Устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин Российский патент 2024 года по МПК E02B7/06 G01N33/24 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для проведения диагностики технического состояния железобетонной облицовки и грунтового основания низконапорной земляной плотины, выявлению опасных дефектов и повреждений, а также оценке и прогнозированию ее технического состояния и дальнейшей пригодности к эксплуатации.

Известно Устройство для диагностики и прогнозирования технического состояния лотковых каналов оросительных систем (патент РФ № 2364681), включающее раму, антенные блоки и датчик движения, кроме того, устройство оснащено обрабатывающим модулем, а рама копирует форму лоткового оросительного канала и снабжена опорными роликами, причем антенные блоки расположены по периметру рамы.

Недостатком данного устройства является то, что рама копирует форму лоткового оросительного канала, представляющего из себя полукруг, и отсутствует движитель для свободного перемещения.

Известно устройство для проведения эксплуатационного мониторинга низконапорных земляных плотин (патент РФ № 2531209) включает в себя раму образованную и состоящую из двух частей соединенных с помощью шарниров, колесо, обрабатывающий модуль, датчик движения, антенные блоки расположенные по периметру рамы, движитель с гидроприводом.

Однако, не смотря на достоинства, известного технического решения, оно не используется для диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин подверженных оползневым процессам и первичному разрушению геометрии плотины.

Недостатком данного устройства является то, что рама состоит только из двух частей, что не позволяет точно копировать форму низконапорной земляной плотины, движитель только один, а применение гидропривода не позволяет достаточно точно расположить раму с антенными блоками для перемещения по гребню низконапорной земляной плотины для проведения обследования по всему поперечному профилю низконапорной земляной плотины на наличие дефектов, повреждений, разуплотнений и просадку грунта под сооружением неразрушающими методами контроля.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением является, выявления дефектов и повреждений, как железобетонной облицовки, так и состояние грунтового основания, составляющего тело низконапорной земляной плотины расположенного под ним, на образование разуплотнении и просадки на ранней стадии их образования.

Технический результат достигается тем, что устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, включающее секции, соединенные шарнирно и содержащие антенные блоки, расположенные по периметру секции, средства перемещения по гребню плотины, батарею, обрабатывающий модуль, дополнительное оборудование, датчик движения, согласно изобретению имеет не менее трех шарнирно-соединенных дополнительных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины, в качестве антенных блоков использованы георадарные системы, дополнительное оборудование, предназначенное для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации содержит: цифровой фотоаппарат и видеокамеру, расположенные на каждой секции, причем в каждой секции средства перемещения по гребню плотины выполнены в виде 3-х колес с возможностью кругового вращения с приводом сообщенных с блоком управления, обрабатывающий модуль связан с оператором.

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.

Предлагаемое устройство работоспособно и может быть использовано для автоматического мониторинга состояния низконапорных земляных плотин, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин содержит секции, соединенные шарнирно и содержащие антенные блоки 1, расположенные по периметру секции, средства перемещения по гребню плотины в виде колес 2 с возможностью кругового вращения с приводом, батарею 3, блок управления 4, дополнительное оборудование 5, датчик движения 6. Устройство имеет не менее трех шарнирно соединенных дополнительных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины. В качестве антенных блоков 1 использованы георадарные системы, а дополнительное оборудование, предназначенное для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации дополнительного оборудования, содержит: дополнительное оборудование 5 (цифровой фотоаппарат и видеокамеру), причем каждая секция имеет 3 колеса с приводом, соединенных с блоком управления 4 связанного с оператором, обслуживающего компьютеры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг. 1 изображена секция устройства для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин в аксонометрической проекции; на фиг. 2 -показаны три секции устройства вид с верху; на фиг. 3 представлен фрагмент скриншота радарограммы георадарного сканирования антенных блоков прилегающего к нему объемом грунта; на фиг. 4 - фото с изображением трехмерной модели низконапорной земляной плотины.

На графических материалах для большей ясности представлены только те элементы, которые необходимы для понимания сущности изобретения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.

Устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин работает следующим образом.

На откос низконапорной земляной плотины, помещается устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин. На блок управления 4 подается питание, подтверждается готовность всех блоков на секциях к работе. При помощи колес 2 устройство перемещается по сооружению в режиме поступательного движения вдоль низконапорной земляной плотины, повторяя всю ее геометрию. Данные с датчика движения 6, антенных блоков 1 и дополнительного оборудования 5 поступают в блок управления 4. Устройство состоит из не менее трех блоков-секций, включающих унифицированные блоки (антенна, датчики движения, средство перемещения по гребню плотины, батарея, обрабатывающий модуль, дополнительное оборудование), которые можно заменять в процессе технической эксплуатации, а также дополнять как другими отдельными элементами, так целыми секциями этих элементов в зависимости от поставленной задачи обследования.

На фиг. 2 изображено устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорной земляной плотины дополненное тремя секциями. Все данные с антенных блоков обрабатываются, и выполняется обнаружение дефектов и повреждений, как железобетонной облицовки, так и грунтового основания, определение месторасположения с помощью ГЛО-НАСС и геометрических параметров неисправностей каждого конструктивного элемента сооружения георадиолокационным способами неразрушающего приборного контроля (фиг. 3).

С помощью блока программного обеспечения формируется трехмерная модель низконапорной земляной плотины (фиг. 4). Всем процессом осуществления сканирования и фотографированием управляет компьютер с помощью соответствующей программы сбора и хранения информации.

По трехмерной модели низконапорной земляной плотины с прилегающей к ней грунтовым основанием классифицируют наличие просадок, пустот, дефектов, оползней, разуплотнения и посторонних включений, а именно их геометрические размеры и положение. Например, образование оползней, может привести к разрушению плотины и последующему ее прорыву. По полученным изображениям видеосъемок или фото можно определить состояние железобетонной облицовки плотины на наличие продольных и поперечных трещин.

Георадарная антенна может быть выполнена в виде антенны по патенту на полезную модель № 97217, 2010 г., поскольку она разборная и может сканировать различные поверхности: плоские, угловые, выпуклые и вогнутые. Она позволяет получать непрерывный разрез исследуемой среды и записывать его в файл для дальнейшей обработки, анализа и документирования.

Поскольку низконапорные земляные плотины имеют напор до 10 метров, для измерения необходимо использовать высокочастотные антенные блоки АБ-150 с частотой 150 МГц, имеющие максимальную глубину зондирования, до 12 метров.

Для подтверждения эффективности заявляемого устройства проводились производственные исследования на Афипской оросительной системе Управления "Кубаньмелиоводхоз".

Применение изобретения позволяет повысить качество проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, благодаря тому, что устройство сразу проводит обследование по всему поперечному профилю низконапорной земляной плотины на наличие дефектов, повреждений, разуплотнений и просадку грунта под сооружением неразрушающими методами контроля, а наличие унифицированных, взаимозаменяемых блоков позволяет значительно увеличить точность проводимых измерений при проведении обследования низконапорных земляных плотин. Ведь теперь можно для каждой низконапорной земляной плотины индивидуально подбирать требуемое количество блоков для проведения обследования.

В совокупности все это позволяет достоверно, быстро и качественно произвести оценку технического состояния низконапорных земляных плотин.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для проведения диагностики технического состояния железобетонной облицовки и грунтового основания низконапорной земляной плотины. Для повышения точности диагностики устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, включающее секции, соединенные шарнирно и содержащие антенные блоки, расположенные по периметру секции, средства перемещения по гребню плотины, батарею, обрабатывающий модуль, дополнительное оборудование, датчик движения, согласно изобретению имеет не менее трех шарнирно соединенных дополнительных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины, в качестве антенных блоков использованы георадарные системы, дополнительное оборудование, предназначенное для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации, содержит: цифровой фотоаппарат и видеокамеру, расположенные на каждой секции, причем в каждой секции средства перемещения по гребню плотины выполнены в виде 3-х колес с возможностью кругового вращения с приводом, сообщенных с блоком управления, обрабатывающий модуль связан с оператором. Изобретение позволяет достоверно, быстро и качественно провести оценку технического состояния низконапорных земляных плотин. 4 ил.

Устройство для проведения диагностики технического состояния низконапорных земляных плотин, включающее секции, соединенные шарнирно и содержащие антенные блоки, расположенные по периметру секции, средства перемещения по гребню плотины, батарею, обрабатывающий модуль, дополнительное оборудование, датчик движения, отличающееся тем, что имеет не менее трех шарнирно соединенных дополнительных секций посредством сервопривода, обеспечивающего геометрическую изменяемость всей конструкции согласно рельефу земляной плотины, в качестве антенных блоков использованы георадарные системы, дополнительное оборудование, предназначенное для формирования трехмерной модели низконапорной земляной плотины с прилегающим к ней объемом грунтового основания, получения изображений поверхности низконапорной земляной плотины и регистрации, содержит: цифровой фотоаппарат и видеокамеру, расположенные на каждой секции, причем в каждой секции средства перемещения по гребню плотины выполнены в виде 3-х колес с возможностью кругового вращения с приводом, сообщенных с блоком управления, обрабатывающий модуль связан с оператором.