СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к области строительства, особенно к системам оперативного контроля за состоянием узлов сопряжения строительных деталей в процессе эксплуатации, способным предоставить объективную информацию о смещении одной детали или ее части относительно другой детали или ее части.
Известен пространственный измеритель колебаний и наклонов ПИКИН-03 (НПП «Конус», НИИПМ им. Кузнецова), измеряющий отклонения по трем осям со сбором и передачей сигналов по линии связи и с последующей обработкой результатов измерений посредством микропроцессора.
Недостатками известного измерителя являются:
- ограниченное количество измеряемых параметров - три,
- необходимость использования сложной аппаратуры для обработки информации,
- привлечение опытных операторов для обслуживания аппаратуры.
В качестве прототипа выбрана система контроля строительных конструкций (Система, СКОН) по патенту №75249 от 2008 г.
Конструктивные особенности Системы: излучатель на одной детали или ее части, линия связи - жгут (пучок) волоконно-оптических световодов (ВОС) и матрица (приемник излучения). Матрица - заданным порядком сформированная совокупность входных торцов ВОС - на другой, ответной детали или ее части. На выходе пучка ВОС световой след, созданный излучателем, облучает матрицу, размещенную заданным образом относительно этого светового следа. Измерение этого взаимного положения из-за смещения одной детали относительно сопряженной детали - суть работы Системы. Недостатки ее заключаются в использовании только заданного, встроенного излучателя, а также невозможность локализации места повреждения на протяжении линии связи, что затрудняет анализ аварийной обстановки и определения средств ее ликвидации.
Целью полезной модели являются повышение информативности и надежности Системы.
Недостатки прототипа устранены в предлагаемой Системе контроля строительных конструкций, в которую вмонтированы трубчатые волоконно-оптические световоды (ТВОС), выполненные в виде цепочки ампул, причем каждая ампула заполнена заданным газом, отличным от находящегося в соседних ампулах. Параллельно цепям ТВОС-ампул размещены заборные ТВОС, в которых циркулируют потоки прокачиваемых газов (для повышения надежности в параллель цепиТВОС-ампул могут быть проложены несколько заборных ТВОС, выполняющих одновременно информационно-измерительные функции). Заборные ТВОС выполняют со сквозными отверстиями в стенках трубки, что обеспечивает забор проб газа из окружающего пространства. При этом входы-выходы заборных ТВОС посредством расположенных вне жгута трубок соединены с всасывающими насосами, совмещенными с анализаторами газов. Вид газа, попадающего в анализатор, служит индикатором места, в котором произошло разрушение цепи ТВОС-ампул, расположенной в ЗАДАННОЙ зоне, т.е. разрушение фиксируют фактом исследования газовой пробы. Соединяют ампулы в цепь путем сборки элементов на оптическом контакте для сохранения оптической прозрачности всей линии связи. В качестве соединительного элемента применима стеклянная плоскопараллельная пластина заданного цвета, соответствующего виду газа, наполняющего ампулу. Анализаторы с насосами выносят за пределы жгута ТВОС, что обеспечивает удаленный контроль обстановки в Системе.
Система контроля строительных конструкций (СКОН) изображена на фиг. 1, 2, где:
1 - опорная деталь,
2 - излучатель,
3 - рабочая линия волоконно-оптической связи (ВОС),
4 - ответная, сопряженная деталь,
5 - матрица (приемник излучения),
6 - газонаполненные ампулы ТВОС,
7 - заборные трубчатые волоконно-оптические световоды (ТВОС).
8 - анализатор с всасывающим насосом,
На фиг. 1 представлен общий вид системы контроля строительных конструкций (СКОН), а на фиг. 2 изображен фрагмент поперечного разреза совокупности рабочего ВОС, заборного ТВОС и ТВОС-ампулы.
Функционирование предлагаемой Системы заключается в следующем. В исходном положении (ИП) с опорной детали 1 при включенном излучателе 2 по линии 3 связи ВОС передают оптический сигнал в виде светового следа к ответной детали 4 на матрицу 5, которая размещена на этой детали 4. Установленную при этом оптическую связь с помощью ВОС детали 1 с деталью 4 фиксируют как нулевое смещение детали 4 относительно детали 1.
При возникновении аварийной ситуации - смещении одной детали относительно другой (или одной части детали, оборудованной СКОН, относительно другой ее части) смещается световой след на матрице 5 относительно зарегистрированного следа в ИП. Величина смещения, способ использования полученного оптического сигнала определяют конкретными конструктивными параметрами Системы. Именно это смещение - точный, постоянный, объективный, достоверный признак, требующий реакции эксплуатанта. Кроме смещения светового следа на матрице 5 сигналом аварии является исчезновение этого следа просто из-за разрушения световода. Правда, сложно индицировать при этом зону разрушения. Включение в состав линии 3 ВОС газонаполненных ампул 6, заборных трубчатых волоконно-оптических световодов 7 и анализатора 8 с всасывающим насосом позволяет определить зону разрушения в пределах размера ампулы 6. Метод анализа состава газа, перекачанного на анализатор 8 по заборным ТВОС 7 из зоны аварии при разрушении конкретной ампулы 6 требует монтажа линии 3 связи с учетом размещения маркированных по газу ампул 6 в заданных зонах, например, на одном этаже - с одним цветом, на соседнем этаже - с другим. Анализатор 8 индицирует аварию на соответствующем цвету ампулы 6 этаже вне связи с наличием питания на излучателе 2.
Так же, как и заборные ТВОС 7, любые световоды используют в качестве элементов линий спецназначения, например, для осуществления радиосвязи при напылении на внутренние поверхности трубок токопроводящих покрытий. Такой прием обеспечивает резервирование линий связи, сигнализации, управления, делая эти линии универсальными.
Подобная методика применима для защиты спецлиний связи от несанкционированной врезки как методика двойного назначения. Кроме того, обеспечена работа Системы без внешнего источника излучения, поскольку находится «на автономном питании», при резервировании по заданным зонам, определяемым количеством ампул 6. Введение ампул 6 в линию 3 связи существенно повышает надежность Системы за счет резервирования линии 3 дополнительным каналом и снижения зависимости от внешнего источника питания. Возникшая же способность локализации места аварии расширяет технические возможности и упрощает эксплуатацию изделия.
Существо предложенного технического решения соответствует принципам перехода на цифровую экономику: режим работы «да»-«нет», измерения имеют истинный, не опосредованный вид, не требуют преобразований «аналог-цифра», перспективно использование 3D-принтера при изготовлении изделия.