CC BY
29
Чирков О.И., Нестеров П.В.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», г. Пенза, Россия
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ И ЗАДАЧ МОНИТОРИНГА, ОСОБЕННОСТИ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СИСТЕМАХ МОНИТОРИНГА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Анализ особенностей сенсорных сетей, используемых в системах мониторинга строительных конструкций, показал, что в системах мониторинга наиболее значимой проблемой является несовершенная сенсорная сеть [1, 2] .
Основные моменты, в которых возникают трудности:
- неидеальные характеристики датчиков. Любой датчик имеет определенные отклонения в показаниях, связанные с влиянием температуры, электрическими наводками и т.д.
- несовершенны технологические приемы размещения датчиков на контролируемых конструкциях, в частности наблюдаются следующие явления:
- разброс начальных значений («нулевых значений») из-за несовершенства самих датчиков, и вследствие ошибок при монтаже и юстировке;
- разброс передаточных характеристик датчиков из-за несовершенства самих датчиков, разброса характеристик присоединительных элементов, несовершенства технологических приемов монтажа (например, клеевых соединений);
- возмущение в виде ухода начального значения («дрейф») как результат старения самого датчика и присоединительных элементов;
- необходимость поверки.
В эксплуатируемом уникальном здании или сооружении, как правило, доступ к большей части несущих конструкций существенно ограничен. При этом поверка, как правило, требует снятия датчика и размещение его на испытательном стенде. Это ведет к нарушению базы датчика, а соответственно и непрерывности наблюдений. К тому же поверка осуществляется в условиях, отличных от условий эксплуатации, а широко используемые тензорезистивные датчики и вовсе не допускают перебазировки.
Таким образом, использование в системах мониторинга жизненно важных объектов массивной сети разнотипных датчиков, зачастую далеких от совершенства, к тому же малодоступных для проведения поверок и ремонта, требует разработки особой философии. Нужно наблюдать не только за состоянием объекта, но и, что не менее важно, за состоянием сенсорной сети, обеспечивающей мониторинг.
Так, например,в атомной энергетике США, за спиной которой двадцатилетний опыт внедрения и эксплуатации сенсорных сетей, сформировались и активно внедряются подходы, эксплуатирующие корреляционные связи показаний датчиков (институт EPRI, США).
Для наблюдения за состоянием сенсорной сети, обеспечивающей мониторинг, было предложено разработать визуальные инструменты позволяющие оператору наблюдать текущие события в сенсорной сети с любой степенью детализации.
Визуальная интерпретация изменений состояния объекта была построена на базе иерархической кластеризации данных.
Для целей ретроспективного анализа предложены структуры сжатого представления данных в виде пирамид.
Таким образом, средства мониторинга становятся значимыми не только для безопасности на государственном (региональном) уровне, но и в экономике многих отраслей промышленности. Широкая сенсорная сеть и иерархическая система обработки данных являются общими чертами систем мониторинга независимо от их специализации.
Наблюдение за состоянием и поведением объекта и сенсорной сети возможно, не выходя из пространства корреляционных характеристик, показаний групп сенсоров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Болдырев Г.Г. Средства инструментального дистанционного контроля элементов конструкций и систем зданий / Г.Г. Болдырев, Д.Н. Валеев, И.Х. Идрисов, Г.И. Краснов, П.В. Нестеров // Мат-лы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве SIB-2008». Том 3. «Оценка риска и безопасность в строительстве», Воронеж. - Воронеж: ВГАСУ, 2008;
2. Нестеров, П.В. Обработка данных мониторинга строительного объекта с учетом изменений условий эксплуатации / П.В. Нестеров, И.Х. Идрисов // Мат-лы научно-практической конференции «Современные технологии в строительстве», Пермь, 22-23 сентября 2009 г. - Пермь: ПГТУ, 2009.
