СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ТРЕЩИН И СТЫКОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области автоматизированных систем мониторинга технического состояния зданий и сооружений и может быть использовано для контроля состояния трещин и стыков зданий и сооружений.
Известен щелемер [Сайт «Обследование строительных конструкций зданий» (Электронный ресурс): Методы и средства наблюдения за трещинами. Режим доступа: http://www.constructiontest.ru/default.aspx.textpage=14.], состоящий из двух металлических, стеклянных или плексигласовых пластинок, имеющих риски и укрепленных на цементно-песчаном или известковом растворе так, чтобы при раскрытии трещины пластинки скользили одна по другой. Показания такого щелемера снимаются визуально, замером расстояния между рисками. Однако недостатком данного устройства является большая трудоемкость при эксплуатации и невозможность автоматизации измерений. Особенно трудоемко и затруднительно использовать данное устройство в том случае, если контролируемая трещина находится в трудно доступном месте или на большой высоте.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению принята система мониторинга трещин и стыков, реализованная в способе мониторинга трещин в строительных конструкциях [патент на изобретение №2178049, кл. E04G 23/00, G01B 5/30, 2002 г], включающий жесткую установку с помощью монтажного шаблона опор инвентарной измерительной базы на поверхности строительной конструкции на разных берегах трещины, измерение датчиком в виде индикатора часового типа расстояния между опорами с определением приращений параметров трещины, причем измерение расстояния между опорами проводят в ортогональных направлениях, для чего устанавливают по крайней мере одну дополнительную измерительную базу, причем каждую измерительную базу выполняют с двумя опорами в виде упорных конусов из прочного материала, измерение производят датчиком в виде индикатора часового типа, на концах упорного и выдвижного штоков которого закреплены втулки с коническими гнездами, в вершинах которых выполняют осевые каналы, причем конусность упорного конуса измерительной базы выполняют меньшей, чем конусность гнезда втулки штока индикатора. Так как в известном способе присутствует большое количество элементов, взаимодействующих между собой, можно говорить о том, что в этом способе описана система мониторинга трещин в строительных конструкциях, содержащая опоры на поверхности строительной конструкции на разных берегах трещины, монтажный шаблон опор инвентарной измерительной базы, датчик в виде индикатора часового типа, дополнительные измерительные базы. Однако недостатком данной системы является то, что его затруднительно использовать в том случае, если контролируемая трещина находится в труднодоступном месте или на большой высоте. Кроме того, данное устройство затруднительно использовать при необходимости контролировать большое количество трещин в здании или сооружении.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей.
Технический результат заключается в обеспечении возможности автоматизации измерений ширины раскрытия большого количества трещин и стыков, что особенно актуально в тех случаях, если контролируемые трещины находятся в труднодоступных местах.
Поставленная задача достигается тем, что в систему мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений, содержащую датчик - индикатор часового типа, опоры на поверхности строительной конструкции на разных берегах трещины введены принимающий радиомодуль и устройство регистрации, а в датчик введены реохорд и токосъемник, аналогоцифровой преобразователь, микроконтроллер, передающий радиомодуль, химический источник питающего напряжения, модуль «часы-будильник», причем индикатор часового типа механически связан с токосъемником реохорда, его выход подключен к аналогоцифровому преобразователю, который подключен к микроконтроллеру, который связан с передающим радиомодулем, химический источник питающего напряжения подключен к реохорду, к аналогово-цифровому преобразователю, к микроконтроллеру, к передающему радиомодулю, к модулю «часы-будильник», выход модуля «часы-будильник» подключен к микроконтроллеру, передающий радиомодуль связан по радиоканалу с принимающим радиомодулем, который подключен к регистрирующему прибору.
В систему входят несколько датчиков, устанавливаемых на соответствующие точки контроля и которые могут находиться в разных частях здания или сооружения, при этом принимающий радиомодуль, подключенный к устройству регистрации, связан по радиоканалу с каждым передающим радиомодулем, которые входят в состав датчиков.
На фиг.1 приведена схема системы для случая, когда имеется только один датчик. На фиг.2 приведена упрощенная схема системы для случая наличия нескольких датчиков.
Датчик содержит индикатор часового типа 1, реохорд 2, токосъмник реохорда 3, механически прикрепленный к подвижному штоку 4 индикатора 1, аналогоцифровой преобразователь 5, микроконтроллер 6, передающий радиомодуль 7, химический источник питающего напряжения 8, модуль «часы-будильник» 9. Датчик закрепляется на поверхности строительной конструкции с помощью опор 10. Выдвижной шток 4 индикатора часового типа 1 упирается в опору 11. Так же в систему входит принимающий радиомодуль 12 и устройство регистрации 13.
Датчик работает следующим образом. При расширении контролируемой трещины увеличивается расстояние между опорами 10 и 11. В результате выдвижной шток 4 индикатора часового типа 1 двигается относительно опор 10, а индикатор часового типа 1 показывает перемещение. Движение обусловлено тем, что в индикаторе часового типа 1 содержится пружина. В устройстве может использоваться стандартный индикатор часового типа, например, ИЧ-10 (-25, -50). Токосъемник 3 реохорда 2 механически связан с подвижным штоком 4 индикатора часового типа 1, он получает сигнал, пропорциональный перемещению выдвижного штока 4. С токосъемника 3 сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 5, который преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой код. С выхода аналогоцифрового преобразователя 5 цифровой код поступает на вход микроконтроллера 6. Затем микроконтроллер 6 через передающий радиомодуль 7 передает значение перемещения на принимающий радиомодуль 12 и регистрирующий прибор 13. Благодаря этому нет необходимости прокладывать проводные линии связи. Питающее напряжение для всех модулей в датчике создается автономным химическим источником питающего напряжения 8, благодаря этому нет необходимости проводить к датчику провода питающего напряжения.
Аналого-цифровой преобразователь представляет собой стандартную 16-ти разрядную микросхему, например AD 7705, или другую аналогичную. Микроконтроллер так же представляет собой стандартную микросхему, например PIC 16 F 876 А, или другую аналогичную.
Для экономии электроэнергии в схему датчика включен модуль «часы-будильник» 9, который выполнен, например, в виде одной микросхемы типа DS1306 или аналогичной. Модуль «часы-будильник» 9 настроен таким образом, что сигнал будильника поступает на микроконтроллер 6 периодически, например 1 раз в сутки. Таким образом, основную часть времени микроконтроллер 6 и остальные модули датчика находятся в режиме «сон», при этом электроэнергия практически не расходуется. Только после поступления сигнала будильника от модуля «часы-будильник» 9 на микроконтроллер 6 все модули датчика переходит в режим «работа». При этом подается электроэнергия на реохорд 2, которая снимается токосъемником 3, запускается аналогово-цифровой преобразователь 5, микроконтроллер 6 получает от него информацию, производит обработку данных и осуществляет передачу информации в регистрирующий прибор 13 через радиомодули 7 и 12. Весь измерительный цикл проделывается один раз, после чего датчик снова переходит в режим «сон». Время, в течение которого происходит весь измерительный цикл, составляет не более 1 с. Таким образом, достигается существенная экономии электроэнергии, химического источника питающего напряжения 8 хватает на длительное время, исчисляемое годами.
Радиомодули 7 и 12 представляют собой стандартные радиомодули, например, с поддержкой протокола Zigbee. Устройство регистрации 13 представляет собой компьютер, у которого есть возможность подключения радиомодуля 12.
При реализации системы с несколькими датчиками радиомодуль 12 поочередно связывается с радиомодулями 7, входящими в состав каждого датчика.
Перед установкой датчика на контролируемую трещину, необходимо выполнить тарировку прибора. Для этого в корпус датчика специально вмонтирован индикатор часового типа ИЧ-10 (-25, -50) 4. При переключении микроконтроллера в режим «тарировка», датчик постоянно находится в рабочем состоянии и показания снимаются не раз в сутки, а по каждому требованию устройства регистрации 13. При задании перемещения выдвижного штока 4, индикатор с точностью до 0,01 мм определяет это перемещение, и пользователь визуально снимает показания по индикатору и по устройству регистрации. Тарировка выполняется во всем интервале перемещения выдвижного штока 4, и по показаниям датчика строится градуировочный график, на котором отражено, какому показанию микроконтроллера какое соответствует расширение трещины. Данный график необходим впоследствии для расшифровки получаемых показаний с датчика. Кроме этого, по индикатору часового типа 1 пользователь может периодически визуально контролировать показания датчика и определять его исправность.
При необходимости контролировать несколько трещин в различных частях здания или сооружения необходимо использовать несколько датчиков, по числу контролируемых точек. Каждый из них имеет свой номер и передает информацию по радиоканалу на регистрирующий прибор 13, фиг.2.
Таким образом, достигается технический результат, который заключается в обеспечении возможности автоматизации измерений ширины раскрытия большого количества трещин и стыков.