СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЯ ИЛИ СООРУЖЕНИЯ, ЕГО ЧАСТЕЙ, КОНСТРУКЦИЙ, ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ И УЗЛОВ СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к области строительства и касается станции контроля технического состояния здания или сооружения, его частей, конструкций, их элементов и узлов соединения в процессе эксплуатации объекта и при возникновении природных и/или техногенных опасностей.

Известна система для определения устойчивости зданий и сооружений, являющаяся наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению и выбранная в качестве прототипа (см. патент РФ №2245531, G01M 7/00, 02.04.2003 г.).

Система содержит блок формирования электрического синхроимпульса, блок преобразования колебаний в электрический сигнал, блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала, блок цифрового запоминающего устройства, блок управления цифровым запоминающим устройством, блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкции объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом и/или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или уровня грунтовых вод, блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, и блок воспроизведения полученных данных, связанные между собой по линии передачи данных и по линии передачи управляющих сигналов в виде проводной или беспроводной связи.

Однако известное решение обладает следующими недостатками:

- без ввода дополнительной информации о диапазоне возможных значений динамических характеристик (периода основного тона собственных колебаний и/или последующих обертонов в зависимости от целей измерений) объектов исследования (здание или сооружение, его частей, конструкций, их элементов и узлов соединения) нельзя практически определить эти величины при существующих уровнях динамических шумов, присущих эксплуатируемым зданиям и сооружениям;

- одним из эффективных способов контроля технического состояния зданий и сооружений, их частей, конструкций, их элементов и узлов соединения является изучение передаточных функций объектов исследования, однако известное решение не позволяет сравнивать результаты экспериментального определения передаточных функций без дополнительного расширения возможностей соответствующего блока ввода информации;

- станции, связанные с контролем технического состояния зданий и сооружений могут иметь разветвленную систему датчиков для измерения параметров конструкций этих объектов, исчисляемую сотнями приборов. В таких условиях важным элементом эффективной работы станции является автоматический контроль работоспособности упомянутых приборов - датчиков измерения параметров объекта; известное решение не предусматривает такого контроля работоспособности;

- в станциях, связанных с контролем технического состояния зданий и сооружений, могут использоваться аппаратные средства, предусматривающие преобразование не только колебательных процессов в электрический сигнал, но и других, например наклонов, деформаций, давлений и др., однако известное решение не обеспечивает такой возможности;

- одним из важных элементов назначения станций, связанных с контролем технического состояния зданий и сооружений, является функция выявления тенденций развития негативных явлений в напряженно-деформированном состоянии объектов и скорости их нарастания, для такого контроля появляется необходимость сравнения получаемых экспериментальных параметров с аналогичными, равнее полученными параметрами, однако известное решение не обеспечивает такой возможности.

Предлагаемое решение позволяет устранить указанные недостатки. Техническим результатом является расширение возможностей станции, позволяющих обеспечить контроль технического состояния здания или сооружения, его частей, конструкций, их элементов и узлов соединения, и повышение надежности контроля объекта.

Достигается это тем, что в станции контроля технического состояния здания или сооружений, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения, содержащей блок формирования электрического синхроимпульса, блок преобразования колебаний в электрический сигнал, блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала, блок цифрового запоминающего устройства, блок управления цифровым запоминающим устройством, блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкций объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом и/или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или уровня грунтовых вод, блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, и блок воспроизведения полученных данных, связанные между собой по линии передачи данных и по линии управляющих сигналов, блок преобразования колебаний в электрический сигнал и блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала объединены в единый блок, при этом станция снабжена дополнительным блоком контроля и управления контролем работоспособности единого блока и линией контроля и управления контролем работоспособности, с которой связаны единый блок и дополнительный блок, причем блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности, и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкций объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом и/или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или уровня грунтовых вод выполнен с дополнительными вводами диапазонов возможных значений динамических параметров здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения, а блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, выполнен с возможностью дополнительного сравнения экспериментальных данных с аналогичными, полученными ранее экспериментальными данными.

Станция может дополнительно содержать блок преобразования неколебательных процессов в электрический сигнал, связанный с линией контроля и управления контролем работоспособности, и блок контроля и управления контролем работоспособности блока преобразования неколебательных процессов в электрический сигнал, объединенный с дополнительным блоком контроля и управления контролем работоспособности единого блока.

Отличительные признаки предлагаемого решения от прототипа заключаются в том, что блок преобразования колебаний в электрический сигнал и блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала объединены в единый блок, при этом станция снабжена дополнительным блоком контроля и управления контролем работоспособности единого блока и линией контроля и управления контролем работоспособности, с которой связаны единый блок и дополнительный блок, причем блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности, и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкций объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом и/или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или уровня грунтовых вод выполнен с дополнительными вводами диапазонов возможных значений динамических параметров здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения, а блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, выполнен с возможностью дополнительного сравнения экспериментальных данных с аналогичными, полученными ранее экспериментальными данными.

Станция может дополнительно содержать блок преобразования неколебательных процессов в электрический сигнал, связанный с линией контроля и управления контролем работоспособности, и блок контроля и управления контролем работоспособности блока преобразования неколебательных процессов в электрический сигнал, объединенный с дополнительным блоком контроля и управления контролем работоспособности единого блока.

Станция позволяет перед каждым сеансом измерений контролировать работоспособность используемых датчиков различного назначения, использующих как системы измерений с преобразованием колебательных, так и неколебательных процессов в электрический сигнал (например, наклонов, деформаций, давлений и др.); сравнивать результаты измерений как с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, так и с ранее полученными аналогичными экспериментальными данными, в том числе передаточных функций для здания или сооружения, его частей, конструкций, их элементов и узлов соединения; достоверно измерять периоды и логарифмические декременты собственных колебаний здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения.

На чертеже изображена схема станции контроля технического состояния здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения.

Станция содержит блок 1 формирования электрического синхроимпульса, единый блок 2, объединяющий блок преобразования колебаний в электрический сигнал и блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала, дополнительный блок 3 контроля и управления контролем работоспособности единого блока, блок 4 цифрового запоминающего устройства, блок 5 управления цифровым запоминающим устройством, блок 6 ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности, и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкций объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом и/или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или уровня грунтовых вод, выполненный с дополнительными вводами диапазонов возможных значений динамических параметров здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения, блок 7 сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, выполненный с возможностью дополнительного сравнения экспериментальных данных с аналогичными полученными ранее экспериментальными данными, блок 8 воспроизведения полученных данных.

Станция может содержать также блок 9 преобразования неколебательных процессов в электрический сигнал и блок контроля и управления контролем работоспособности блока 9, объединенный с дополнительным блоком 3 контроля и управления контролем работоспособности единого блока 2.

Все блоки с 1 по 9 соединены между собой линией 10 передачи управляющих сигналов и линией 11 передачи данных, а блоки 2, 3 и 9 соединены также с линией 12 контроля и управления контролем работоспособности. Связь блоков между собой может осуществляться проводной, беспроводной или комбинированной связью.

В станции блок ударного устройства для возбуждения собственных колебаний здания или сооружения может отсутствовать, его функцию будет выполнять микросейсмический фон природного или техногенного характера. Тем не менее, такой блок может быть в составе станции для возбуждения необходимых динамических воздействий при получении передаточных функций частей зданий или сооружения, отдельных конструкций, их элементов и узлов соединения.

Все функциональные блоки или их часть могут быть размещены стационарно на объекте, могут быть размещены на мобильном пункте, станция может представлять собой сочетание стационарного и мобильного размещения.

Блок 8 может быть выполнен в виде блока вывода данных и/или блока визуального отображения, и/или блока акустического отображения, и/или блока печати. Блок 8 может быть выполнен с возможностью отображения, по меньшей мере, одномерного изображения и/или топографического изображения.

Блок 6 может быть выполнен в виде блока ввода данных, и/или блока ввода оптических изображений, и/или блока ввода акустической информации.

Работа станции начинается с контроля (работа блоков 2, 3 и 9) работоспособности используемых систем измерений, чем обеспечивается повышенная надежность работы станции, затем производятся измерения и запоминаются результаты (работа блоков 1, 2, 4, 5 и 9). До проведения измерений или после их проведения вводится необходимая дополнительная информация (работа блока 6) для сравнения результатов измерений с предусмотренными для сравнения значениями. Однако в случае измерения динамических параметров объектов исследования до проведения измерений вводятся диапазоны возможных значений этих динамических параметров, чем обеспечивается достоверность измерения периодов и логарифмических декрементов собственных колебаний объектов исследования. Затем производится сравнение (работа блока 7) результатов измерений с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, и сравнение экспериментальных данных с ранее полученными аналогичными экспериментальными данными, чем обеспечивается возможность выявления тенденций развития негативных явлений в напряженно-деформированном состоянии объектов и скорости их нарастания. Наконец, осуществляется воспроизведение полученных данных и результатов сравнения.

Изобретение относится к области строительства, в частности к системам контроля технического состояния зданий или сооружений в процессе эксплуатации объекта и при возникновении природных и/или техногенных опасностей. Устройство содержит блок формирования электрического синхроимпульса, блок преобразования колебаний в электрический сигнал, блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала, блок цифрового запоминающего устройства, блок управления цифровым запоминающим устройством, блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений, блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными и блок воспроизведения полученных данных. При этом устройство снабжено дополнительным блоком контроля и управлением контролем работоспособности единого блока, объединяющего блок преобразования колебаний в электрический сигнал и блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала, и линией контроля и управления контролем работоспособности, с которой связаны единый блок и дополнительный блок. Блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений выполнен с дополнительными вводами диапазонов возможных значений динамических параметров здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения. Блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, выполнен с возможностью дополнительного сравнения экспериментальных данных с аналогичными, полученными ранее экспериментальными данными. Блоки связаны между собой линией передачи данных и линией передачи управляющих сигналов в виде проводной, беспроводной или комбинированной связи. Технический результат заключается в расширении возможностей станции и повышении надежности контроля объекта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Станция контроля технического состояния здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения, содержащая блок формирования электрического синхроимпульса, блок преобразования колебаний в электрический сигнал, блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала, блок цифрового запоминающего устройства, блок управления цифровым запоминающим устройством, блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности, и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкций объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или уровня грунтовых вод, блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, и блок воспроизведения полученных данных, связанные между собой по линии передачи данных и по линии передачи управляющих сигналов, отличающаяся тем, что блок преобразования колебаний в электрический сигнал и блок аналого-цифрового преобразования электрического сигнала объединены в единый блок, при этом станция снабжена дополнительным блоком контроля и управления контролем работоспособности единого блока и линией контроля и управления контролем работоспособности, с которой связаны единый блок и дополнительный блок, причем блок ввода экспериментальных и/или расчетных значений поверхностной прочности, и/или объемной прочности, и/или параметров армирования элементов конструкции объекта, и/или осадков, и/или сдвигов, и/или кренов объекта, и/или глубины залегания фундамента, и/или поверхностной прочности, и/или его объемной прочности, и/или периода собственных колебаний грунта под объектом или вокруг него, измеренного, по меньшей мере, по первому тону колебаний, и/или уровня грунтовых вод выполнен с дополнительными вводами диапазонов возможных значений динамических параметров здания или сооружения, его частей, конструкций, элементов конструкций и узлов соединения, а блок сравнения экспериментальных данных с нормированными данными, рассчитанными для объекта и состава грунта под ним и/или вокруг него, выполнен с возможностью дополнительного сравнения экспериментальных данных с аналогичными полученными ранее экспериментальными данными.2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок преобразования неколебательных процессов в электрический сигнал, связанный с линией контроля и управления контролем работоспособности, и блок контроля и управления контролем работоспособности блока преобразования неколебательных процессов в электрический сигнал, объединенный с дополнительным блоком контроля и управления контролем работоспособности единого блока.