Высокоточные инклинометры серии Leica Nivel200 (Nivel210/Nivel220)

Мониторинг крупных, сложных или потенциально опасных инженерных объектов становится все более актуальной задачей при их строительстве или эксплуатации. Геодезический мониторинг позволяет периодически или непрерывно в автоматическом режиме отслеживать положение контрольных точек, находящихся внутри или в непосредственной близости от активной зоны деформаций. Такие измерения дают возможность оценить силу воздействия на объект того или иного внешнего фактора, определить величину, направление и вид деформации (сдвиг, изгиб, кручение и т. п.), а также скорость протекающих процессов, предупредить о выходе величин деформаций за заданные границы, оценить риски, присущие объектам мониторинга. Все это позволяет не только своевременно выявлять и предотвращать негативные воздействия внешних факторов во время строительства или эксплуатации объекта, но и при относительно невысоких затратах на мониторинг обеспечивает существенное уменьшение потенциальных финансовых потерь при возникновении отклонений от проектных параметров.

Как правило, в системах геодезического мониторинга используются различные типы геодезических, геотехнических и специальных приборов и датчиков (электронные тахеометры, приемники GNSS, инклинометры измерители наклона, термометры, тензометрические датчики и т. п.) с соответствующим программным обеспечением. При выборе типов и параметров инструментов для формирования системы мониторинга важно представлять диапазоны частот и амплитуд деформаций исследуемого объекта, а также характеристики факторов внешнего воздействия. Иными словами необходимо выбрать оптимальную частоту и пределы измерений для достижения поставленной цели.

Состав систем геодезического мониторинга инженерных объектов, предлагаемых компанией Leica Geosystems (Швейцария)

Рис. 1. Инклинометр Leica Nivel200 имеет максимальную точность измерения наклона 0,001 mrad, что эквивалентно линейному отклонению 1 мм на 1 км расстояния, и точность измерения температуры до 0,1 С. Пределы измерения углов составляют 3,0 mrad, минимальное время измерения 0,33 с

Первые комплексы оборудования и программных продуктов в качестве составляющих систем для геодезических измерений компания Leica Geosystems разработала и внедрила в 1992 г. Постоянно совершенствуя системы мониторинга, компания накопила значительный опыт по наблюдению за состоянием как природных, так и антропогенных объектов в разных странах мира. Обычно в состав систем геодезического мониторинга, предлагаемых компанией Leica Geosystems, входят электронные автоматизированные тахеометры, приемники спутникового позиционирования и высокоточные измерители наклона инклинометры.

Высокоточные датчики наклона (инклинометры)

Работа высокоточных инклинометров серии Leica Nivel200 (Nivel210/Nivel220) основана на принципах оптоэлектроники. Приборы позволяют одновременно измерять углы наклона исследуемых объектов по двум осям и температуру в точке установки. Инклинометр Leica Nivel200 имеет максимальную точность измерения наклона 0,001 mrad, что эквивалентно линейному отклонению 1 мм на 1 км расстояния, и точность измерения температуры до 0,1 С. Пределы измерения углов составляют 3,0 mrad, минимальное время измерения 0,33 с. Непрерывное получение данных в режиме реального времени и их обработка поддерживаются специализированным программным обеспечением Leica GeoMoS и Leica GNSS QC.

Инклинометры серии Leica Nivel200 применяются для контроля состояния таких строительных конструкций и инженерных сооружений, как мачты, пилоны, плотины, мосты, высотные здания, опоры линий электропередачи, тоннели, а также промышленного и технологического оборудования, т. е. там, где нужна высокоточная оперативная информация о величине наклона и его направлении. Основное назначение инклинометров Leica Nivel200 контроль изменения углового положения в пространстве (наклон) исследуемой конструкции.

Применение инклинометров

Как отмечалось выше, применение высокоточных инклинометров Leica Nivel200 наиболее целесообразно в составе систем геодезического мониторинга наряду с приемниками спутникового позиционирования ГЛОНАСС/GPS, тахеометрами, приборами геотехнического контроля состояния объектов (тензометры и т. п.) и специализированным программным обеспечением Leica GNSS QC и Leica GeoMos. Суть совместного использования геодезических датчиков, базирующихся на различных физических принципах получения информации, в том, что их измерения дополняют друг друга, значительно уменьшая возможность ошибки. Варианты установки высокоточных инклинометров Leica серии Nivel200 на зданиях и инженерных сооружениях должны выбираться на основе общего решения конструкторов и строителей об оптимальном числе точек контроля деформаций конструкций. При этом инклинометры могут устанавливаться как одиночно, так и объединяться в специализированную сеть.

На фотографии приведен один из вариантов установки высокоточных инклинометров на опорах моста.

Рис. 2. Информация от сети инклинометров, установленных на конструкции моста, поступает в компьютер, который проводит обработку полученных данных и передает их для дальнейшего анализа. Возможна установка двух сетей инклинометров: одна ориентирована на измерение деформации пролетов (прогиб), а другая на измерение смещения (наклон) опор

Информация от сети инклинометров, установленных на конструкции моста, поступает в компьютер, который проводит обработку полученных данных и передает их для дальнейшего анализа. Возможна установка двух сетей инклинометров: одна ориентирована на измерение деформации пролетов (прогиб), а другая на измерение смещения (наклон) опор.

Для моста, оборудованного системой непрерывного мониторинга на базе инклинометров Nivel 200, существует возможность диагностики состояния как в статическом режиме, так и в динамическом (во время прохождения транспорта). После фиксации максимальных отклонений от проектных величин с учетом веса проходящего транспорта можно рассчитать реальные модули упругости (жесткости) конструкции в целом и ее отдельных элементов.