Способ контроля антенно-мачтовых сооружений

Изобретение относится к области контроля состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменениях их состояния, предупреждения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга состояния антенно-мачтовых сооружений. Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения. Эта сущность достигается тем, что согласно способу контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, заключающемуся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, при этом дополнительно вдоль мачты укладывают сенсорные оптические волокна, параллельно с которыми укладывают оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга, методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированных состояний элементов конструкции АМС вдоль сенсорных оптических волокон, калибруют полученные кривые распределений напряженно-деформированных состояний по результатам обработки оптических сигналов, отраженных на волоконно-оптических решетках Брэгга, и затем в режиме online по результатам обработки данных измерений оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений параметров состояния АМС. 1 ил.

 

Изобретение относится к области контроля состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменениях их состояния, предупреждения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга состояния антенно-мачтовых сооружений.

Известны способы мониторинга напряженно-деформированного состояния сооружений [1-4], заключающиеся в том, что в тело сооружения в заданных точках устанавливают датчики на основе волоконно-оптических решеток Брэгга, которые соединяют оптическими волокнами с интеррогатором, передают по оптическим волокнам зондирующие импульсы, в интеррогаторе принимают оптические сигналы, отраженные на волоконно-оптических решетках Брэгга, и по результатам обработки этих сигналов оценивают напряженно-деформированного состояния сооружения в точках, где установлены датчики. Однако, по результатам контроля напряженно-деформированного состояния сооружения в его отдельных точках невозможно оценивать состояние АМС в целом.

Известны способы мониторинга напряженно-деформированного состояния сооружений [3-13], заключающиеся в том, что в тело сооружения закладывают сенсорные оптические волокна, в которые подают зондирующие оптические сигналы и методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или когерентной оптической рефлектометрии и/или поляризационной оптической рефлектометрии и/или маломодовой оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированного состояния сооружения вдоль сенсорных оптических волокон. Однако, контроль только распределений напряженно-деформированных состояний вдоль сооружения и его элементов не позволяет оценивать состояние АМС в целом.

Известны способы контроля вертикальности АМС, которые осуществляются средствами геодезического мониторинга в установленном порядке проведения данных работ путем проведения геодезических угловых измерений [14, 15]. Недостатком данного способа является то, что при заданной периодичности - минимум два раза в год, контроль вертикальности АМС в межповерочный период не проводится.

Известен способ контроля линейных и угловых отклонений от вертикального направления для дистанционного мониторинга антенно-мачтовых сооружений [16]. Способ заключается в установке закрепленного на АМС трехосного акселерометра, с помощью которого определяют линейные и угловые отклонения от вертикального положения АМС, и дальнейшей фиксации и обработке этих данных. При этом, регистрируют проекции линейного ускорения на три ортогональные оси акселерометра по меньшей мере для двух последовательных сеансов измерения, а линейные и угловые отклонения от вертикального положения антенно-мачтовых сооружений вычисляют по результатам выделения и анализа поступательной составляющей динамических характеристик поступательно-колебательного движения АМС, вычисленных с учетом величин упомянутых проекций линейного ускорения. Недостатками настоящего способа является отсутствие информации о причинах отклонений и колебаний АМС от вертикального положения, отсутствие данных об уровнях напряженно-деформированного состояния (НДС) элементов и металлических конструкций АМС, отсутствие информации о пространственном положении фундамента АМС.

Наиболее близким к заявляемому является известный способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений [17], заключающийся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, а также установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, по результатам которой затем в режиме online оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений мачты от вертикальности, ее геометрии, о пространственном положении фундамента и уровнях напряжений конструктивных элементов мачты. Основной недостаток данного способа заключается в том, что датчики напряженно-деформированного состояния устанавливаются в отдельных точках заданных сечений АМС. Это позволяет оценивать распределения напряженно-деформированных состояний вдоль АМС только в первом приближении. Как следствие, велика вероятность того, что рост локальных напряженно-деформированных состояний на участках между датчиками и, соответственно, локальных дефектов элементов конструкции АМС не будет своевременно выявлен и локализован. Это недопустимо в условиях повышенной коррозионной активности, сильной вибрации и больших ветровых нагрузок.

Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, заключающемуся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, при этом дополнительно вдоль мачты укладывают сенсорные оптические волокна, параллельно с которыми укладывают оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга, методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированных состояний элементов конструкции АМС вдоль сенсорных оптических волокон, калибруют полученные кривые распределений напряженно-деформированных состояний по результатам обработки оптических сигналов отраженных на волоконно-оптических решетках Брэгга, и затем в режиме online по результатам обработки данных измерений оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений параметров состояния АМС.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа контроля состояния антенно-мачтовых сооружений. Схема включает мачту АМС – 1, блок трехосевых акселерометров – 2, анемометр – 3, фундамент АМС – 4, первый кабель – 5, блок сбора, обработки и передачи данных - 6, датчик НДС – 7, второй кабель – 8, сейсмодатчик – 9, диспетчерский пункт – 10, сенсорные оптические волокна -11, оптические волокна с волоконно-оптическими решетками Брэгга – 12, оптический рефлектометр – 13, интеррогатор – 14. При этом, на мачте АМС 1 установлены блоки трехосных акселерометров 2 (через равные расстояния) и анемометр 3. В фундамент АМС 4 установлен один блок трехосных акселерометров 2. Вышеуказанные элементы соединены первым кабелем 5 и с его помощью подключены к блоку сбора, обработки и передачи данных 6, который оборудован вблизи АМС. По периметру заданных сечений мачты АМС 1 установлены датчики НДС 7, которые соединены вторым кабелем 8 друг с другом и с блоком сбора, обработки и передачи данных 6. В грунте, рядом с фундаментом АМС 4, установлен сейсмодатчик 9, который подключен к блоку сбора, обработки и передачи данных 6. При этом, вдоль мачты уложены сенсорные оптические волокна 11, параллельно с которыми уложены оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12. Сенсорные оптические волокна 11 подключены к оптическому рефлектометру 13, а оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12 подключены к интеррогатору 14. Причем оптический рефлектометр 13 и интеррогатор 14 подключены к блоку сбора, обработки и передачи данных 6.

Способ осуществляется следующим образом. Под действием ветровой нагрузки или сейсмических колебаний грунта мачта АМС 1 отклоняется от вертикали. Блоки трехосевых акселерометров 2 дают информацию об ориентации в пространстве участков мачты АМС 1 в местах их установки. Минимальное количество блоков трехосевых акселерометров 2 не менее трех. Блок трехосевых акселерометров 2, установленный в фундаменте АМС 4, дает информацию о пространственном положении фундамента АМС 4. Программное обеспечение блока сбора, обработки и передачи данных 6 преобразует в режиме реального времени информацию с блоков трехосевых акселерометров 2 об их положении в пространстве в реальную геометрию мачты АМС 1 и ее фундамента АМС 4 в формате 3-D, возникающую под воздействием ветровой нагрузки или сейсмических колебаний. Полноту контроля состояния АМС обеспечивает информация об уровнях НДС в элементах конструкции мачты АМС 1 при ее критических отклонениях от вертикали. Эту информацию обеспечивают установленные по периметру заданных сечений мачты АМС 1 датчики НДС 7, сенсорные оптические волокна 11 с оптическим рефлектометром 13 и оптическими волокнами с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12 с интеррогатором 14. Сравнивая показания анемометра 3 о направлении и скорости ветра с величиной и направлением изгиба мачты АМС 1, полученных с блоков трехосевых акселерометров 2, оператор диспетчерского пункта 10 может оценить ситуацию, является она штатной или аварийной. Таким же образом оператор оценивает колебания мачты с учетом информации от сейсмодатчика 9. При этом по распределениям НДС, полученным с помощью сенсорных оптических волокон 11 и откалиброванных с помощью оптических волокон с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12 выявляют и локализуют аварийные элементы конструкции АМС 1. Таким образом, реализуется универсальный, комплексный способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, предназначенный для определения как отклонений от вертикальности, так и причин отклонений с информацией об уровнях НДС конструкций в режиме реального времени.

В отличие от известного способа, которым является прототип, заявляемым способом за счет применения сенсорных оптических волокон и Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иных методов оптической рефлектометрии НДС контролируют не в отдельных сечениях АМС, а вдоль всей мачты и получают кривые распределения НДС вдоль мачты, что обеспечивает более полную картину для определения состояния АМС и позволяет своевременно выявлять и локализовать дефекты и авариные элементы конструкции АМС, в частности, аварийные металлические элементы в условиях повышенной коррозии, вибрации и ветровой нагрузки. Как следствие, это обеспечивает расширение области применения способа контроля состояния антенно-мачтовых сооружений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент RU 2005133274.

2. Патент RU 2377497.

3. Inaudi D. Overview of fibre optic sensing to structural health monitoring applications// ISISS'2005, International Symposium on Innovation & Sustainability of Structures in Civil Engineering, 2005, p.p. 1-16.

4. López-Higuera J.M., Rodriguez L., Quintela A., Cobo A., Madruga F.J., Conde O.M., Lomer M., Quintela M.A., Mirapeix J. Fiber optics in structural health monitoring// Proc. of SPIE, v.7853, 2016, p.p. 78530D-1.

5. Патент EP2897310.

6. Патент US20030174924.

7. Hotate K. Brillouin Optical Correlation-Domain Technologies Based on Synthesis of Optical Coherence Function as Fiber Optic Nerve Systems for Structural Health Monitoring// Appl. Sci., v. 9(187), 2019, p.p. 1-48.

8. Liehr S., Munzenberger S., Krebber K. Wavelength-scanning coherent OTDR for dynamic high strain resolution sensing// Optics Express, v. 26(8), 2018, pp.10573-10588.

9. Патент RU2287131.

10. Патент RU2562689.

11. Патент RU2672794.

12. Liu X., Jin B., Bai Q., Wang Y., Wang D., Wang Y. Distributed Fiber-Optic Sensors for Vibration Detection// Sensors, v. 16(1164), 2016, pp. 1-31.

13. Weng Y., Wang T., Pan Z. Multi-functional fiber optic sensors based on mode division multiplexing// Optical Materials, v.7(6), 2017, pp. 1917-1933.

14. Инструкция по эксплуатации антенных сооружений радиорелейных линий связи/ Министерство связи СССР // ГЛАВСВЯЗЬПРОЕКТ. Государственный Союзный Проектный Институт. Утверждена Министерством связи СССР 14 января 1980 г.

15. СТ-011-3 Приложение 4. Требования к проведению геодезического контроля антенных опор / ОАО «Мобильные телесистемы».

16. Патент RU 2477454.

17. Патент RU 2626069.

Способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, заключающийся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, отличающийся тем, что дополнительно вдоль мачты укладывают сенсорные оптические волокна, параллельно с которыми укладывают оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга, методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированных состояний элементов конструкции АМС вдоль сенсорных оптических волокон, калибруют полученные кривые распределений напряженно-деформированных состояний по результатам обработки оптических сигналов, отраженных на волоконно-оптических решетках Брэгга, и затем в режиме online по результатам обработки данных измерений оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений параметров состояния АМС.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу определения размерных параметров газотурбинного двигателя, содержащего корпус и диск, на котором закреплена по меньшей мере одна лопатка, при этом указанный корпус окружает диск и указанную по меньшей мере одну лопатку, указанный диск приводится во вращение валом вокруг оси, называемой осью z газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и предназначено для применения в системах управления движением космического аппарата. Заявленное устройство контроля взаимного положения сближающихся космических аппаратов содержит мишень, установленную на пассивном космическом аппарате и излучатели.

Изобретение относится к автоматизированной системе измерения. Устройство для измерения параметров угла наклона и азимутального поверхностного взаимодействия жидких кристаллов включает в себя продолговатый корпус, источник питания и шаговый двигатель с блоком управления шаговым двигателем.
Изобретение относится к области проведения измерений. Способ определения вертикальности протяженной конструкции заключается в том, что на поверхности конструкции устанавливают источник и приемник лазерного излучения, вертикальность установки конструкции определяют по показаниям приемника лазерного излучения.

Изобретение относится к линиям электроснабжения железнодорожного транспорта, а именно к опорам контактной сети. Способ контроля угла наклона опор контактной сети железных дорог заключается в том, что со стороны рельсового пути на штативе, оборудованном пузырьковым уровнем, устанавливают лазерный дальномер, определяют первую точку замера, расположенную на уровне головки рельса, определяют вторую точку замера, расположенную по высоте на расстоянии одного метра от первой точки замера.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения угловой ориентации объекта, и может быть использовано при решении задач автономной навигации оперативных работников или мобильных роботов в закрытых пространствах при выполнении разведывательных или аварийно-спасательных работ в чрезвычайных ситуациях.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения угловой ориентации объекта, и может быть использовано при решении задач автономной навигации оперативных работников или мобильных роботов в закрытых пространствах при выполнении разведывательных или аварийно-спасательных работ в чрезвычайных ситуациях.

Изобретение относится к области определения состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС). Способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений заключается в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, а также предусматривает дополнительную установку на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установку анемометра, установку в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, а также предусматривает установку дополнительного блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, что позволит, после обработки полученной информации, в режиме on-line иметь информацию о реальных причинах возможных отклонений мачты от вертикальности, ее геометрии, о пространственном положении фундамента и уровнях напряжений конструктивных элементов мачты.

Изобретение относится к технике измерения перемещения, а именно к датчикам, предназначенным для измерения параметров углового перемещения объектов. Датчик измерения параметров углового перемещения включает измерительную шкалу с нулевой отметкой, механически связанную с осью вращения контролируемого объекта, источник светового потока, устройство считывания и устройство преобразования информации, установленные неподвижно относительно контролируемого объекта, при этом он дополнительно снабжен двойным датчиком Холла с постоянным магнитом, установленным на механической связи между измерительной шкалой и контролируемым объектом и обеспечивающим определение направления его перемещения, измерительная шкала выполнена в виде оптического дискового носителя информации, источник светового потока и устройство считывания выполнены в виде системы «лазерный излучатель - приемник», при этом устройство преобразования информации по первому входу соединено с выходом системы «лазерный излучатель - приемник», по второму входу - с выходом двойного датчика Холла, по выходу - с потребителем информации.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в точном приборостроении и метрологии. Способ заключается в кодировании измерительного диапазона прибора с помощью светоконтрастных щелей сигнальной маски, устанавливаемой на объекте, формировании изображения этой щели в плоскости приемной ПЗС(КМОП)-матрицы, передаче этого изображения в вычислительный блок.

Изобретение относится к области контроля состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений, оперативного оповещения об изменениях их состояния, предупреждения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга состояния антенно-мачтовых сооружений. Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения. Эта сущность достигается тем, что согласно способу контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, заключающемуся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, при этом дополнительно вдоль мачты укладывают сенсорные оптические волокна, параллельно с которыми укладывают оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга, методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии иили иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированных состояний элементов конструкции АМС вдоль сенсорных оптических волокон, калибруют полученные кривые распределений напряженно-деформированных состояний по результатам обработки оптических сигналов, отраженных на волоконно-оптических решетках Брэгга, и затем в режиме online по результатам обработки данных измерений оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений параметров состояния АМС. 1 ил.

Наверх