| О компании | Направления деятельности | Услуги и заявка | Проекты и решения | Партнеры и клиенты | Контакты |
 |
Деформационный мониторинг с использованием навигационных систем ГЛОНАСС и GPS для оценки поведения мостовой конструкции на примере ЙОНГ-ДЖОНГ моста, республика Корея
Джоел Ван Крейненброк (Joel VAN CRANENBROECK), О.В.Евстафьев, А.И.Ященко
СОДЕРЖАНИЕ: реализация проекта по созданию системы мониторинга, ГЛОНАСС/GPS технология мониторинга деформаций, преимущества централизованной обработки спутниковых RTK измерений.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: технология мониторинга деформаций, деформационный мониторинг, подвесной мост, сеть ГНСС ,обработка спутниковых RTK измерений.
Для просмотра изображений крупным планом, кликните по ним мышью.
Введение
Подвесной Йонг-Джонгский мост новой скоростной авто и ж\д магистрали выполнен с двухъярусным пролётным строением в виде балок коробчатого сечения, соединяет аэропорт Иншеон, как действующие ворота в Корею со столицей Сеул.
Это первый в мире висячий мост с воспринятым распором, соединяющий остров Йонг-Джон и город Иншеон, где по верхней и нижней деке проложены высокоскоростная автомобильная дорога, кроме того по нижней палубе проложено полотно скоростной железной дороги. Ж\д соединяет Kyeongseo-dong (вокзал) (Changdo) и Unbuk-dong (вокзал) (Yeong-Jong Island) Иншеон на берегу Желтого моря.
Строительство моста начать в Декабре 1993 года и в ноябре 2000 была начата его эксплуатация. Общая длина моста составила 4420 метров и 550 метров - подвесной части. Мост имеет ширину 35 метров и покоится на 49 быках (опорах). Западные и восточные несущие опоры имеют высоту 107 метров. Мост разделен на три части: подвесную -550 метров, стальную стропильниковую - 2250 метров и стальное пролетное строение 1620 метров.
Компании NAH control, отвечающей за эксплуатацию новой высоскоростной дороги, пролегающей по мостовому переходу через морской пролив и соединяющая столицу Республики Корея – Сеул и аэропорт острова Сишеон потребовалось обновление системы деформационного мониторинга моста ЙОНГ-ДЖОНГ. Leica Geosystems,швейцарская компания, охотно отозвалась на предложение предоставить бюджетное, и в тоже время эффективное и современное решение, обеспечивающее получение 3-ехмерных координат с частотой до 20 герц от 10 ГНСС приемников для современных инженерных систем анализа поведения мостовых переходов применяемых организациями, осуществляющими эксплуатацию мостового сооружения.
Реализация проекта по созданию системы мониторинга
В 2007 году эксплуатационная компания New Airport Highway (NAH) предложила Leica Geosystems выполнение тестовых измерения в режиме Реального Времени (RTK). Результаты измерения превзошли ожидания, пока другие фирмы только формировали свои предложения. Современная технология RTK произвела впечатление результатами испытаний сантиметровой точностью. Проведенные испытания убедительно доказали превосходство (преимущество) систем мониторинга с использованием спутниковых технологии. После пробных испытаний установленное ранее GPS оборудование было заменено на новое ГЛОНАСС и GPS с значительным уделением внимания деформационному мониторингу, (проработкой вопросов деформационного мониторинга), контролю геометрического положения основных пилонов моста и координат несущего кабеля.
Был разработан проект установки оборудования, включая схему ГНСС сети, проведены работы по предварительному анализу, что дало оценку возможности влияния помехи переотражения сигнала, возникающего в результате интерференции и дифракции спутниковых радиоволн от оборудования и пилонов мостового сооружения, произведен выбор оптимальных мест для установки спутникового оборудования. Установка и монтаж спутникового оборудования на пилоны, дополнительного коммуникационного и кабельного оборудования осуществлялась специалистами партнерами Leica Geosystems в Корее. Был так же выполнен большой объем измерения на опорных геодезических пунктах и найдены параметры трансформации координат в систему координат мостовой конструкции из СК WGS 84.
Монтаж и установка оборудования системы деформационного мониторинга было окончено в октябре 2008 года. Система состоит из базовых станций Leica GNSS GRX1200 GG, приемников мониторинга - Leica GNSS GMX902 GG, геодезических антенн Leica GNSS AX1202 GG и Choke ring антенны Leica GNSS AT504 GG. Для управления спутником оборудованием на специально выделенный сервер было установлено программное обеспечение Leica ГНСС Spider с функцией позиционирования и программа анализа Leica ГНСС QC с дополнительной функцией координатного анализа. Установка программного обеспечения Leica ГНСС Spider, подключение к оптоволоконной локальной сети компании NAH control , конфигурация и настройка анализирующего программного обеспечения, обучение персонала и поддержание системы в рабочем состоянии осуществлялись специалистами и партнерами Leica Geosystems.
Мостовой центр мониторинга создан на восточной стороне моста в офисе скоростной аэропортовой дороги (New Airport Highway office) и оборудован: оптоволоконной системой связи, внутренней системой наблюдений, информационной системой принятия решения, системой аварийного вызова, системой передачи сообщений, системой внутреннего громкоговорящего вещания Различные датчики системы мониторинга установлены для определения деформаций, отклонений, температуры, сейсмоударов, (сейсмического воздействия), ускорений и наклона в двух направлениях.
ГЛОНАСС/GPS технология мониторинга деформаций
Система мониторинга на основе ГЛОНАСС и GPS технологий состоит из ГНСС приемников, средств коммуникаций и связи, вычислительной аппаратуры, программного обеспечения сбора и анализа данных, сопутствующего оборудования, аксессуаров и иных датчиков.
Все вышеперечисленные компоненты интегрированы в систему мониторинга. На стадии разработки изучается окружающая обстановка и потенциальные причины возникновения ошибок измерений. Дифракция и интерференция сигнала спутниковых навигационных систем от предметов окружающих приемную спутниковую антенну или поверхность земли и воды вызывает искажение приемного спутникового сигнала. Эти ошибки индивидуальны для каждой точки установки антенны и не могут быть устранены или скомпенсированы дифференциальной технологией обработки сигнала.
Место установки базовой станции и местоположение установки антенны должно быть выбрано с учетом ослабления влияния рефракции. Спутниковая Антенна Сhoke Ring АТ504 GG имеет превосходные свойства и прекрасно ослабляет влияние помехи дифракции спутникового сигнала. В целом система мониторинга содержит две базовые станции ГНСС Leica GRX1200 GG Pro и Сhoke Ring антенны AT504 GG , десять приемников GMX902 GG и десять геодезических антенн AX1202 GG. Программное обеспечение состоит из программы Leica GNSS Spider с дополнительной функцией позиционирования и программы координатного анализа GNSS QC.
Базовые станции ГНСС установлены на фундаментальном стабильном основании. Как начальная точка отсчета любой базовой линии местоположение базовой станции должно имеет точные координаты, как в общей системе координат района , так и в локальной системе мостового перехода. Одна базовая станция установлена на крыше офиса центра мониторинга , другая базовая станция установлена на западной стороне мостового перехода, на крыше другого здания NAH.
Для определения максимального эффекта (влияния) коробления, кручения и определения динамических характеристик моста 10 антенн ГНСС приемников (датчиков мониторинговой системы ) были установлены в местах наибольшей подвижности мостового сооружения, а именно в 1/9, 2/9, 4/9, 8/9 и 9/9 моста и на его канате.
Программное обеспечение Leica GNSS Spider так же предоставляет информацию другим программам анализа через стандартный последовательный порт RS-232 и через TCP/IP протокол обмена. Любые программные продукты могут использовать стандартный формат NMEA. Окончательно, с использованием трансформации параметров, система предоставляет результаты пространственных динамических перемещений в системе координат моста по трем координатам. три координаты.
Инжиниринговая компания BT Engineering, партнер Leica Geosystems,обеспечивала техническую реализацию проекта. Координаты в реальном времени поступали на программное приложение, которое отражала формировало на экране данные о величине искривления и смещений, обеспечивало анализ и сохранность данных, а так же выдачу, рассылку предупреждений и « тревожных» сообщений. Кроме того программа Leica GNSS QC, обеспечивает дополнительный высококачественный анализа и исследование результатов. Это обязательный, неотъемлемый, программный продукт проверки качества и целостности данных на стадии разработки проекта системы мониторинга и его эксплуатации.
Преимущества централизованной обработки спутниковых RTK измерений
Современная система мониторинга на базе программного обеспечения GNSS Spider с централизованной обработкой RTK функционально дополненная (развитая) Leica Geosystems значительно превосходит традиционные RTK решения. Требования к коммуникациям значительно упрощаются и несколько базовых станции могут применяться. ГНСС приемное оборудование может управляться удаленно, и система мониторинга обрабатывает получаемую информацию в любое время.
С использованием стандартных протоколов выдачи данных возможно удобное, и легкая интеграция с программным обеспечением третьих производителей и разработчиков. Измерения могут производиться с частотой до 20 Гц, и что позволяет специальному программному модулю системе мониторинга моста выделять высокие и низкие резонансные частоты собственных колебаний моста.
В соответствии с рекомендациями Leica Geosystems была увеличена надежность измерений установкой двух базовых станций. Программное обеспечение GNSS Spider обеспечивает управление нескольких приемников базовых станций и достаточную избыточность измерений. Если связь с одной из базовых станций будет прервана (поломка оборудования, обрыв коммуникаций), вторая стация будет использоваться как резервная для вычисления любых вариантов комбинации базисных линий и векторов.
ПО Leica GNSS Spider обеспечивает ( выполняет) обработку одно- и двух- частотных (L1+L2) приемников ГЛОНАСС/GPS. Одночастотные ГНСС приемники могут использоваться в системах мониторинга малоподвижных объектов таких как плотины, фундаменты опор, верхушки пилонов.
Заключение
ГЛОНАСС/GPS RTK технологии контроля геометрических форм, линейных размеров ,положения элементов мостовый конструкции может использован системами геодезического мониторинга в реальном времени и при любых погодных условиях. 3-х мерные координатных смещения пилонов, руслового пролета, канатной частей могут измеряться непосредственно. Все эти данные полностью отражают состояние мостового перехода, и могут сочетаться с структурной моделью, учитывающей внешние воздействия и являются одной из основных компонент системы безопасности моста.
Надежность контроля поведения мостовой конструкции при развитии внештатной ситуации значительно возрастет, а уровень безопасности будет определен. Таким образом ГНСС мониторинг улучшает эффективность и результативность содержания и технического обслуживания мостового перехода, обеспечить достоверной информацией систему управления и принятия решения транспортным потоком , сделать оценку безопасности более надежной.
Развивающееся и качественно улучшающееся ГНСС оборудование, алгоритмы обработки и программное обеспечение систем мониторинга, будут широко применяются для создания геодезического мониторинга мостов, плотин, и др. объектов. При этом система мониторинга поведения моста Yeong-Jong играет активную роль в развитии и улучшении цифровых и интеллектуальных систем мостовой инженерии.