обеспечением является центральной частью системы диагностики и мониторинга. Далее цифровые сигналы обрабатываются виртуальными приборами ZETLab на компьютере.

Для длительного мониторинга конструкций зданий обмен данными между компьютером и сейсмостанцией осуществляется по локальной сети Ethernet, а питание регистратора - по технологии PoE. При проведении оперативной диагностики питание сейсмостанции и сейсмодатчиков может осуществляться от внутренних аккумуляторов сейсморегистратора, а измерения проводиться в автономном режиме (без компьютера). При построении распределенной системы разнесенные сейсмостанции синхронизируются между собой.

Входящее в комплект поставки сейсмостанции программное обеспечение ZETLab Сейсмо позволяет проводить всесторонний анализ данных, в т.ч.:

•   Визуализацию и анализ зарегистрированных сигналов с использованием различных алгоритмов цифровой обработки сигналов во временной и частотной областях анализа. Частотные методы обнаружения повреждений применяют для обнаружения больших уровней повреждения в конструкциях. Временные алгоритмы предназначены для получения и расчета параметров через установленный период времени. Параметры, к которым относятся деформации (напряжения), прогиб конструкций, крен зданий, амплитуда колебаний, вычисляются и сравниваются с нормируемыми значениями. 
•   Выбор для анализа наиболее информативных участков сигналов с наивысшим соотношением сигнал/шум. С этой целью обеспечивается анализ трехмерных представлений сигналов в виде изменения частотных спектров сигналов во времени (3d-спектрограмма);
•   Расчет собственной частоты, ударных спектров и расчет логарифмического декремента основного тона собственных колебаний;
•   Устранение тренда (медленных изменений) сигналов; 
•   Запись исходных сигналов, сохранение результатов измерений для отображения в численном и графическом виде.

Технические характеристики

Основные функции системы

Параметр	Значение
	Визуализация состояния конструкций  Программа для мониторинга состояния конструкций зданий  Отображение спектральных и временных характеристик сигналов, фильтрация сигналов, выбор времени усреднения данных, визуализация параметров на трехмерной модели объекта.
	Модальный анализ  Программа для анализа параметров конструкций зданий при ударном воздействии  Позволяет определять амплитуду, частоту, период и логарифмический декремент затухания основного тона собственных колебаний вдоль большой, малой и вертикальной осей. При испытаниях отображаются формы сигналов и ударные спектры, а также рассчитанные параметры. В программе проводится усреднение откликов (свободных колебаний) исследуемого сооружения на ударные воздействия для повышения отношения сигнал/шум.
	Узкополосный спектральный анализ  Программа для спектрального анализа сигналов  Предназначена для построения детальных частотных спектров сигналов. Изменение масштаба представления и частотного разрешения. Выбор времени усреднения данных.  Выбор весовой функции и типа обработки. Встроенные функции интегрирования/дифференцирования сигналов. Расчет спектрально плотности и спектральной мощности сигналов. Представление результатов в виде спектрограмм и 3D-спектрограмм.
	Взаимный корреляционный анализ  Программа для расчета корреляционной функции  Позволяет определять источник сигнала по временной разности воздействия на два удаленных датчика. Встроенные фильтры ФНЧ и ФВЧ. Расчет огибающей. Отображение данных в виде графика, коррелограмм и 3D-коррелограмм.
	Многоканальный осциллограф  Программа для отображения формы сигналов  Позволяет просматривать форму нескольких сигналов в одном окне, в т.ч. в режиме совмещения и с синхронизацией сигналов. Курсорные измерения. Выбор длительности отображения, удобная система масштабирования графиков. Отображение исходных сигналов и сигналов после обработки такими программами, как "Фильтрация сигналов", "Виброметр" и др.
	Виброметр  Программа для измерения параметров вибросигналов  Расчет значений ускорения, скорости и перемещения вибросигнала в выбранной полосе частот. Выбор времени усреднения данных. Создаёт виртуальные каналы ускорения, скорости и перемещения, доступные в других программах. Функция вибростопа при превышении порогового уровня.
	Многоканальный самописец  Программа для мониторинга параметров сигналов  Непрерывная запись параметров сигналов по многим каналам (до 80 в один файл). Выбор времени усреднения. Выбор режима записи: непрерывная, с разбивкой по суткам/неделям. Отображение исторического графика регистрируемых сигналов.
	Фильтрация сигналов  Программа для обработки данных  Выполнение фильтрации, интегрирования, дифференцирования и расчета огибающей сигнала. Позволяет проводить каскадную фильтрацию. Создаёт виртуальные каналы, доступные в других программах ZETLab и приложениях, реализованных в ZETView.