Система диагностики и мониторинга свайного фундамента средствами АСУТП по протоколу ОРС

Внедрение: 2017 г.

Данная статья [1], в которой описывается применение виброметрического модуля АЦП LTR24, приведена ниже без сокращений; добавлены лишь поясняющие ссылки, комментарии от L‑Card и элементы оформления.

Объектом диагностики выступает свайный фундамент высотного сооружения, опираемый на скальное основание. Высотное сооружение представлено в виде трехмассовой системы абсолютно твердых тел: несущего тела массой m₁ (стакан сваи); сферического шарнира с массой ролика m₂; несомого тела с массой m₃ (часть сваи, соединенная с фундаментом здания), под действием внешнего кинематического возбуждения F(t), см. рисунок 1. Нижняя часть сваи оснащена вогнутыми циклоидальными выемками радиуса r. Количество выемок симметрично по горизонтальным координатам с целью сохранения устойчивости сваи. Масса сваи и воспринимаемая ею нагрузка является массой несомого тела. Свая опирается на сферические однородные шарниры с массой ролика m₂ и радиуса r.

Рисунок 1. Принципиальная схема сейсмозащитной системы.
 
Система диагностики и мониторинга (СДМ) предназначена для контроля смещения сваи в результате сейсмотолчка. Для реализации данной системы были выбраны параметры контроля: ускорение грунта в трех направлениях, частота сейсмотолчка, амплитуда переносного смещения стакана сваи. Структура автоматизированной диагностической системы представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структура автоматизированной диагностики и мониторинга свайного фундамента.
 

Для контроля ускорения грунта использован датчик измерения вибрации ВД06А. По принципу действия датчик является пьезоэлектрическим преобразователем. Датчик подключается на расстоянии от вторичной аппаратуры (до 20...30 м) за счет встроенного усилителя и имеет стандартный тип выхода – ICP. Для преобразования сигнала ВД06А в выходной стандартный токовый сигнал 4‑20 мА используется интегрирующий преобразователь сигнала датчика вибрации ИПВ‑3 с возможностью конфигурирования устройства по интерфейсу RS485 / RS232.

Комментарий от L‑Card: Выпускаемый сегодня модуль LTR24‑2 имеет возможность непосредственного подключения к ICP-датчикам без дополнительных преобразователей. Модуль LTR24, соответствующий выпускаемому сегодня LTR24‑1, имеет дифференциальный вход напряжения, что требует применения преобразователя ICP в выходной сигнал напряжения. В данной статье описывается сложный способ подключения ICP-датчика с двумя преобразованиями сигнала: "ICP – ток 4‑20 мА" и "ток 4‑20 мА – напряжение". Второе преобразование требует применения резистора-шунта на входе LTR24. 

Для вибродиагностики использована модульная станция сбора данных типа LTR‑EU‑8, производства фирмы L‑Card (Россия), основу которой составляют модули LTR24, адаптированные для виброакустических измерений, обеспечивающие многомодульный режим регистрации с использованием программы LGraph2. Обработка сигналов осуществляется с использованием многофункционального анализатора спектра и виртуального осциллографа. Остальные параметры СДМ контролируются стандартными средствами АСУТП – программно-техническим комплексом «Деконт» (Россия) и Scada-системой MasterScada. Интеграция модульной станции LTR с АСУТП осуществляется по протоколу ОРС.

Комментарий от L‑Card: Для ряда измерительных модулей L‑Card разработан OPC-сервер, позволяющий подключать модули к различным SCADA системам.

Выводы. Предложенная реализация позволяет существенно сократить затраты на исследовательское оборудование и обеспечить диагностику и мониторинг здания в эксплуатационном режиме.

Источник:
Бурцева О.А., Лапеев С.М. Система диагностики и мониторинга свайного фундамента средствами АСУТП // Результаты исследований – 2017: материалы III Национальной конференции профессорско-преподавательского состава и научных работников. – Новочеркасск. – 2017. – С. 14‑16.

Разработчик: Бурцева О.А., Лапеев С.М. (Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова)