RU2705934C1 - Способ контроля антенно-мачтовых сооружений - Google Patents
Способ контроля антенно-мачтовых сооружений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705934C1 RU2705934C1 RU2019112493A RU2019112493A RU2705934C1 RU 2705934 C1 RU2705934 C1 RU 2705934C1 RU 2019112493 A RU2019112493 A RU 2019112493A RU 2019112493 A RU2019112493 A RU 2019112493A RU 2705934 C1 RU2705934 C1 RU 2705934C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mast
- state
- ams
- antenna
- optical
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 210000001328 optic nerve Anatomy 0.000 description 1
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области контроля состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменениях их состояния, предупреждения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга состояния антенно-мачтовых сооружений. Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения. Эта сущность достигается тем, что согласно способу контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, заключающемуся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, при этом дополнительно вдоль мачты укладывают сенсорные оптические волокна, параллельно с которыми укладывают оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга, методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированных состояний элементов конструкции АМС вдоль сенсорных оптических волокон, калибруют полученные кривые распределений напряженно-деформированных состояний по результатам обработки оптических сигналов, отраженных на волоконно-оптических решетках Брэгга, и затем в режиме online по результатам обработки данных измерений оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений параметров состояния АМС. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области контроля состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменениях их состояния, предупреждения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга состояния антенно-мачтовых сооружений.
Известны способы мониторинга напряженно-деформированного состояния сооружений [1-4], заключающиеся в том, что в тело сооружения в заданных точках устанавливают датчики на основе волоконно-оптических решеток Брэгга, которые соединяют оптическими волокнами с интеррогатором, передают по оптическим волокнам зондирующие импульсы, в интеррогаторе принимают оптические сигналы, отраженные на волоконно-оптических решетках Брэгга, и по результатам обработки этих сигналов оценивают напряженно-деформированного состояния сооружения в точках, где установлены датчики. Однако, по результатам контроля напряженно-деформированного состояния сооружения в его отдельных точках невозможно оценивать состояние АМС в целом.
Известны способы мониторинга напряженно-деформированного состояния сооружений [3-13], заключающиеся в том, что в тело сооружения закладывают сенсорные оптические волокна, в которые подают зондирующие оптические сигналы и методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или когерентной оптической рефлектометрии и/или поляризационной оптической рефлектометрии и/или маломодовой оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированного состояния сооружения вдоль сенсорных оптических волокон. Однако, контроль только распределений напряженно-деформированных состояний вдоль сооружения и его элементов не позволяет оценивать состояние АМС в целом.
Известны способы контроля вертикальности АМС, которые осуществляются средствами геодезического мониторинга в установленном порядке проведения данных работ путем проведения геодезических угловых измерений [14, 15]. Недостатком данного способа является то, что при заданной периодичности - минимум два раза в год, контроль вертикальности АМС в межповерочный период не проводится.
Известен способ контроля линейных и угловых отклонений от вертикального направления для дистанционного мониторинга антенно-мачтовых сооружений [16]. Способ заключается в установке закрепленного на АМС трехосного акселерометра, с помощью которого определяют линейные и угловые отклонения от вертикального положения АМС, и дальнейшей фиксации и обработке этих данных. При этом, регистрируют проекции линейного ускорения на три ортогональные оси акселерометра по меньшей мере для двух последовательных сеансов измерения, а линейные и угловые отклонения от вертикального положения антенно-мачтовых сооружений вычисляют по результатам выделения и анализа поступательной составляющей динамических характеристик поступательно-колебательного движения АМС, вычисленных с учетом величин упомянутых проекций линейного ускорения. Недостатками настоящего способа является отсутствие информации о причинах отклонений и колебаний АМС от вертикального положения, отсутствие данных об уровнях напряженно-деформированного состояния (НДС) элементов и металлических конструкций АМС, отсутствие информации о пространственном положении фундамента АМС.
Наиболее близким к заявляемому является известный способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений [17], заключающийся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, а также установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, по результатам которой затем в режиме online оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений мачты от вертикальности, ее геометрии, о пространственном положении фундамента и уровнях напряжений конструктивных элементов мачты. Основной недостаток данного способа заключается в том, что датчики напряженно-деформированного состояния устанавливаются в отдельных точках заданных сечений АМС. Это позволяет оценивать распределения напряженно-деформированных состояний вдоль АМС только в первом приближении. Как следствие, велика вероятность того, что рост локальных напряженно-деформированных состояний на участках между датчиками и, соответственно, локальных дефектов элементов конструкции АМС не будет своевременно выявлен и локализован. Это недопустимо в условиях повышенной коррозионной активности, сильной вибрации и больших ветровых нагрузок.
Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.
Эта сущность достигается тем, что согласно способу способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, заключающемуся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, при этом дополнительно вдоль мачты укладывают сенсорные оптические волокна, параллельно с которыми укладывают оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга, методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированных состояний элементов конструкции АМС вдоль сенсорных оптических волокон, калибруют полученные кривые распределений напряженно-деформированных состояний по результатам обработки оптических сигналов отраженных на волоконно-оптических решетках Брэгга, и затем в режиме online по результатам обработки данных измерений оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений параметров состояния АМС.
На фиг. 1 представлена схема реализации способа контроля состояния антенно-мачтовых сооружений. Схема включает мачту АМС – 1, блок трехосевых акселерометров – 2, анемометр – 3, фундамент АМС – 4, первый кабель – 5, блок сбора, обработки и передачи данных - 6, датчик НДС – 7, второй кабель – 8, сейсмодатчик – 9, диспетчерский пункт – 10, сенсорные оптические волокна -11, оптические волокна с волоконно-оптическими решетками Брэгга – 12, оптический рефлектометр – 13, интеррогатор – 14. При этом, на мачте АМС 1 установлены блоки трехосных акселерометров 2 (через равные расстояния) и анемометр 3. В фундамент АМС 4 установлен один блок трехосных акселерометров 2. Вышеуказанные элементы соединены первым кабелем 5 и с его помощью подключены к блоку сбора, обработки и передачи данных 6, который оборудован вблизи АМС. По периметру заданных сечений мачты АМС 1 установлены датчики НДС 7, которые соединены вторым кабелем 8 друг с другом и с блоком сбора, обработки и передачи данных 6. В грунте, рядом с фундаментом АМС 4, установлен сейсмодатчик 9, который подключен к блоку сбора, обработки и передачи данных 6. При этом, вдоль мачты уложены сенсорные оптические волокна 11, параллельно с которыми уложены оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12. Сенсорные оптические волокна 11 подключены к оптическому рефлектометру 13, а оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12 подключены к интеррогатору 14. Причем оптический рефлектометр 13 и интеррогатор 14 подключены к блоку сбора, обработки и передачи данных 6.
Способ осуществляется следующим образом. Под действием ветровой нагрузки или сейсмических колебаний грунта мачта АМС 1 отклоняется от вертикали. Блоки трехосевых акселерометров 2 дают информацию об ориентации в пространстве участков мачты АМС 1 в местах их установки. Минимальное количество блоков трехосевых акселерометров 2 не менее трех. Блок трехосевых акселерометров 2, установленный в фундаменте АМС 4, дает информацию о пространственном положении фундамента АМС 4. Программное обеспечение блока сбора, обработки и передачи данных 6 преобразует в режиме реального времени информацию с блоков трехосевых акселерометров 2 об их положении в пространстве в реальную геометрию мачты АМС 1 и ее фундамента АМС 4 в формате 3-D, возникающую под воздействием ветровой нагрузки или сейсмических колебаний. Полноту контроля состояния АМС обеспечивает информация об уровнях НДС в элементах конструкции мачты АМС 1 при ее критических отклонениях от вертикали. Эту информацию обеспечивают установленные по периметру заданных сечений мачты АМС 1 датчики НДС 7, сенсорные оптические волокна 11 с оптическим рефлектометром 13 и оптическими волокнами с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12 с интеррогатором 14. Сравнивая показания анемометра 3 о направлении и скорости ветра с величиной и направлением изгиба мачты АМС 1, полученных с блоков трехосевых акселерометров 2, оператор диспетчерского пункта 10 может оценить ситуацию, является она штатной или аварийной. Таким же образом оператор оценивает колебания мачты с учетом информации от сейсмодатчика 9. При этом по распределениям НДС, полученным с помощью сенсорных оптических волокон 11 и откалиброванных с помощью оптических волокон с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга 12 выявляют и локализуют аварийные элементы конструкции АМС 1. Таким образом, реализуется универсальный, комплексный способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, предназначенный для определения как отклонений от вертикальности, так и причин отклонений с информацией об уровнях НДС конструкций в режиме реального времени.
В отличие от известного способа, которым является прототип, заявляемым способом за счет применения сенсорных оптических волокон и Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иных методов оптической рефлектометрии НДС контролируют не в отдельных сечениях АМС, а вдоль всей мачты и получают кривые распределения НДС вдоль мачты, что обеспечивает более полную картину для определения состояния АМС и позволяет своевременно выявлять и локализовать дефекты и авариные элементы конструкции АМС, в частности, аварийные металлические элементы в условиях повышенной коррозии, вибрации и ветровой нагрузки. Как следствие, это обеспечивает расширение области применения способа контроля состояния антенно-мачтовых сооружений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент RU 2005133274.
2. Патент RU 2377497.
3. Inaudi D. Overview of fibre optic sensing to structural health monitoring applications// ISISS'2005, International Symposium on Innovation & Sustainability of Structures in Civil Engineering, 2005, p.p. 1-16.
4. López-Higuera J.M., Rodriguez L., Quintela A., Cobo A., Madruga F.J., Conde O.M., Lomer M., Quintela M.A., Mirapeix J. Fiber optics in structural health monitoring// Proc. of SPIE, v.7853, 2016, p.p. 78530D-1.
5. Патент EP2897310.
6. Патент US20030174924.
7. Hotate K. Brillouin Optical Correlation-Domain Technologies Based on Synthesis of Optical Coherence Function as Fiber Optic Nerve Systems for Structural Health Monitoring// Appl. Sci., v. 9(187), 2019, p.p. 1-48.
8. Liehr S., Munzenberger S., Krebber K. Wavelength-scanning coherent OTDR for dynamic high strain resolution sensing// Optics Express, v. 26(8), 2018, pp.10573-10588.
9. Патент RU2287131.
10. Патент RU2562689.
11. Патент RU2672794.
12. Liu X., Jin B., Bai Q., Wang Y., Wang D., Wang Y. Distributed Fiber-Optic Sensors for Vibration Detection// Sensors, v. 16(1164), 2016, pp. 1-31.
13. Weng Y., Wang T., Pan Z. Multi-functional fiber optic sensors based on mode division multiplexing// Optical Materials, v.7(6), 2017, pp. 1917-1933.
14. Инструкция по эксплуатации антенных сооружений радиорелейных линий связи/ Министерство связи СССР // ГЛАВСВЯЗЬПРОЕКТ. Государственный Союзный Проектный Институт. Утверждена Министерством связи СССР 14 января 1980 г.
15. СТ-011-3 Приложение 4. Требования к проведению геодезического контроля антенных опор / ОАО «Мобильные телесистемы».
16. Патент RU 2477454.
17. Патент RU 2626069.
Claims (1)
- Способ контроля состояния антенно-мачтовых сооружений, заключающийся в установке на его мачте блока с трехосным акселерометром, установке на ней, через равные расстояния, блоков с трехосными акселерометрами, установке анемометра, установке в ее заданных сечениях датчиков напряженно-деформированного состояния, установке блока с трехосным акселерометром в ее фундамент и сейсмодатчика в грунт, сборе и обработке данных измерений, отличающийся тем, что дополнительно вдоль мачты укладывают сенсорные оптические волокна, параллельно с которыми укладывают оптические волокна с включенными в них волоконно-оптическими решетками Брэгга, методами Бриллюэновской оптической рефлектометрии и/или иными методами оптической рефлектометрии измеряют распределения напряженно-деформированных состояний элементов конструкции АМС вдоль сенсорных оптических волокон, калибруют полученные кривые распределений напряженно-деформированных состояний по результатам обработки оптических сигналов, отраженных на волоконно-оптических решетках Брэгга, и затем в режиме online по результатам обработки данных измерений оценивают состояние АМС и причины возможных отклонений параметров состояния АМС.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112493A RU2705934C1 (ru) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Способ контроля антенно-мачтовых сооружений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112493A RU2705934C1 (ru) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Способ контроля антенно-мачтовых сооружений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705934C1 true RU2705934C1 (ru) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019112493A RU2705934C1 (ru) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Способ контроля антенно-мачтовых сооружений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2705934C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775403C1 (ru) * | 2021-07-30 | 2022-06-30 | Публичное акционерное общество "МРСК Центра и Приволжья" | Устройство дистанционного мониторинга фундаментов опор воздушных линий электропередач |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7420666B2 (en) * | 2003-03-14 | 2008-09-02 | Fujitsu Limited | Measurement method by OTDR and terminal station apparatus |
| RU90901U1 (ru) * | 2009-10-05 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Стенд для испытания железобетонных элементов на действие изгибающих моментов, продольных и поперечных сил при кратковременном динамическом нагружении |
| RU100255U1 (ru) * | 2010-04-23 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Стенд для испытания железобетонных элементов на поперечный изгиб при статическом нагружении |
| RU150207U1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПТЭН" | Терминал контроля технического состояния опор воздушной линии электропередачи |
| CN103270400B (zh) * | 2011-01-20 | 2015-04-29 | 奥姆尼森股份公司 | 应变传感器设备和应变传感方法 |
-
2019
- 2019-04-24 RU RU2019112493A patent/RU2705934C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7420666B2 (en) * | 2003-03-14 | 2008-09-02 | Fujitsu Limited | Measurement method by OTDR and terminal station apparatus |
| RU90901U1 (ru) * | 2009-10-05 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Стенд для испытания железобетонных элементов на действие изгибающих моментов, продольных и поперечных сил при кратковременном динамическом нагружении |
| RU100255U1 (ru) * | 2010-04-23 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Стенд для испытания железобетонных элементов на поперечный изгиб при статическом нагружении |
| CN103270400B (zh) * | 2011-01-20 | 2015-04-29 | 奥姆尼森股份公司 | 应变传感器设备和应变传感方法 |
| RU150207U1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПТЭН" | Терминал контроля технического состояния опор воздушной линии электропередачи |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775403C1 (ru) * | 2021-07-30 | 2022-06-30 | Публичное акционерное общество "МРСК Центра и Приволжья" | Устройство дистанционного мониторинга фундаментов опор воздушных линий электропередач |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10627219B2 (en) | Apparatus and methods for monitoring movement of physical structures by laser deflection | |
| US6012337A (en) | Structural monitoring sensor system | |
| US4812645A (en) | Structural monitoring system using fiber optics | |
| US6647161B1 (en) | Structural monitoring sensor system | |
| US6181841B1 (en) | Structural monitoring sensor system | |
| US6487914B1 (en) | Structural monitoring sensor system | |
| CN104976983B (zh) | 一种采用分布式监测装置监测滑坡的方法 | |
| Xu et al. | Deflection estimation of bending beam structures using fiber bragg grating strain sensors | |
| CN115389066B (zh) | 一种基于分布式光纤光栅感测的桥梁健康监测系统 | |
| KR100784985B1 (ko) | 구조물 경사측정용 센서결합체 및 이를 이용한 구조물 거동모니터링 시스템 | |
| EP3312556A1 (en) | Mechanical strain amplifying transducer | |
| KR20080021300A (ko) | 라이다를 이용한 구조물 건전성 진단방법 | |
| Minardo et al. | Fiber optic based inclinometer for remote monitoring of landslides: on site comparison with traditional inclinometers | |
| Marković et al. | Application of fiber-optic curvature sensor in deformation measurement process | |
| Wu et al. | Development of a monitoring and warning system based on optical fiber sensing technology for masonry retaining walls and trees | |
| KR101584963B1 (ko) | Ｇｐｓ를 사용한 경사면의 붕괴 조짐을 예측하는 장치 및 방법 | |
| JP3635270B2 (ja) | 地盤変動計測システム | |
| RU2705934C1 (ru) | Способ контроля антенно-мачтовых сооружений | |
| KR100991867B1 (ko) | 광섬유센서를 이용한 교량 세굴 측정 방법 | |
| EP0278143B1 (en) | Structural monitoring system using fiber optics | |
| RU2767263C1 (ru) | Способ комплексной оценки показателей, определяющих техническое состояние трубопроводных систем, и система мониторинга для его реализации | |
| Han et al. | Comprehensive error equation for fiber optic inclinometer | |
| Gustafsson et al. | Health monitoring of timber bridges | |
| Belli et al. | Smart textiles for SHM of geostructures and buildings | |
| KR100697055B1 (ko) | 장대광변형 센서를 사용하여 얻어진 평균변형률을 이용한구조물의 안전성 평가방법 |