Оборудование для автоматизированного мониторинга гидротехнических сооружений

В Российской Федерации насчитывается более 37 000 комплексов гидротехнических сооружений (ГТС) – это плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъёмники и сооружения, предназначенные для защиты от наводнений. Для  контроля состояния ГТС, природных и техногенных воздействий, а также оценки безопасности гидротехнических сооружений,  Федеральным законом от 21 июля 1997 г. N 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» установлена необходимость проведения мониторинга технического состояния и безопасности гидросооружений.

Существующая нормативная документация (ГОСТ Р 55260.1.4-2012, СТО 70238424.27.140.035-2009), предусматривает создание автоматизированных систем мониторинга на гидротехнических сооружениях I, II классов опасности. Автоматизированные системы мониторинга состояния ГТС позволяют снизить производственные затраты, исключить «человеческий фактор» при совершении измерений, получать точную статистическую информацию о состоянии ГТС за сколь угодно большой период времени, оповещать в автоматическом режиме персонал и дежурно-диспетчерские службы в случае возникновения неполадок на объекте.

Автоматизированные системы мониторинга ГТС позволяют контролировать следующие параметры:

⦁ напряженно-деформированное состояние (НДС) строительных конструкций и бетона сооружения;
⦁ пьезометрические напоры и фильтрационные расходы;
⦁ осадками, горизонтальными смещениями сооружений и взаимными смещениями их частей, отклонение конструкций от угла нормали.

ООО «МОНСОЛ РУС» более 10 лет профессионально занимается созданием автоматизированных систем мониторинга гидротехнических сооружений, а так же дооснащением существующих систем оборудованием для автоматизации и программным обеспечением.
Наблюдения за напряженно-деформированным состоянием (НДС) строительных конструкций в таких системах проводятся автоматизированным способом с помощью дистанционной КИА, которая закладывается в строительную конструкцию и заливается бетоном на этапе строительства сооружения. В качестве измерительных устройств используются датчики деформации серии SJ-2000.

Горизонтальные смещения гидросооружений контролируются с помощью прямых, обратных и горизонтальных струнных створов (отвесов) — ACE-8xxx и Rxtx. Взаимные смещения элементов сооружения (мм) измеряются трехосными щелемерами ACE VW 1300.

Мониторинг горизонтальных деформаций грунтов осуществляется с помощью инклинометров. Существует два типа инклинометров — стационарный и портативный. Для непрерывного и постоянного мониторинга применяются стационарные инклинометры ACE-4490. Система может состоять из одного или несколькоих датчиков соединенных в цепочку. Датчики располагаются в зонах с наибольшей вероятностью перемещения. Для эпизодических измерений горизонтальных смещений грунта применяют портативные инклинометры PROFIL. Контроль за осадками гидротехнических сооружений ведется посредством гидронивелиров (NIVOLIC, ACE-1680)

Мониторинг за фильтрационными напорами осуществляется с помощью безнапорных пьезометров, представляющих собой специальную конструкцию, состоящую из трубы (длина может составлять до 35-40 м), фильтра (размещенного в устье — нижний конец трубы) и оголовка. Пьезометры устанавливаются в предварительно пробуренные в сооружении скважины. Уровень воды (мм) в безнапорном пьезометре контролируется электронной «хлопушкой» ACE-4650, SJ-41xx или струнными пьезометрами ACE -15хх и переносным регистратором данных VWANALYZER.

Для сохранения информации, полученной с датчиков и передачи ее на сервер, автоматизированные системы мониторинга оснащены регистраторами данных Campbell Scientific. Регистратор может работать полностью автономно, выполняя действия согласно заранее написанной программе измерений. Отличительной особенностью является возможность увеличения числа каналов измерений до 256. Широкий температурный диапазон рабочих температур позволяют использовать эти регистраторы для самых различных задачах автоматизированного мониторинга.

Традиционно на отечественных гидроэлектростанциях используется струнное и электрическое оборудование для мониторинга. Однако, кроме аналоговых и струнных датчиков в состав автоматизированной системы могут быть включены датчики, выполненные по волоконно- оптической технологии решеток Брэгга. Выбор таких датчиков может быть обусловлен, как эксплуатационными условиями, сложившимися на объекте (низкий диапазон рабочих температур, электромагнитные возмущения, большая протяженность сооружений), так и желанием Заказчика получить надежную, не требующую организации электропитания и частых метрологических поверок измерительную систему.
Важной составляющей автоматизированной системы мониторинга является программное обеспечение MonSol Monitoring Server.

Основные возможности ПО:
⦁ Объединять датчики различных производителей, изготовленных по разным технологиям, в единое информационное пространство;
⦁ Интегрировать различные информационно-измерительные системы с использованием, как стандартных промышленных протоколов (Modbus RTU/TCP), так и web-сервисов;
⦁ Контролировать работоспособность датчиков и валидность диапазонов измеряемых величин;
⦁ Управлять составом датчиков;
⦁ Контролировать выход за допустимые пределы показателей технического состояния сооружения;
⦁ Формировать предупредительные сигналы о потенциально-опасном и предаварийном состоянии сооружения;
⦁ Формировать отчеты, графики, таблицы на экране монитора;
⦁ Архивировать и сохранять полученную информацию в Базе Данных.

Контроль над показателями состояния на большинстве ГТС до сих пор осуществляется вручную в соответствии с Программами натурных наблюдений с применением контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Приведенный выше небольшой обзор оборудования для мониторинга дает представление о количестве параметров, которые необходимо контролировать во время наблюдений за состоянием ГТС и позволяет сделать вывод в пользу автоматизации проводимых наблюдений. Автоматизация мониторинга позволяет собственнику оптимизировать количество используемых материальных и человеческих ресурсов, получать достоверную информацию о состоянии гидротехнического объекта в режиме реального времени, а значит минимизировать риски возникновения ЧС и исключить сопутствующие материальные и человеческие потери.