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:
- 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.
- Сейсмоприемники BC1313 со встроенным калиброванным усилителем, бездемонтажной поверкой и контролем питания.
- Многоканальный 24-ти разрядный сейсморегистратор ZET048 со встроенным аккумулятором.
- 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
Параметр | Значение |
---|---|
Диапазон рабочих частот |
от 0,1 до 400 Гц |
Допустимые значения динамического диапазона |
±10 В |
Разрядность числовых значений отсчетов |
24 бит |
Максимальная частота дискретизации |
2500 Гц |
Максимальная продолжительность ввода данных в автономном режиме (16 каналов при частоте дискретизации 1 кГц) |
500 000 с |
Количество компонентов (измерительных осей) в каждом сейсмоприемнике |
3 (X, Y, Z) |
Коэффициент преобразования сейсмоприемника (±10 %) |
1 В/м/с2 |
Эффективное значение собственных шумов в диапазоне частот от 0,2 до 400 Гц |
2·10-5 м/с2 |
Длина соединительного кабеля от сейсмоприемника до сейсмостанции |
100 м |
Примечание: более подробно характеристики комплекса см: ZET 048, ВС 1313. |
Основные функции системы
Параметр | Значение |
---|---|
![]() |
Визуализация состояния конструкций |
![]() |
Модальный анализ |
![]() |
Узкополосный спектральный анализ |
![]() |
Взаимный корреляционный анализ |
![]() |
Многоканальный осциллограф |
![]() |
Виброметр |
![]() |
Многоканальный самописец |
![]() |
Фильтрация сигналов |
Создание архива. Для непрерывной записи параметров сигналов предназначена программа "Многоканальный самописец". Данные записываются в файл с расширением ".dtu", открываемом программами ZETLab "Просмотр результатов" и "Галерея сигналов", а также любым текстовым редактором.
Создание базы данных. Для записи исходных сигналов используется программа "Запись сигналов". Запись сигналов обеспечивает хранение в структурированном виде файлов данных, комментарии и параметров измерений. Кроме того, при записи сигналов в базу данных включаются пользовательские установки и результаты анализа данных. Cозданная база данных записывается в файл двоичного формата. При создании базы данных на диске сохраняется два файла: бинарный файл базы данных и информационный текстовый файл. Эти файлы имеют одинаковые имена, но разные расширения. Информационный текстовый файл с расширением «.txt» содержит текст с комментарием к базе данных и именами файлов измерений, входящих в ее состав.
Сохранение текущих результатов. Для сохранения результатов работы программ "Многоканальный осциллограф", "Узкополосный спектр", "Взаимный корреляционный анализ" и других, имеющих поле для графического отображения информации, можно воспользоваться кнопкой "Запись", расположенной, как правило, в правой части главного окна программы. Осциллограммы, спектры, спектрограммы и другую графическую информацию можно копировать в буфер обмена комбинацией клавиш <Ctrl>+<C> и вставлять в протоколы об испытаниях.
Создание отчетов. Для автоматического создания отчетов по заданному шаблону можно воспользоваться компонентами "Отчет" или "Документ Excel" SCADA ZETView. В файл отчета может сохраняться численная или графическая информация, заноситься выводы по результатам измерений.