Розробка та впровадження мобільного апаратно-програмного комплексу томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища.

 

Назва проекту

Розробка та впровадження мобільного апаратно-програмного комплексу томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища.

Мета проекту

Метою проекту є розробка та впровадження мобільного апаратно-програмного комплексу томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища та створення у перспективі на його основі комплексної інтегрованої системи визначення та контролю стану інженерних мереж. 

Призначення

Мобільний апаратно-програмний комплекс томографічного обстеження підповерхневого середовища, інженерних комунікацій та споруд призначений для одержання оперативної детальної інформації про наявність металевих предметів і підземних комунікацій та стан їх зовнішньої поверхні; наявність та об’ємний стан (тріщини, проломи, внутрішні напруження і заповнення) неметалевих об’єктів і підземних комунікацій і споруд; стану підповерхневого середовища (закриті порожнини, підвищена вологість при скритих витоках води, тріщини в фундаментах та стінах, рівень ґрунтових вод).

Коротка інформація про проект

Інженерна інфраструктура життєзабезпечення народного господарства створювалась під постійну наявність ресурсів (води, електроенергії, газу тощо). В теперішніх умовах обмеженого та динамічного постачання цих ресурсів без належної модифікації та вдосконалення систем обслуговування цієї інфраструктури створюється реальна загроза для людей, навколишнього середовища, споруд та умов функціонування держави. Відсутність, або неналежна взаємодія між організаціями, що експлуатують інженерну інфраструктуру та мережі (трубопроводи, кабелі тощо), особливо у межах населених пунктів, неналежне документування змін у топології мереж призводить до різноманітних ненавмисних пошкоджень інженерної інфраструктури (наприклад, пошкодження кабелів електропостачання чи зв’язку при усуненні аварій водопроводів тощо). Подібна ситуація виникає при необхідності обстеження ділянок при плануванні та проведенні будівельних робіт тощо.

Нажаль, за останні десятиліття методи і засоби контролю та керування інженерною інфраструктурою, незважаючи на її значне розширення та ускладнення умов функціонування, практично не змінилися. Обмежена кількість засобів технологічного контролю та мала ефективність їх використання не дозволяє експлуатуючим організаціям одержувати об’єктивну інформацію про стан та підповерхневе розташування усієї сукупності інженерних мереж на визначеній ділянці, особливо у випадку необхідності проведення аварійних чи ремонтних робіт, будівництва тощо.

Комплексна інтегрована система визначення та контролю стану інженерних мереж у цілому використовує інформацію, що отримується мобільним апаратно-програмним комплексом томографічного обстеження, іншими засобами діагностики і дефектоскопії та забезпечує повний технологічний цикл підготування діагностично-аналітичної інформації готової до практичного використання експлуатуючими та керуючими організаціями. Комплексна інтегрована система включає:

-          діагностичні засоби – апаратно-програмний комплекс мобільного томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища, інші системи діагностики, пошуку дефектів, збору технологічної інформації з відповідними давачами інформації;

-          інформаційні засоби - ГІС (електронна карта) комплексного відображення реального стану комунікацій, споруд та оперативного відображення проходження інженерних мереж;

-          аналітичні засоби – програмні продукти моделювання процесів та ситуацій.

Переваги пропонованого мобільного апаратно-програмного комплексу томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища наступні:

-          обстеження великих площ та об’ємів (50-200 тис.куб.м) за робочу зміну;

-          наявність та стан неметалевих об’єктів, підземних комунікацій і споруд;

-          можливість створення універсальної бази даних по обстежених об’єктах;

-          використання для біжучого корегування наддетальної ГІС (сьогодні на сьогодні) та потреб комунальних і проектних організацій при проведенні оперативних ремонтних, пошукових, реставраційних і проектних робіт.

Можливе застосування при плануванні археологічних робіт для військових потреб, для виявлення металевих та неметалевих об’єктів під поверхнею землі з візуалізацією їх розміщення.

Традиційні геолого-геодезичні, акустичні, магнітоелектричні, візуальний способи в умовах щільної міської забудови та необхідності надвисокої детальності обстежень підповерхневого середовища (сотні тисяч - десятки мільйонів точок при об’ємах сотні тисяч метрів кубічних) та споруд надзвичайно трудомісткі і не виконують умов зв’язування об’ємних характеристик середовища з просторовими координатами. Така вимога є першочергова при створенні сучасних електронних геодезично-інформаційних систем.

Серед вітчизняних системи підповерхневого зондування середовища слід назвати локатори підповерхневого зондування (георадар) ВИЙ2-700, ВИЙ2-300, ВИЙ2-125 фірми  “Transient Technologies”. На думку авторів проекту запропонована система матиме кращі характеристики завдяки застосуванню методів радіочастотної голографії та забезпечення просторової візуалізації отримуваних даних.

Серед інших систем: засоби підповерхневого пошуку діючих комунікацій по їх електромагнітному випромінюванню (кабелі зв’язку, електропостачання, з необхідністю примусового збудження для неактивних комунікацій); засоби підповерхневого пошуку діючих комунікацій по їх акустичному випромінюванню (водопроводи тощо); різноманітні металошукачі.

Вказані системи не забезпечують підповерхневого пошуку неметалевих об’єктів, неактивних комунікацій та трубопроводів (в тому числі і неметалевих), визначення порушень у структурі ґрунту та підповерхневих об’єктів (фундаменти, канали тощо).

Принцип дії, опис та функціонування

Мобільний апаратно-програмний комплекс томографічного обстеження підповерхневого середовища використовує метод радіочастотної голографії з використанням візуалізації неоднорідностей в малоінтенсивному радіочастотному полі. Для отримання даних застосовується технологія зондування підповерхневого середовища  і подальшої цифрової обробки та реконструкції інформації. 

Апробація:

Патент України на "Спосіб мобільного томографічного обстеження підповерхневого середовища", наявний склад фахівців-розробників складної електронної, контрольно-вимірювальної техніки та програмного забезпечення з досвідом впровадження в наукових експериментах, космічній галузі та інженерному комунальному господарстві міст (Київ, Львів, Калуш).

 

 

 

Стан розробки:

Наявні інженерні розрахунки, проведено натурні експерименти, створено макетний взірець прототипу.

 

Питання, що вимагають узгодження з замовником до впровадження:

Узгодження технічного завдання на виготовлення за наступними параметрами:

-       надання замовником затвердженого переліку об’єктів та дефектів структури, глибини залягання, розміру тощо, що підлягають виявленню;

-       надання замовником ТЗ на конструктивне виконання та конструктивні особливості обладнання (вібростійкість, кліматичні умови експлуатації, необхідність наявності енергонезалежної пам’яті тощо);

-       надання замовником рекомендацій стосовно стандартів передачі інформації від мобільного апаратно-програмного комплексу томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища до системи визначення та контролю стану інженерних мереж;

-       визначення замовником рекомендацій стосовно форматів баз даних тощо.

Етапи виконання робіт:

Етап 1. Розробка та виготовлення одного примірника мобільного апаратно-програмного комплексу томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища, набір статистики, аналіз даних, розробка методики метрологічних випробовувань, створення тестових баз даних, випробовування у реальних умовах.

Етап 2. Виготовлення та впровадження одного примірника комплексу.

Етап 3. Виготовлення, наладка, поставка, встановлення необхідної кількості комплексів. Навчання персоналу. Супроводження робіт (авторський нагляд). 

Очікувані результати при впровадженні:

Пропонований мобільний апаратно-програмний комплекс томографічного обстеження споруд, комунікацій і підповерхневого середовища призначений, в основному, для потреб експлуатації та ремонту існуючих об'єктів кабельних мереж зв’язку та електропостачання, транспортування та розподілу ресурсів і  енергоносіїв; при проведенні пошукових передпроектних будівельних робіт, археології, пошуку боєприпасів; обстежень стану споруд, їх фундаментів та підповерхневого середовища.

Основна галузь впровадження - підприємства великих міст (водо-тепло-енергопостачання), де пропонована технологія повинна використовуватись для визначення режимів подачі та розподілу, виявлення та усунення втрат в мережах транспортування і розподілу ресурсів, при впровадженні методів оптимального керування розподілом та споживанням життєзабезпечуючих ресурсів, для виявлення  критичних техногенних та природніх впливів і напрямків проведення найбільш сприйнятливих заходів по усуненню цих впливів.

 

Економічна ефективність:

Економічна ефективність від впровадження пропонованого проекту полягає у забезпеченні можливості оперативної підповерхневої діагностики. При виникненні аварійної ситуації, пов’язаної з необхідністю проведення земляних робіт пропонована система забезпечує оперативне виявлення з високою точністю підповерхневих об’єктів (кабелі, трубопроводи), що усуває можливість їх випадкового пошкодження і, відповідно, невиправданих матеріальних та фінансових витрат. Аналогічні переваги системи при необхідності обстеження ділянок при плануванні та проведенні будівельних робіт.

При розгортанні пропонованої системи у повному обсязі, накопичення та систематизація інформації з окремих мобільних апаратно-програмних комплексів, створенні баз даних та ГІС забезпечується набагато більший економічний ефект за рахунок забезпечення розв’язання широкого кола пошукових та обстежувальних робіт при виявленні, ремонті, реставрації та проектуванні наземних і підземних об’єктів комунікацій і споруд, визначенню концептуальних реабілітаційних заходів стосовно містозабудови, прийнятті рішень по фінансуванню та проведенню містозберігаючих технологій.

Інформація одержана в результаті обстеження може використовуватись для практичного використання комунальними службами, пошуковими та проектуючими організаціями. Максимальна ефективність комплексу забезпечується сумісно з векторною ГІС масштабу 2000:1 та створення карти ГІС масштабу 500:1. Продуктом функціонування апаратно-програмного комплексу є електронна база даних сканування середовища на основі якої забезпечується: трьохмірна візуалізація елементів споруд, комунікацій та неоднорідностей підповерхневого середовища; якісне та кількісне визначення параметрів елементів споруд, комунікацій, підповерхневого середовища; однозначне зв’язування об’єктів та просторових координат.

Детальна оцінка економічної ефективності може бути здійснена після виконання першого етапу пропонованого проекту, проведення експлуатації мобільного комплексу та аналізу і оцінки отриманої інформації.

Пошук


Visitor counter, Heat Map, Conversion tracking, Search Rank