CC BY
146
УДК 528.37
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ И АНАЛИЗЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Денис Борисович Новоселов
ООО «Сибшахтостройпроект», 654027, Россия, г. Новокузнецк, пр. Курако, 19Б, главный специалист отдела инженерно-геодезических изысканий, тел. (3843)900-420, e-mail: moblic@mail.ru
Даниил Вадимович Самбурский
Сибирский государственный индустриальный университет, 654007, Россия, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, студент группы ГД-132, тел. (3843)74-86-35, e-mail: samdon@yandex.ru
В статье представлена технология обработки и анализа данных геодезического мониторинга за деформациями главного корпуса обогатительной фабрики «Распадская» в период строительства и эксплуатации с использованием современных компьютерных технологий. В качестве программных продуктов были использованы новейшие версии программ CREDO Нивелир 2.1 и CREDO Расчёт деформаций 1.01.
Ключевые слова: наблюдения за деформациями, обработка и анализ результатов наблюдений, циклы наблюдений, обогатительная фабрика «Распадская», современные технологии, CREDO Расчёт Деформаций.
USE OF MODERN COMPUTER TECHNOLOGY IN TREATING
AND ANALYSIS OF RESULTS OF OBSERVATIONS OF DEFORMATION
OF BUILDINGS AND STRUCTURES
Denis B. Novoselov
LLC «Sibshahtostroyproekt», 654027, Russia, Novokuznetsk, av. Kurako, 19b, the main specialist of the engineering-geodetic survey department, tel. (3843) 900-420, e-mail: moblic@mail.ru
Daniel V. Sambursky
The Siberian State Industrial University, 654007, Russia, Novokuznetsk, Kirova Str. 42, student of DG-132, tel. (3843)74-86-35, e-mail: samdon@yandex.ru
The paper presents the technology of processing and analysis of geodetic monitoring of deformations of the main building concentrating factory «Raspadskaya» during the construction and operation of the use of modern computer technology. As the software used the latest versions of programs CREDO Leveler ver. 2.1 and CREDO Calculation of deformations ver. 1.01.
Key words: observation of deformations, processing and analysis of observations, cycles observations, concentrating factory «Raspadsky», modern technology, CREDO Calculation of deformations.
Использование современных программ и технологий позволяет упростить и автоматизировать процесс обработки результатов наблюдений,
а, следовательно, уменьшить затраты времени на выполнение этих действий, в результате чего увеличивается эффективность и производительность труда.
Настоящая работа посвящена проведению автоматизированного анализа данных геодезического мониторинга главного корпуса обогатительной фабрики (ОФ) «Распадская», выполнявшегося во время строительства и эксплуатации в период 2004-2013 годы в программном комплексе CREDO. Целью мониторинга является оценка технического состояния рассматриваемого объекта для своевременного выявления дефектов, предупреждения и устранения негативных процессов. В рамках данной работы был создан интерактивный урок в формате mp4 и был представлен на IV Олимпиаде CREDO, которая проходила в Казанском (Приволжском) федеральном институте 5-6 февраля 2014 года.
В первых циклах наблюдений исходными реперами служили пункты строительной сетки. В июле 2005 года была выполнена закладка опорных реперов Pol, Po2, Po3, Po4 (впоследствии репер Po2 был уничтожен) [1].
«Сырые» данные, полученные с цифрового нивелира Trimble DiNi 12, были импортированы в программу CREDO Нивелир версии 2.1 для автоматизированной обработки и уравнивания. Обработки результатов нивелирования опорного полигона и осадочных марок выполнялись отдельно. Для корректных расчётов необходимо подготовить исходные данные - сформировать секции измерений в прямом и обратном направлении [2].
Предварительные вычисления отметок пунктов по превышениям и последующее уравнивание полученных значений выполнялись системой Нивелир 2.1 автоматически после выбора соответствующих команд. По результатам обработки на основе готовых шаблонов создавались ведомости. В них просматривалась полученная и допустимая невязки нивелирных ходов, на основании этого делался вывод, что полученные измерения в допуске.
После ввода в систему координат пунктов в графическом окне программы были созданы схемы нивелирных ходов, которые при желании можно экспортировать в формат dxf, доработать и отправить на печать.
Последующий анализ данных по многократным наблюдениям за осадками наблюдаемого объекта выполнялся в программе CREDO Расчет Деформаций версии 1.01.
В соответствие с датами наблюдений были созданы циклы. Из программы CREDO Нивелир 2.1 по циклам были импортированы уравненные координаты пунктов, СКО и схемы нивелирных ходов. Также был импортирован план здания главного корпуса ОФ «Распадская» в формате dxf, это позволило наглядней представить исследуемый объект.
Исследуемый объект был декомпозирован на отдельные части (блоки) по их пространственному положению. Один из блоков состоял из «первой очереди» объекта - здания фабрики, которое было построено изначально. В дальнейшем к зданию была пристроена «вторая очередь», которая позволила увеличить производственную мощность предприятия. Корневой блок включал в себя все элементы объекта.
Для оценки качества и надежности опорной сети в автоматизированном режиме выполнялся анализ устойчивости высотной сети контрольных пунктов по методу А. Костехеля, основанного на принципе неизменной отметки наиболее устойчивого репера сети. Анализ выявил, что наиболее устойчивый пункт сети - репер Pol.
По результатам обработки были созданы графики и отчетные документы, содержащие информацию о текущем состоянии объекта и динамике осадочных процессов.
Созданные графики отображали изменение высотного положения одной марки или группы марок (по линии профиля) по результатам наблюдений в разных циклах. Для отдельных марок создавался график развития осадок во времени с возможностью прогнозирования на любую дату (рис. 1). На основании математического анализа система выявляла закономерность распространения осадок, вычисляла коэффициент достоверности и строила линию тренда, которая наиболее достоверно показывала развитие осадочных процессов для данной марки [3]. Естественно, чем была ближе дата окончания прогнозирования к последнему циклу наблюдений, тем точнее был полученный прогноз. Для построенной линии тренда под графиком развития осадок отображается значение достоверности аппроксимации R . На графике отмечаются циклы, значения отметок в которых отличаются от аппроксимированных более чем 3а.
Рис. 1. График развития осадок во времени
Ведомости контрольных пунктов и осадочных марок в системе создавались на основе шаблонов, которые определяли внешнее оформление
документов и состав данных. В данных документах были представлены координаты и высоты пунктов в текущем цикле и их разности между начальным и предыдущим циклами наблюдений.
Для визуального представления осадочных процессов была создана деформационная поверхность внутри здания по его контуру, т.е. поверхность, /-координата которой в данной точке зависела от выбранного типа поверхности (смещение за период, скорость осадки) [4]. На созданной поверхности осадки отображались при помощи изолиний и градиентной заливки, что улучшило зрительное восприятие модели (рис. 2).
Рис. 2. Деформационная поверхность
Режим анимации позволил визуально оценить развитие осадок с течением времени на выбранный период. Для дальнейшего просмотра и анализа данная анимация была записана в видео файл.
На основе принципов трехмерного моделирования системой была построена 3D модель осадок (рис. 3). Это позволило представить более полную картину пространственного состояния наблюдаемого сооружения. Был выбран вертикальный масштаб в 500 раз превышающий горизонтальный, что позволило наглядней представить области неравномерных осадок всего здания. Для трехмерной модели также была просмотрена и записана анимация развития осадок во времени.
Главной особенностью программы является то, что она может представить деформационную поверхность на любую дату, как на момент заданного цикла, так и на произвольную. При этом моментально строится
плоская и трехмерная поверхность с градиентном заливкои - это очень помогает при анализе данных многократных наблюдений за деформациями.
Рис. 3. 3D модель осадок
Использование современных программ и технологий позволило упростить и автоматизировать процесс обработки результатов наблюдений, что повышает надежность оценки и прогноза состояния рассматриваемого объекта в целях предупреждения, выявления и прекращения опасного развития его осадок.
Данная работа вышла в финал и заняла первое место в IV Олимпиаде CREDO в номинации «интерактивный обучающий урок», каждый желающий может посмотреть урок на сайте www.credo-dialogue.com и на диске CREDO_BY3, который рассылается в начале учебного года.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Новоселов Б. А., Новоселов Д. Б. Геодезический контроль строительства и эксплуатации главного корпуса обогатительной фабрики «Распадская» // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10— 20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 1. - С. 66-71.
2. НИВЕЛИР 2.1. Руководство пользователя // Компания «Кредо-Диалог», 2013. - 87
с.
3. Гуляев Ю. П. Прогнозирование деформации сооружений на основе результатов геодезических наблюдений: монография. - Новосибирск: СГГА, 2008. - 256 с.
4. CREDO РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ 1.0. Руководство пользователя // Компания «Кредо-Диалог», 2013. - 91 с.
© Д. Б. Новоселов, Д. В. Самбурский, 2014
