рус/eng

Инжиниринговые услуги по всей
России с 2004 года

Есть вопросы? Звоните!

+7 (495) 989-51-26

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов

  • Главная
  • Статьи
  • Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов
                            
Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов
DMSTR - инжиниринговые услуги для бизнеса
Такие технологии как беспилотники расширяют возможности проверки, но инженеры также отмечают необходимость более тщательного управления полученными данными.

Тед Золи (Ted Zoli), главный инженер по строительству мостов компании HNTB, сравнивает обследование мостов с походами его детей к врачу: «Каждые несколько лет вы делаете новый набор фотографий моста, и, в конечном итоге, вы получаете полное представление о нем. Вы обращаете более пристальное внимание на поведение и, таким образом, получаете технический отчет». Но, как и родители, которые не хотят отправлять детей к врачу при первом чихе, когда менеджеры имеют знания о характеристиках моста и его поведении, им не нужно делать регулярные углубленные повторные проверки. Они постоянно ищут способы принимать более рациональные решения с той информацией, которая у них уже есть. «Мы тратим много денег на обследование мостов, – говорит Золи. – Вопрос заключается в том, существует ли более технологически эффективный способ сделать это».

Дроны, или беспилотники, – это часть ответа. В декабре компания Intel объявила о своем сотрудничестве с Министерством транспорта штата Миннесота и Транспортным кабинетом штата Кентукки. Они стали применять передовые коммерческие решения Intel для беспилотных летательных аппаратов, в том числе программное обеспечение для предполетного планирования, беспилотный полет Falcon 8+ и управление данными постобработки, для проверки сложной мостовой инфраструктуры. Программное обеспечение Intel используется для разработки плана полета и местоположений для получения изображений. Эта программа может использоваться год за годом для последующих вылетов, давая инспекторам возможность сравнения меняющихся параметров моста и его потенциального износа, говорится в сообщении компании. Дрон может делать подробные аэрофотоснимки для трехмерного моделирования с точностью до миллиметра.

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов

Используемая для такого объекта, как мост, данная технология может также помочь инспекторам подключить несколько наборов данных к одному и тому же объекту инфраструктуры, предоставляя инженерам возможность отслеживать изменяющееся во времени состояние моста. Каждый объект и информация о нем легко могут быть найдены по имени, местоположению и дате, отмечают в Intel.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.


Заполняя форму Вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности и даете согласие на рассылку

Пол МакГиннесс (Paul McGuinness), руководитель обследования мостов в компании Michael Baker International, которая принимала участие при сотрудничестве Intel со штатом Кентуки в программе беспилотного обследования, говорит, что обратная связь на сегодня остается положительной. «Дроны не заменяют проверки [вручную], но они являются вспомогательным инструментом проверки перед физическим обследованием», – говорит он.

Дрон дополнил работу высотных специалистов Michael Baker, чьи условия работы также были улучшены. «Мы удвоили производительность, используя сиденья с электроприводом, – говорит он, описывая подвесную люльку с электроприводом, которую начали использовать специалисты Michael Baker для ускорения высотных обследований. – Вы пропускаете веревку через сиденье и поднимаетесь по кабелю с электрическим приводом, а не по веревке. Вы можете проводить обследование, двигаясь как вверх, так и вниз. Это в два раза быстрее и не утомляет альпинистов», – говорит он.

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов1

Финн Готфредсон (Finn Gottfredson), директор проекта Bridges Scandinavia для COWI, Дания, говорит, что его фирма по проектированию мостов в течение последних двух лет разработала собственный инструмент виртуальной проверки на базе дронов. «В течение многих лет мы снимали с самолетов для создания цифровых моделей. Мы подумали, что сможем сделать что-то подобное во время обследований, – отмечает он.

Фирма обследовала два анкерных блока на Stoerbelt, главном подвесном мосту в Дании, и использовала сделанные с различного расстояния фотографии для создания детализированных 3D-моделей. Направление обзора камеры и положение дрона относительно моста – все это можно увидеть в модели, что помогает инженерам, фиксирующим свои наблюдения и заносящим примечания в модель, лучше понять, что они видят, и где расположены проблемные места относительно всей структуры: «Мы использовали эти модели для навигации: вы можете легко потерять ощущение того, где находитесь, когда смотрите на картинки. С программой вы можете обрисовать траекторию вашего наблюдения и сохранить её в базе данных».

По словам Готфредсона, COWI работает над внедрением данных оценки, полученных после обследования модели, в систему управления объектами. «Системы управления объектами и информационное моделирование зданий объединятся в ближайшие годы», – прогнозирует он.

Необычные датчики

Эд Макспедон (Ed McSpedon), опытный инженер-строитель, решил помочь стартапу компании Metal Fatigue Solutions, которая представила на промышленном рынке два новых типа датчиков. «Они не мог выбрать более сложный рынок для стартапа. Наша отрасль не самая открытая для перемен и инноваций, – говорит он. – Многие наши заказчики государственные, поэтому нет никакой награды за инновации. Никто не хочет быть первым, но никто также не хочет быть последним».

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов2

Одним из датчиков является датчик электрохимической усталости. Он размещается в трещине моста, а полость внутри датчика заполняется электролитом, который создает пассивный слой ржавчины поверх стали. Если трещина начинает расти, она открывает ранее недоступный стальной слой и изменяет ток, протекающий через электролитное покрытие, предупреждая специалистов о росте трещины.

«Никто не хочет быть первым, но никто также не хочет быть последним» - Эд Макспедон (Ed McSpedon), инженер-строитель.

Другой продукт – это усталостный предохранитель, похожий на плоскую вилку. Каждый зубец в вилке имеет различные насечки. Каждая насечка будет ломаться с определенным процентом ожидаемой усталостной долговечности конструкции. Если специалист видит, что зубец, отражающий, например, усталостную прочность на 40%, сломался раньше, чем ожидалось, это указывает на преждевременный выход из строя стального элемента.

Мэрибет Мицели (Marybeth Miceli), инженер по материаловедению и эксперт по неразрушающему контролю, восемь лет назад основала Miceli Infrastructure Consulting LLC, чтобы помочь управляющим общественной инфраструктурой выяснить, какие типы контрольного оборудования подходят им лучше всего: «В то же время мы помогаем и компаниям, работающим с технологиями, осуществлять внедрение своих разработок, например, использование аэрокосмических решений в мостовой индустрии. Вы должны говорить на языке [эксплуатирующей организации моста]: Как это облегчит их работу? Как это сократит количество затраченных на обследование человеко-часов? Если они могут принять правильные решения по ремонту в нужное время, как это повлияет на общую стратегию управления объектами?»

Есть множество улучшенных или новых методов, уже доступных или находящихся на стадии тестирования. Например, мосты часто имеют проблемы с качеством цементации. Мицели вспоминает один мост, в котором концентрация хлоридов до 400% превышала ожидаемую. «Раньше мы просто искали пустоты. Теперь нам нужны более точные методы, которые позволили бы обнаружить коррозию без пустот. Вы можете использовать ультразвуковые волны или акустическую эмиссию, чтобы контролировать разрывы волокон», – говорит она.

Подмыв водой – это еще одна проблема, требующая решения. По словам Мицели, компания Sensr Monitoring Solutions использует три датчика вибраций и измерители наклона, установленные в двух направлениях, для мониторинга перемещений фундамента моста во время высокоскоростной водной активности.

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов3

В январе прошлого года трещина в ферме на мосту Delaware River-Turnpike Toll, арочном стальном мосту с четырьмя полосами движения, пересекающим реку Делавэр между городком Берлингтон, штат Нью-Джерси, и городом Бристоль, штат Пенсильвания, привела к его временному закрытию. Это дало Эшли Трал (Ashley Thrall), доценту в области строительства сооружений в Университете Нотр-Дам, и ее ученику Яо Вану (Yao Wang) возможность использовать трехмерную «цифровую корреляцию изображений» (digital image correlation, DIC) для анализа напряжений.

Неразрушающий контроль

DIC – это бесконтактная, неразрушающая методика фотографического мониторинга, которая измеряет деформации и смещения по всему полю с использованием принципов распознавания образов и фотограмметрической триангуляции. Для мониторинга моста DIC обеспечивает дополнительные преимущества, поскольку система портативна и не требует проводного соединения или установки полевой системы сбора данных.

Исследователи использовали две камеры, установленные на жесткой планке, чтобы сфотографировать поверхностные деформации семи элементов северной фермы в течение всего процесса ремонта, который включал вертикальное снятие конструкции с башен для восстановления положения ферм с последующим натяжением и сращивание разрушенного элемента для восстановления первоначального напряжения от постоянной нагрузки.

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов4

DIC существует уже некоторое время, но «сейчас мы используем его в очень захватывающих проектах», – говорит Трал. Она использовала DIC на мосту Mario Cuomo в Нью-Йорке и нескольких стальных балочных мостах в Индиане, следя за тем, как сильно нагружены балки после того, как они пострадали от транспортных средств. У DIC есть свои недостатки, но объединение системы с другими развивающимися технологиями обещает улучшение. «Для создания модели и получения фотографий требуется целый день», – говорит она. Ей также пришлось использовать подъемник, но дополнение DIC такими технологиями, как беспилотники, «безусловно, облегчит задачу».

Развиваются и другие существующие технологии мониторинга мостов. «Совершенствование георадара, проникающего сквозь землю, является одним из пунктов в нашем списке, – говорит Крис Уильямс (Chris Williams), младший инженер-строитель и специалист по надзору за безопасностью в Департаменте транспорта штата Вирджиния (VDOT). – В прошлом мы использовали устройство с одной частотой. Сейчас мы экспериментируем с 3D-радаром с возможностью одновременного использования нескольких частот. Вы можете углубиться в бетонную плиту и получить более четкое изображение деталей».

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов5

Что касается инфракрасной термографии, «вместо одной камеры мы пробуем использовать инфракрасные камеры с замедленной съемкой, – говорит Уильямс. – Несколько изображений объединяют для создания четкого динамического изображения». Инженеры VDOT также использовали гамма-излучение для сканирования арматурных каналов после натяжения и спутниковую съемку для сканирования больших площадей на паре мостов.

«Многие из этих технологий не предназначены для ежедневного использования, но мы можем применять их по мере необходимости или тогда, когда обычные методы не могут дать нам нужный нам ответ», – говорит Бернард Касснер (Bernard Kassner), исследователь из VDOT.

С развитием технологий возникает проблема интерпретации данных. «Я хотел бы видеть улучшения в количественной оценке данных; на сегодня существует некоторый пробел в этой области, – говорит Скотт Ру (Scott Roux), ведущий специалист по мостостроению в Michael Baker International. – С этими новыми технологиям некоторые данные можно легко неверно истолковать».

Утопая в информации

Готфредсон из COWI согласен. «Вы можете утонуть во всех этих данных, – говорит он. – Трудно понять, что является важным, а что нет. В Дании мы стараемся проводить мониторинг с более редкими интервалами. Но с технологией Интернета вещей становится так легко собирать данные».

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов6

Уильямс отмечает, что скорость сбора данных, вычислительная мощность, сложность современного программного обеспечения и используемая аналитика позволили более эффективно использовать данные. «Мы ориентируемся на дополненную реальность, фотограмметрию и лазерное оборудование. Мы немного поэкспериментировали с HoloLens и с тем, как инспекторы могут использовать это для получения данных о мосте в полевых условиях. Все это развивается быстро, но, тем не менее, все еще развивается», – говорит он.

«Нам нужен надежный удаленный доступ, но ничто не заменит физического обследования». - Кристофер Уильямс, штат Вирджиния

Независимо от того, насколько они совершенны, датчики, дроны и другие методы будут только дополнять, а не заменять человеческие проверки. «Визуальные осмотры по-прежнему важны и останутся таковыми в течение длительного времен», – говорит Саундар Балакумаран (Soundar Balakumaran), научный сотрудник VDOT. – Я хотел бы видеть технологии, которые могут дополнить участие человека при неразрушающем контроле».

Уильямс добавляет, что «бесчисленное количество раз мы видели то, что похоже на выглядящий прочным конец балки с некоторой чешуйчатой ржавчиной. Однако если вы сделаете снимок или видео…то технологии покажут вам нечто большее. После этого постучите по балке молотком – 6-дюймовый кусок отпадет».

Пример говорит о том, что, как упоминал Уильямс, ничто не заменит физического осмотра и что человек обучен понимать, что означает этот участок ржавчины и насколько серьезно это явление. Процесс требует понимания механики моста, говорит он. «Возможно, некоторые задачи могут быть автоматизированы, но для принятия окончательного решения нужны люди».

Дроны дают инспекторам возможность проводить более тщательное обследование мостов7

Инженеры говорят, что все, что ведет к повышению безопасности и эффективности проверок, желательно. «Нам нужен надежный удаленный доступ, – говорит Уильямс. – Если бы был способ оснастить поверхностный беспилотник, воздушный беспилотник или подводный беспилотник, то датчик не просто показал бы нам поверхность, но дал бы проникающий обзор, чтобы показать недостатки внутренней структуры. Это позволило бы нам сосредоточиться на областях, требующих практического применения. Например, у нас есть ферменный мост длиной в милю. Вместо традиционных методов мы могли бы использовать удаленные технологии, чтобы заранее знать, на какие участки обратить внимание».

Поскольку инженеры стремятся объединить существующую практику с появляющимися технологиями, похоже, что автономные беспилотники и интегрированная аналитика будут играть большую роль. Но Синди Нг (Cindy Ng), директор по маркетингу группы по беспилотным технологиям в Intel, считает, что беспилотники также нуждаются в автономии, интеллекте и передовых технологиях безопасности полетов, встроенных для того, чтобы операции по проверке моста могли выполняться автоматически без пилота.

«Мне бы хотелось, чтобы технология беспилотных летательных аппаратов упростила и сделала более эффективной проверку мостов с регулярными интервалами, чтобы автомобилистам, пассажирам, туристам и пешеходам не приходилось задумываться о том, безопасен ли мост, который они пересекают», – отмечает Синди Нг.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.


Заполняя форму Вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности и даете согласие на рассылку

Поделиться статьей в социальных сетях

Количество просмотров
400

Изыскания

  • Проведем требуемые изыскания для разработки проектной документации и строительства объекта.

Техническое обследование

  • Проведем требуемые работы по обследованию для получения достоверной информации о техническом состоянии объекта.

Комплексное проектирование

  • Разработаем проектную и рабочую документацию для реализации инвестиционного проекта.

Строительный контроль

  • Обеспечим ввод строящегося объекта в эксплуатацию в срок с экономией до 15,2% от стоимости строительства.