Научная статья на тему 'Экспериментальное исследование устройства зондирования электрокоммуникаций для системы управления микротоннелепроходческим комплексом'

Экспериментальное исследование устройства зондирования электрокоммуникаций для системы управления микротоннелепроходческим комплексом Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
47
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЕ / ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ / УСТРОЙСТВО ЗОНДИРОВАНИЯ / ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЛОКАЦИЯ / ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДАТЧИК / MICROTUNNELING / TUNNELING SHIELD / SENSING DEVICE / ELECTROMAGNETIC LOCATION / FLUX GATE SENSOR

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Живодерников Андрей Вячеславович, Васюков Иван Владимирович, Гуммель Андрей Артурович, Пузин Владимир Сергеевич, Косарев Андрей Сергеевич

Рассмотрены вопросы экспериментальных исследований устройства зондирования электрокоммуникаций для системы управления движением микротоннелепроходческого комплекса. Предложены программно-аппаратный комплекс и методика для проведения испытаний. В процессе исследований установлено влияние сторонних источников магнитного поля на показания трехкомпонентных датчиков. Выявлены наиболее информативные компоненты феррозондовых датчиков для разных положений пространственной ориентации зондируемого кабеля с током. Установлена возможность последующего определения места расположения и ориентации кабеля с током по сигналам трехкомпонентных датчиков. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают результаты компьютерного моделирования, выполненного в опубликованных ранее работах авторов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Живодерников Андрей Вячеславович, Васюков Иван Владимирович, Гуммель Андрей Артурович, Пузин Владимир Сергеевич, Косарев Андрей Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE ELECTRICAL COMMUNICATION SENSING DEVICE FOR THE CONTROL SYSTEM OF THE MICROTUNNELING SHIELD

The questions of experimental studies of the device for sensing electrical communications for the microtunnel tunnel complex motion control system are considered. A hardware-software complex and a technique for testing are proposed. In the process of research, the influence of third-party magnetic field sources on the readings of three-component sensors was established.The most informative components of flux-gate sensors for different positions of the spatial orientation of the probed cable with current are identified. The possibility of subsequent determination of the location and orientation of the cable with current according to the signals of three-component sensors is established. The conducted experimental studies confirm the results of computer modeling performed in previously published works of the authors.

Текст научной работы на тему «Экспериментальное исследование устройства зондирования электрокоммуникаций для системы управления микротоннелепроходческим комплексом»

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

УДК 681.586.783 DOI: 10.17213/1560-3644-2020-2-54-60

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ЗОНДИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОКОММУНИКАЦИЙ ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ*

© 2020 г. А.В. Живодерников, И.В. Васюков, А.А. Гуммель, В.С. Пузин, А.С. Косарев

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия

EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE ELECTRICAL COMMUNICATION SENSING DEVICE FOR THE CONTROL SYSTEM OF THE MICROTUNNELING SHIELD

A.V. Zhivodernikov, I.V. Vasyukov, A.A. Gummel, V.S. Puzin, A.S. Kosarev

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia

Живодерников Андрей Вячеславович - аспирант, ЮжноРоссийский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: 79612922641@yandex.ru

Васюков Иван Владимирович - мл. науч. сотрудник, НИИ «Электромеханики», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: vasuckov@gmail.com

Гуммель Андрей Артурович - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Электромеханика и электрические аппараты», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: gummel@rambler.ru

Пузин Владимир Сергеевич - канд. техн. наук, доцент, НИИ «Электромеханики», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: vspuzin@gmail.com

Косарев Андрей Сергеевич - мл. науч. сотрудник, НИИ «Электромеханики», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: kosarev_a_s@mail.ru

Zhivodernikov Audrey V. - Graduate Student, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: 79612922641@yandex.ru

Vasyukov Ivan V. - Junior Researcher, Research Institute of Electromechanics, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: vasuckov@gmail.com

Gummel Audrey A. - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Department «Electromechanics and Electrical Apparatus», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: gummel@rambler.ru

Puzin Vladimir S. - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Research Institute of Electromechanics, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: vspuzin@gmail.com

Kosarev Audrey S. - Junior Researcher, Research Institute of Electromechanics, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: kosarev_a_s@mail.ru

Рассмотрены вопросы экспериментальных исследований устройства зондирования электрокоммуникаций для системы управления движением микротоннелепроходческого комплекса. Предложены программно-аппаратный комплекс и методика для проведения испытаний. В процессе исследований установлено влияние сторонних источников магнитного поля на показания трехкомпонентных датчиков. Выявлены наиболее информативные компоненты феррозондовых датчиков для разных положений пространственной ориентации зондируемого кабеля с током. Установлена возможность последующего определения места расположения и ориентации кабеля с током по сигналам трехкомпонентных датчиков. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают результаты компьютерного моделирования, выполненного в опубликованных ранее работах авторов.

Ключевые слова: микротоннелирование; проходческий щит; устройство зондирования; электромагнитная локация; феррозондовый датчик.

НИОКТР выполняется в ЮРГПУ(НПИ) при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Соглашения о предоставлении субсидии № 074-11-2018-010 от «5» июня 2018 г. по теме: «Создание высокотехнологичного производства импортозамещающего горно-проходческого оборудования, оснащенного интеллектуальными системами управления, для освоения подземного пространства городов».

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

The questions of experimental studies of the device for sensing electrical communications for the microtunnel tunnel complex motion control system are considered. A hardware-software complex and a technique for testing are proposed. In the process of research, the influence of third-party magnetic field sources on the readings of three-component sensors was established.The most informative components of flux-gate sensors for different positions of the spatial orientation of the probed cable with current are identified. The possibility of subsequent determination of the location and orientation of the cable with current according to the signals of three-component sensors is established. The conducted experimental studies confirm the results of computer modeling performed in previously published works of the authors.

Keywords: microtunneling; tunneling shield; sensing device; electromagnetic location; flux gate sensor.

Важнейшими факторами, повышающими безопасность и надежность строительства подземных выработок с использованием технологии микротоннелирования в сложных гидрогеологических условиях и в районах плотной городской застройки, являются точность и достоверность данных о наличии по траектории движения щита проходческого комплекса подземных инженерных коммуникаций: силовых кабельных линий, водопроводных труб. В некоторых случаях инженерные коммуникации могут быть недоступны или информация об их местонахождении и глубине может быть некорректной. Их разрушение может привести к серьезным техногенным авариям, представляющим угрозу жизни и здоровью людей, выходу из строя оборудования. Анализ аварийных ситуаций, имевших место при проектировании и строительстве тоннелей тон-нелепроходческими комплексами [1], показывает, что главной причиной аварий является недостаточная изученность инженерно-геологических условий строительной площадки и несоответствие местоположения и высотных отметок действующих инженерных подземных коммуникаций имеющейся топографо-геодезической и инженерно-геологической информации [2, 3].

В настоящее время для обнаружения подземных инженерных коммуникаций (силовых, сигнальных кабелей, трубопроводов газо-, водоснабжения и др.) наибольшее распространение получил электромагнитный метод поиска с помощью трубокабелеискателей (трассоискателей). В основе метода лежит регистрация электромагнитного поля, возникающего вокруг искомой коммуникации при протекании по ней тока переменной частоты. На рынке представлен широкий ассортимент трассопоисковых приборов, как российского, так и зарубежного производства. Основные российские производители трассоискателей: ООО «КВАЗАР», ООО «ТЕХНО-АС», ООО «АКА-ГЕО», АО «НПФ "Радио-Сервис"», АО «ЭРСТЕД» и другие. Однако все приборы предназначены для работы с поверхности земли

и по своей конструкции не могут быть использованы при проходке тоннелей под землей. В работах [3, 4] обоснована возможность создания новых устройств зондирования на основе применения феррозондовых датчиков, интегрированных в корпус проходческого щита, выполнены соответствующие расчеты. На основании проведенных исследований предложено устройство зондирования силовых кабельных линий (рис. 1). Структурно устройство электромагнитной локации включает четыре феррозондовых датчика, выходной сигнал которых поступает на вход измерительных преобразователей, необходимых для сопряжения измеренных сигналов со входами микроконтроллера. Далее с выхода модуля сопряжения данные с четырех каналов в цифровом виде поступают в вычислительную систему мик-ротоннелепроходческого комплекса (МТПК).

Рис. 1. Структурная схема устройства электромагнитной локации / Fig. 1. Structural diagram of the electromagnetic location device

Как отмечено выше, в системе опережающего зондирования используются четыре датчика. Многодатчиковая система позволяет измерять пространственные изменения топологии магнитного поля и на основе этого определять его источник (силового электрического кабеля) относительно микротоннелепроходческого щита [5]. Результаты исследований, полученные в [6], показали возможность практической реализации

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

многодатчиковой системы опережающего зондирования микротоннелепроходческого щита на основе высокочувствительных магнитных датчиков (феррозондов). Для регистрации изменения картины магнитных полей предложено располагать феррозондовые датчики в технологических отверстиях в корпусе щита и ориентировать их вдоль окружности сечения в области ножевой части. Пазы, в которых размещаются датчики, образуют своеобразные концентраторы магнитного поля и защищены вставками из немагнитной стали высокой прочности (рис. 2).

Рис. 2. Размещение магниточувствительных элементов в окнах ножевого кольца корпуса щита / Fig. 2. Placement of magnetically sensitive elements in the windows of the knife ring of the shield body

Эскиз макета экспериментальной установки приведен на рис. 3.

Рис. 3. Внешний вид экспериментальной установки / Fig. 3. The appearance of the experimental setup

Макет экспериментальной установки включает в себя: стальную трубу диаметром

Результаты испы

1400 мм, имитирующую проходческий щит 1, на котором смонтированы четыре измерительных модуля с феррозондовыми датчиками 2, в качестве которых использованы магнитомодуляци-онные датчики (феррозонды) НВ0391.5-35, источник питания 6, преобразователь интерфейсов RS485-USB 7 и ноутбук 8. Тестируемый кабель 4 расположен на кабельной стойке 3 и подключен к регулируемому источнику тока 5. Для проведения испытаний используется силовой электрический кабель типа ВБбШв 3х16(ож)-6 (см. рис. 3). Сечение кабеля определяется максимальным током, задаваемым при испытаниях. В качестве источника тока используется лабораторная установка для исследования электрических коммутационных аппаратов низкого напряжения компании ABB.

Феррозондовые датчики, помещенные в установочные пазы трубы, имитирующей проходческий щит, снабжены обмотками смещения для калибровки и начальной установки датчиков. Каркас, на подвижной планке которого закреплен 4-жильный бронированный кабель, подключенный к источнику тока, расположен на расстоянии 3 м от трубы. Проводники кабеля соединены параллельно по два. На одном из концов кабеля проводники замкнуты для имитации реального силового кабеля, подключенного к нагрузке. На рис. 4 и 5 приведены осциллограммы сигналов, составляющих индукции магнитного поля, создаваемого зондируемым кабелем, расположенным горизонтально на высоте оси трубы, имитирующей щит. Ток в кабеле изменялся ступенчато, шаг изменения приведен в табл. 1. Величина тока, обеспечиваемого источником, изменялась в диапазоне от 0 до 300 А. При этом феррозонд был настроен на максимальную чувствительность - 200мВ/мкТл. Наибольшее изменение сигнала получено по оси Z. Для начальной установки нулевых значений составляющих индукции в обмотках смещения задавались соответствующие значения токов (табл. 2).

Таблица 1 / Table 1

1ний / Test results

№ ступени Ток в кабеле, А Изменение размаха сигнала оси X относительно размаха сигнала без тока, нТл Изменение размаха сигнала оси У относительно размаха сигнала без тока, нТл Изменение размаха сигнала оси 1 относительно размаха сигнала без тока, нТл

0 0 0,00 0,00 0,00

1 67 - - 71,55

2 143 - - 128,75

3 197 - 14,31 186,01

4 241 - 57,23 286,15

5 295 - 100,16 329,10

6 354 71,54 143,08 372,00

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

Ось Х

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

18400 18600 Ось Y

18400 18600 18800 Ось Z

18400 18600

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Размах Х

. ,. 1Ш1 №

PW 11Я

184 00 18600 18800 t, с

Размах Y

18400 18600 18800 t, с

Размах Z

m*

-J"*"

Г*

m 1

Г

Г

18400 18600 18800

Рис. 4. Зондирование тока в кабеле с коэффициентом усиления усилителей платы 64 / Fig. 4. Sounding current in a cable with gain 64

Ось Х

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

15400 15600 Ось Y

15400 15600

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед.

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Размах Х

j^TPWwfrP ' _I

15400 15600 15800 t, с Размах Y

15400 15600 15800 t,

Размах Z

15400 15600 15800

Рис. 5. Зондирование тока в кабеле с коэффициентом усиления 128 / Fig. 5. Sounding current in a cable with gain 128

Таблица 2 / Table 2

Данные о параметрах токов смещения обмоток / Data on the parameters of the bias currents of the windings

Обмотка мА Единицы ЦАП

X 9,412 374

Y 54,84 2201

Z 13,192 518

Наибольшее смещение постоянного поля обмотками потребовалось по оси У. Величины размахов сигналов индукции магнитного поля, обусловленных током в кабеле, относительно сигналов в обесточенном кабеле, приведенных в мкТл, в соответствии с заданным коэффициентом усиления, приведены в табл. 1.

На рис. 4 и 5 представлены графики изменения сигналов индукции по трем осям в единицах АЦП от времени, в секундах, для разных коэффициентов усиления, при изменении тока в проводнике кабеля. На графиках слева приведены сигналы с АЦП микроконтроллера по трём осям, снимаемые с феррозондового датчика. Из графиков заметно явное изменение сигнала по оси Z, что дает возможность оценки магнитного поля, создаваемого током в кабеле. Менее заметно изменение сигнала по оси У, что связано с ориентацией кабеля относительно датчика. На графиках справа представлены зависимости разностей сигналов по осям между максимальным и минимальным значениями в единицах АЦП. Согласно графикам, можно сделать вывод, что при расположении кабеля перпендикулярно оси датчика наиболее информативным показателем наличия проводника с током является сигнал канала, соответствующего оси Z, где наиболее четко представлен слабый внешний источник магнитного поля, зарегистрированный феррозондом. Из графиков на рис. 6 видно, что при высоком усилении значение сигнала на оси Z превышает установленный уровень при больших токах, что обусловлено разрешением АЦП микроконтроллера.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ось X

ед.

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Размах Х

ед.

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

50200 50400 50600 Ось Y

50800 t, мс

50200 50400 50600 50800 t, мс

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

50200 50400 50600 50800 t, мс Размах Y

ед. Ось Z

3500

3000

2500

2000

1500 1000

500

0

5 0200 50 400 50 600 50 800 t, мс

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

50200 50400 50600 50800 t, мс Размах Z

50200 50400 50600 50800 t, мс

Рис. 6. Сигналы при отсутствии тока в кабеле / Fig. 6. Signals when there is no current in the cable

8800

t, с

t. с

18800

t, с

t, с

t, с

t, с

t, с

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

На рис. 6 и 7 показаны осциллограммы сигналов датчиков для тока в кабеле 295 А в единицах АЦП от времени в миллисекундах. Кабель аналогично предыдущему опыту располагался горизонтально на высоте оси щита и на расстоянии 3 м от его переднего среза. На графиках слева приведены сигналы датчиков в кодах АЦП микроконтроллера по трём осям за период. Период представлен расстоянием между двумя перпендикулярными линиями на графике. На осциллограммах справа представлены разности сигналов по трем осям в единицах АЦП от времени в миллисекундах. При отсутствии тока в кабеле датчик регистрирует слабый сигнал синусоидальной составляющей (рис. 6). Это связано с наличием линий электропередач, расположенных на некотором расстоянии (100 метров) от места проведения испытаний. Из графиков на рис. 7 видно, что при подаче тока в кабель на выходе датчика по оси Z появляется отчетливый сигнал синусоидальной формы, по остальным осям сигнал не такой четкий, что связано с ориентацией кабеля.

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Ось X

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Размах X

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

44600 44800 45000 Ось Y

44600 44800 45000 45200 t, мс

44600 44800 45000 Ось Z

\ / /

^—/ О

44600 44800 45000 45200 t, мс

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Размах Y

44600 44800 45000 45200 t, мс

Размах Z

44600 44800 45000 45200 t, мс

Рис. 7. Сигналы индукции магнитного поля при токе в кабеле 295 А / Fig.7. The signals of the magnetic field induction at a current in the cable 295А

Для проверки возможности определения положения кабеля относительно проходческого щита были проведены следующие два опыта.

Первый заключался в перемещении кабеля снизу вверх в соответствии с рис. 8, а. Во втором опыте осуществлялось вращение кабеля относительно оси щита, как показано на рис. 8, б. Измерения проводились при токе в кабеле 295 А и расстоянии от него до переднего среза щита 3 м.

б

Рис. 8. Перемещение кабеля с током. Точкой отмечено положение датчика в щите / Fig.8. Moving cable with current.

The dot indicates the position of the sensor in the shield

Осциллограммы сигналов магнитной индукции в кодах АЦП для первого опыта приведены на рис. 9 и пересчитанные значения показаны в табл. 3.

Ось X

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед.

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

25400 25600 Ось Y

25800 26000 t, с

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

25600 Ось Z

25800 26000 t, с

I

ИР'

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед.

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Размах X

25600 25800 Размах Y

254 00 256 00 258 00 260 vV 00 t, с

Размах Z

25400 25600 25800 26000 t,c 25400 25600 25800 26000/, с

Рис. 9. Изменение сигналов при перемещении кабеля с током снизу вверх / Fig. 9. Change of signals when moving a cable with current from bottom to top

Таблица 3 / Table 3 Результаты испытаний / Test results

Положение кабеля Ток в кабеле, А Изменение размаха сигнала оси X, нТл Изменение размаха сигнала оси Y, нТл Изменение размаха сигнала оси Z, нТл

нижнее 295 57,23 71,54 157,39

верхнее 295 28,61 0 414,95

На графиках рис. 9 показано, что при перемещении кабеля сигнал по всем осям наиболее заметно изменяется по оси 2. Это подтверждает возможность регистрации магнитного поля исследуемого кабеля при изменении его положения. Результаты изменения сигналов для второго опыта приведены в абсолютных единицах в табл. 4 и в кодах АЦП-показаны на осциллограммах рис. 10.

а

26000 t, с

25400

45200 t, мс

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

Ось Х

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Размах Х

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

29200 29400

29000 29200 29400 t, с

ед. Ось Y ед. Размах Y

3500 3500

3000 3000

2500 2500

2000 2000

1500 1500

1000 500 1000 500 mil ,ii, I ......ц ,.1-iihuuL FPwpmmWn^vfifiF I- r-

0 0

29000 29200 Ось Z

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

ед. 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

29000 29200 29400 t, с Размах Z

28800 29000 29200 29400 /, с

28800 29000 29200 29400

Рис. 10. Изменение сигналов при вращении кабеля с током / Fig. 10. Signal changes during current cable rotation

Таблица 4 / Table 4 Результаты испытаний / Test results

Ток в кабеле, А Изменение Изменение Изменение

Положение размаха размаха размаха

кабеля сигнала сигнала сигнала

оси X, нТл оси Y, нТл оси Z, нТл

Крайнее,

против 295 0 0 214,63

часовой

Крайнее, по часовой 295 0 14,31 128,77

Из графиков рис. 10 видно, что при вращении кабеля изменение величины сигнала магнитной индукции незначительно, однако его обнаружение возможно.

Заключение

Проведенные экспериментальные исследования подтверждают, в основном, результаты компьютерного моделирования, выполненного в работах [3, 4]. При использовании трехкомпо-нентных феррозондовых датчиков НВ0391.5-35 наиболее информативной является компонента датчика, совпадающая с продольной осью проходческого щита ^ Установлено существенное влияние паразитных шумов, обусловленных внешними магнитными полями и высокой чувствительностью датчиков, что потребует примене-

ния дополнительных фильтров. Исследования показывают, что при величинах токов более 200 А и изменении места локализации кабеля в ходе эксперимента появляется возможность регистрации сигналов по другим компонентам датчика и последующему определению места расположения и ориентации кабеля с током. Полученные результаты экспериментов подтверждают возможность практической реализации многодатчи-ковой системы зондирования [6], которая станет неотемлемой частью системы управления процессом движения щита микротоннелепроходче-ского комплекса, рассмотренной в работах [5, 7].

Литература

1. Изюмов С.В., Круглов Н.А., Чернышев А.В. Применение георадаров серии «ТР-ГЕО» при производстве работ закрытым способом // Метро и тоннели. 2007. № 1. С. 17-19.

2. Методическая документация в строительстве. Методика определения точного местоположения и глубины залегания, а также разрывов подземных коммуникаций (силовых, сигнальных кабелей, трубопроводов газо-, водоснабжения и др.), предотвращающих их повреждения при проведении земляных работ : МДС 11-21.2009 / ООО «Тектоплан», ООО «Геологоразведка». М.: ОАО «ЦПП», 2010. 41 с.

3. Изюмов С.В. Дручинин С.В., Вознесенский А.С. Теория и методы георадиолокации: учеб. пособие. М.: «Горная книга», Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 2008. 196 с.

4. Система нормативной документации в строительстве. Свод правил по инженерным изысканиям для строительства. СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства: 4.II: Выполнение съемки подземных коммуникаций при инженерно-геодезических изысканиях для строительства/ ПНИИИС Госстроя России. М.: ФГУП ЦПП, 2001. IV, 47 с.

5. Батюков А.В., Гуммель А.А., Глебов Н.А., Земляной М.А. Математическая модель пространственного движения проходческого щита микротоннелепроходческого комплекса // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. 2018. № 4. С. 72 - 78.

6. Experimental Investigation of Possible Use of Ferroprobe Sensors in Advanced Exploration System of Tunneling Shield, 14.10.2019 // [Электронный ресурс]. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8867622 (дата обращения 20.02.2020).

7. Батюков А.В., Глебов Н.А., Павленко А.В., Земляной М.А., Живодерников А.В. Численное моделирование процесса движения щита микротоннелепроходческого комплекса // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2019. № 4. С. 44 - 50.

References

1. Izyumov S.V., Kruglov N.A., Chernyshev A.V. The use of georadars of the TR-GEO series in the production of works in a closed way // Metro and tunnels. 2007. No. 1. P. 17 - 19.

28800

28800

t, с

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE 2020. No 2

2. Methodical documentation in construction. Methodology for determining the exact location and depth, as well as breaks in underground utilities (power, signal cables, gas, water, and other pipelines) that prevent their damage during earthwork: MDS 1121.2009 [Text] / Tektoplan LLC, Exploration LLC. M.: OAO "TsPP", 2010. 41 р.

3. Izyumov S.V., Druchinin S.V., Ascension A.S. Theory and methods of georadar: textbook. Allowance. M.: Publishing House "Mountain Book", Publishing House of Moscow State Mining University, 2008. 196 р.

4. The system of regulatory documentation in construction. Code ofpractice for engineering surveys for construction. SP 11-104-97. Geodetic engineering surveys for construction: Part II. Survey of underground utilities during engineering and geodetic surveys for construction / PNIIIS Gosstroy of Russia. M.: FGUP TsPP, 2001. IV, 47 р.

5. Batyukov A.V., Gummel' A.A., Glebov N.A., Zemlyanoy M.A. The mathematical model of the microtunelling complex's shield's movement // Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Tehn. nauki. 2018. No. 4. Р. 72 - 78.

6. Experimental Investigation of Possible Use of Ferroprobe Sensors in Advanced Exploration System of Tunneling Shield, 14.10.2019 // [Electronic resource]. Режим доступа https://ieeexplore.ieee.org/document/8867622 (accessed: 20.02.2020)

7. Batyukov A.V., Glebov N.A., Pavlenko A.V., Zemlyanoy M.A., Zhivodernikov A.V. Numerical modeling of the shield movement of the microtunnel tunnel complex // Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Tech. nauki. 2019. No. 4. Р. 44 - 50.

Поступила в редакцию /Received 15 мая 2020 г. /May 15, 2020

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.