Пристрій для контролю стабільності положення елементів споруди

Пристрій для контролю елементів споруди, що містить блоки світлових випромінювачів (БСВ), блоки лінз (БЛ), блоки фотоприймачів (БФ), який відрізняється тим, що всі блоки встановлені і жорстко закріплені на елементах споруди в точках, які знаходяться на контрольних осях споруди, при цьому БСВ та БФ виконані подвійними з орієнтуванням напрямків світлового випромінювання в парі випромінювачів на 180° і відповідно з орієнтуванням напрямків прийому світлового випромінювання в парі фотоприймачів також на 180°, так що сумісно з БЛ всі блоки утворюють ланцюг з чергуванням напрямків БСВ - БФ на 180°, при цьому БФ виконані багатоелементними, виходи БФ електронно пов'язані через посилювачі і перетворювачі з входом блока обробки інформації (БОЇ) вихід якого пов'язаний з входом блока індикації (БІ); всі оптично-електронні блоки (БСВ, БЛ, БФ) забезпечені захисними світлопроводами. Корисна модель відноситься до галузі геодезії, зокрема, до пристроїв геодезичного контролю деформацій осадок споруд. Відомі засоби визначення осідань споруд, основані на геодезичних методах [1], а саме методах високоточного нівелювання [2], гідростатичного і тригонометричного нівелювання, фотограмметричних методах [3]. Загальним недоліком перерахованих засобів є практична відсутність автоматизації вимірювань, великий об'єм ручних (візуальних) вимірювань, неможливість використати ці методи при автоматичному або при автоматизованому моніторингу споруди. В якості аналогу запропонованого способу приймається пристрій високоточного нівелювання для вимірювання осадок споруд [2], який можна прийняти за прототип. Крім недоліків, перерахованих вище, треба відзначити також, що ВІДОМІ геодезичні засоби контролю стабільності положення елементів споруд орієнтовані в основному на вимірювання положення зовнішніх елементів, що в деякій мірі пе створення пристрою, що містить блоки світлових випромінювачів (БСВ), блоки лінз (БЛ), блоки фотоприймачів (БФ). Запропонований пристрій відрізняється тим, що всі блоки встановлені і жорстко закріплені на елементах споруди в точках, які знаходяться на контрольних осях споруди, при цьому БСВ та БФ виконані подвійними з орієнтуванням напрямків світлового випромінювання в парі випромінювачів на 180° і відповідно з орієнтуванням напрямків прийому світлового випромінювання в парі фотоприймачів також на 180°, так що сумісно з БЛ всі блоки утворюють ланцюг з чергуванням напрямків БСВ -БФ на 180°, при цьому БФ виконані багатоелементними, виходи БФ електронно пов'язані через посилювачі і перетворювачі з входом блоку обробки інформації (БОЇ) вихід якого пов'язаний з входом блоку індикації (БІ); всі оптичноелектронні блоки (БСВ, БЛ, БФ) забезпечені захисними світлопроводами. Вздовж периметру споруди (або вздовж лінійного об'єкту) фотоелектричне вимірюють зміну ситуації в п вимірювальних горизонтальних каналах, зв'язаних між собою послідовно із чергуванням напрямку світлового потоку на О) со о показано: 1 - подвійні джерела світла з конденсорами і діафрагмами; 2 - лінзи (об'єктиви); 3 - подвійні багатоелементні фотоприймачі з попередніми підсилювачами; 4 - блок комутації; 5 - блок обробки інформації; 6 - блок індикації (комп'ютер), Блоки 1, 2, 3 в своїх корпусах жорстко встановлюють на настінні кронштейни-репери споруди по її периметру, при цьому підбирають відстані 1-2, 23 каналу к, 1-2, 2-3 каналу к+1 і т.д. рівними один до одного і подвійної фокусної відстані лінз 2. Між блоками встановлені захисні світлопроводи. Таким чином, утворюється п фотоелектричних каналів, при цьому оптична вісь цього фотоелектричного "ланцюжка" горизонтальна. На Фіг.1 зображено фрагмент цього "ланцюжка": джерело світла фотоелектричного канала к-1 (1), джерело світла (1), об'єктив (2) І фотоприймач (3), об'єктив (2) і джерело світла (1) канала к+1, джерело світла (1), об'єктив Л (2), фотоприймач М (3) канала к+2, фотоприймач М (3) канала к+3. Елементи 1 і 3 є подвійними, жорстко закріплені на єдиних основах і працюють по взаємнопротилежним напрямках. 4 - електронний блок комутації (БК) сигналів, що поступають з попередніх підсилювачів фотоприймальних каналів 1...П, 5 - електронний блок обробки інформації (БОЇ); 6 - блок індикації. Блоки 4, 5, 6 можуть бути встановлені в окремому приміщенні в споруді і пов'язані з фотоприймачами фотоелектричних каналів 1...П кабельною мережею. Пристрій працює наступним чином: В процесі здійснення моніторингу включення каналів може виконуватися з певною періодичністю, при цьому в кожному каналі світловий потік від джерела світла (позиція 1 на Фіг.1) потрапляє на лінзу (позиція 2), яка фокусує світловий потік в робочій площині багатоелементного фотоприймача (позиція 3), який жорстко з'єднаний на одній основі з аналогічним фотоприймачем. На (позиція З, каналу к+1) поступає сфокусований лінзою (позиція 2) світловий потік від джерела світла (позиція 1). Джерело світла (позиція 1 каналу к+2) жорстко з'єднаний з джерелом світла (позиція 1 каналу к+1) і разом з лінзою (позиція 2) і фотоприймачем утворює фотоелектричний канал к+2, аналогічний каналу к і який співпадає з ним по напрямкам розповсюдження світла. Канал к+2 також аналогічний каналу к+1, але діє в протилежному до нього напрямку, так як показано на Фіг. 1. Таким же чином побудовані і пол так як фотоприймачі жорстко пов'язані виникає неузгодженість на фотоприймачі сусіднього (протилежного) каналу. В цей же час на фотоприймачах і залишаться незмінними відліки по джерелам і. Це дозволяє однозначно визначити величину зміни положення точки 1. 2. При зміні положення лінзи (позиція 2) змінюється відлік на фотоприймачі (позиція 3). Відліки на (позиція 3) і залишатимуться незмінними. Зміна положення визначається однозначно. 3. При зміні положення елемента 3 очевидно, що буде отримано зміну відліков на фотоприймачах і може бути однозначно визначено величину і напрямки зміни елемента 3. Таким же чином може бути в автоматичному режимі визначено величини і знаки суміщень всіх елементів фотоелектричного "ланцюжка" по периметру споруди, при цьому може бути сформульовані критерії' оцінки суміщень при одночасній зміні положення двох І більше елементів фотоелектричного "ланцюжка". На Фіг.2 зображено розміщення елементів пристрою по периметру будівлі1 - блок світлових випромінювачів (БСВ). Цей елемент є жорстко закріпленим на єдиній основі за допомогою кронштейну і працює по взаємнопротилежним напрямках. Вибір джерела світла обумовлено вимогою забезпечити раціональні енергетичні співвідношення; 2 - об'єктив (Л); 3 - блок фотоприймачів (БФ), який є подвійним, жорстко закріпленим на єдиній основі за допомогою кронштейну І працює по взаємнопротилежним напрямках. Вибір параметрів і характеристик фотоприймача залежить від умов забезпечення необхідної' чутливості і вимог перешкод озахищеності. 4 - електронний блок комутації (БК) сигналів, що поступають з попередніх підсилювачів фотоприймальних каналів; 5 - електронний блок обробки інформації (БОЇ); 6 - блок індикації (комп'ютер); 7 - кімната; 8 - будівля; 9 - захисні світлопроводи. Блоки 4, 5, 6 встановлені в окремому приміщенні (позиція 7 Фіг.2) в споруді (позиція 8) і пов'язані з фотоприймачами фотоелектричних каналів кабельною мережею. Для визначення осадки в спостерігаємій споруді встановлюють елементи пристрою, які повинні бути розміщені на споруді так, щоб мати повну інформацію про осадку споруди і її негативний прояв, наприклад, вздовж подовжніх і поперечних осей для визначення прогинів та перекосів, а також в місцях де передбачаються найбільші осадки. оптичній осі системи, і зображення потої моване кожним об'єктивом, буде пере! певній крапці робочої площини відповідн тоелементного фотоприймача. Щоб вим личину зміни нахилу світлових променів, но виміряти величину лінійного зсуву зоЄ пучка променів, сформованого об'єктивоп чій площині фотоприймача. Якщо відбулась зміна кута світлового одному (або декількох) з каналів, більше мої величини з БФ (який належить цьом) автоматично, за допомогою кабелів, п сигнал на БК, а з нього, через БОЇ до БІ тер) які знаходяться в окремому приміще* стувач на схемі споруди знаходить аварії ток (або декілька), визначає в яком' відбулися зміни і на скільки вони пер встановлені допустимі норми. УКРАЇНА (19) UА ( іі)10399 (із) U (51)7GO2B13/1O МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ КОНТРОЛЮ СТАБІЛЬНОСТІ ПОЛОЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ СПОРУДИ 1 (21)и200503811 які знаходяться на контрольних осях споруди, при цьому БСВ та БФ виконані подвійними з орієнтуванням напрямків світлового випромінювання в парі випромінювачів на 180° і ВІДПОВІДНО З орієнтуванням напрямків прийому світлового випромінювання в парі фотоприймачів також на 180°, так що сумісно з БЛ всі блоки утворюють ланцюг з чергуванням напрямків БСВ - БФ на 180°, при цьому БФ виконані багатоелементними, виходи БФ електронно пов'язані через посилювачі і перетворювачі з входом блока обробки інформації (БОЇ) вихід якого пов'язаний з входом блока індикації (БІ), всі оптично-електронні блоки (БСВ, БЛ, БФ) забезпечені захисними світлопроводами Корисна модель відноситься до галузі геодезії, зокрема, до пристроїв геодезичного контролю деформацій осадок споруд ВІДОМІ засоби визначення осідань споруд, основані на геодезичних методах [1], а саме методах високоточного нівелювання [2], гідростатичного і тригонометричного нівелювання, фотограмметричних методах [3] Загальним недоліком перерахованих засобів є практична відсутність автоматизації вимірювань, великий об'єм ручних (візуальних) вимірювань, неможливість використати ці методи при автоматичному або при автоматизованому моніторингу споруди В якості аналогу запропонованого способу приймається пристрій високоточного нівелювання для вимірювання осадок споруд [2], який можна прийняти за прототип Крім недоліків, перерахованих вище, треба відзначити також, що ВІДОМІ геодезичні засоби контролю стабільності положення елементів споруд орієнтовані в основному на вимірювання положення ЗОВНІШНІХ елементів, що в деякій мірі перешкоджає автоматизації вимірювань Задачею корисної моделі є створення пристрою, який би дозволив вирішити проблему автоматизації моніторингу споруд об ємних, ЛІНІЙНИХ споруд і т ін Поставлена задача розв'язується за рахунок створення пристрою, що містить блоки світлових випромінювачів (БСВ), блоки лінз (БЛ), блоки фотоприймачів (БФ) Запропонований пристрій відрізняється тим, що всі блоки встановлені і жорстко закріплені на елементах споруди в точках, які знаходяться на контрольних осях споруди, при цьому БСВ та БФ виконані подвійними з орієнтуванням напрямків світлового випромінювання в парі випромінювачів на 180° і ВІДПОВІДНО з орієнтуванням напрямків прийому світлового випромінювання в парі фотоприймачів також на 180°, так що сумісно з БЛ всі блоки утворюють ланцюг з чергуванням напрямків БСВ -БФ на 180°, при цьому БФ виконані багатоелементними, виходи БФ електронно пов'язані через посилювачі і перетворювачі з входом блоку обробки інформації (БОЇ) вихід якого пов'язаний з входом блоку індикації (БІ), всі оптичноелектронні блоки (БСВ, БЛ, БФ) забезпечені захисними світлопроводами Вздовж периметру споруди (або вздовж ЛІНІЙНОГО об'єкту) фотоелектричне вимірюють зміну ситуації в п вимірювальних горизонтальних каналах, зв'язаних між собою послідовно із чергуванням напрямку світлового потоку на 180° і визначають номер нестабільного елемента в кожному каналі по сукупності результату в даному каналі й двох сусідніх Аналіз опублікованих в літературі технічних рішень показав, що запропонований пристрій не був ніде описаний раніше, тому є новим технічним (22) 21 04 2005 (24)15 11 2005 (46) 15 11 2005, Бюл №11, 2005 р (72) Бойко Ігор Петрович, Боровий Валентин Олександрович, Бурачек Всеволод Германович, Крисенко Максим Вікторович, Шульц Роман Володимирович (73) ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ІНСТИТУТ ЕКОНОМІКИ ТА УПРАВЛІННЯ (57) Пристрій для контролю елементів споруди, що містить блоки світлових випромінювачів (БСВ), блоки лінз (БЛ), блоки фотоприймачів (БФ), який відрізняється тим, що всі блоки встановлені і жорстко закріплені на елементах споруди в точках, О) О) со О) 10399 рішенням. Схема пристрою представлена на Фіг.1. На ній показано: 1 - подвійні джерела світла з конденсорами і діафрагмами; 2 - лінзи (об'єктиви); 3 - подвійні багатоелементні фотоприймачі з попередніми підсилювачами; 4 - блок комутації; 5 - блок обробки інформації; 6 - блок індикації (комп'ютер), Блоки 1, 2, 3 в своїх корпусах жорстко встановлюють на настінні кронштейни-репери споруди по її периметру, при цьому підбирають відстані 1-2, 23 каналу к, 1-2, 2-3 каналу к+1 і т.д. рівними один до одного і подвійної фокусної відстані лінз 2. Між блоками встановлені захисні світлопроводи. Таким чином, утворюється п фотоелектричних каналів, при цьому оптична вісь цього фотоелектричного "ланцюжка" горизонтальна. На Фіг.1 зображено фрагмент цього "ланцюжка": джерело світла фотоелектричного канала к-1 (1), джерело світла (1), об'єктив (2) і фотоприймач (3), об'єктив (2) і джерело світла (1) канала к+1, джерело світла (1), об'єктив Л (2), фотоприймач М (3) канала к+2, фотоприймач М (З) канала к+3. Елементи 1 і 3 є подвійними, жорстко закріплені на єдиних основах і працюють по взаємнопротилежним напрямках. 4 - електронний блок комутації (БК) сигналів, що поступають з попередніх підсилювачів фотоприймальних каналів 1...П, 5 - електронний блок обробки інформації (БОЇ); 6 - блок індикації. Блоки 4, 5, 6 можуть бути встановлені в окремому приміщенні в споруді і пов'язані з фотоприймачами фотоелектричних каналів 1...П кабельною мережею. Пристрій працює наступним чином: В процесі здійснення моніторингу включення каналів може виконуватися з певною періодичністю, при цьому в кожному каналі світловий потік від джерела світла (позиція 1 на Фіг.1) потрапляє на лінзу (позиція 2), яка фокусує світловий потік в робочій площині багатоелементного фотоприймача (позиція 3), який жорстко з'єднаний на одній основі з аналогічним фотоприймачем. На (позиція З, каналу к+1) поступає сфокусований лінзою (позиція 2) світловий потік від джерела світла (позиція 1). Джерело світла (позиція 1 каналу к+2) жорстко з'єднаний з джерелом світла (позиція 1 каналу к+1) і разом з лінзою (позиція 2) і фотоприймачем утворює фотоелектричний канал к+2, аналогічний каналу к і який співпадає з ним по напрямкам розповсюдження світла. Канал к+2 також аналогічний каналу к+1, але діє в протилежному до нього напрямку, так як показано на Фіг.1. Таким же чином побудовані і пов'язані один з одним всі канали від 1 до п. При зміні, наприклад висоти будь-якого елементу даного фотоелектричного "ланцюжка" будемо мати місце неузгодженості в одному або в двох каналах. Наприклад: 1. При зміні положення джерела світла (пози ція 1) будемо мати місце зміни відліку (неузгодженість) на фотоприймачі цього каналу. Одночасно, так як фотоприймачі жорстко пов'язані виникає неузгодженість на фотоприймачі сусіднього (протилежного) каналу. В цей же час на фотоприймачах і залишаться незмінними відліки по джерелам і. Це дозволяє однозначно визначити величину зміни положення точки 1. 2. При зміні положення лінзи (позиція 2) змінюється відлік на фотоприймачі (позиція 3). Відліки на (позиція 3) і залишатимуться незмінними. Зміна положення визначається однозначно. 3. При зміні положення елемента 3 очевидно, що буде отримано зміну відліков на фотоприймачах і може бути однозначно визначено величину і напрямки зміни елемента 3. Таким же чином може бути в автоматичному режимі визначено величини і знаки суміщень всіх елементів фотоелектричного "ланцюжка" по периметру споруди, при цьому може бути сформульовані критерії оцінки суміщень при одночасній зміні положення двох і більше елементів фотоелектричного "ланцюжка". На Фіг.2 зображено розміщення елементів пристрою по периметру будівлі: 1 - блок світлових випромінювачів (БСВ). Цей елемент є жорстко закріпленим на єдиній основі за допомогою кронштейну і працює по взаємнопротилежним напрямках. Вибір джерела світла обумовлено вимогою забезпечити раціональні енергетичні співвідношення; 2 - об'єктив (Л); 3 - блок фотоприймачів (БФ), який є подвійним, жорстко закріпленим на єдиній основі за допомогою кронштейну і працює по взаємнопротилежним напрямках. Вибір параметрів і характеристик фотоприймача залежить від умов забезпечення необхідної чутливості і вимог перешкодозахи щеності. 4 - електронний блок комутації (БК) сигналів, що поступають з попередніх підсилювачів фотоприймальних каналів; 5 - електронний блок обробки інформації (БОЇ); 6 - блок індикації (комп'ютер); 7 - кімната; 8 - будівля; 9 - захисні світлопроводи. Блоки 4, 5, 6 встановлені в окремому приміщенні (позиція 7 Фіг.2) в споруді (позиція 8) і пов'язані з фотоприймачами фотоелектричних каналів кабельною мережею. Для визначення осадки в спостерігаємій споруді встановлюють елементи пристрою, які повинні бути розміщені на споруді так, щоб мати повну інформацію про осадку споруди і її негативний прояв, наприклад, вздовж подовжніх і поперечних осей для визначення прогинів та перекосів, а також в місцях де передбачаються найбільші осадки. Всі оптично-електронні блоки забезпечені захисними світлопроводами. Здійснення моніторингу стабільності виконується з певною періодичністю включення всіх каналів (к...п) за допомогою БК (позиція 4 Фіг.2). Нульовий цикл спостережень виконують одразу після зведення споруди. 10399 В нормальній ситуації геометрична вісь світлового потоку збігається або паралельна загальній оптичній осі системи, і зображення потоку, сформоване кожним об'єктивом, буде перебувати в певній крапці робочої площини відповідного багатоелементного фотоприймача. Щоб виміряти величину зміни нахилу світлових променів, необхідно виміряти величину лінійного зсуву зображення пучка променів, сформованого об'єктивом в робочій площині фотоприймача. Якщо відбулась зміна кута світлового потоку, в одному (або декількох) з каналів, більше допустимої величини з БФ (який належить цьому каналу) автоматично, за допомогою кабелів, поступить сигнал на БК, а з нього, через БОЇ до БІ (комп'ютер) які знаходяться в окремому приміщенні. Користувач на схемі споруди знаходить аварійний часток (або декілька), визначає в якому каналі відбулися зміни і на скільки вони перевищили встановлені допустимі норми. д* мк Всі відомості по зміні стабільності положення спорудження заносяться в базу даних. На основі створеної бази даних моніторингу можна проводити моделювання подальших дій та отримувати спеціальні звіти та рекомендації. В результаті запропонований пристрій дозволяє при зведенні і експлуатації споруд в автоматичному режимі контролювати стабільність положення елементів споруд, вести моніторинг осідань, деформацій і виключити дорогі та ручні (візуальні) геодезичні роботи. Література: 1. Г.П. Левчук, В.Е. Новак, В.Г. Конусов. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. М. Недра, 1981. 2. Я.А. Сундаков. Геодезические работы при возведении крупных промышленных и высотных зданий. М. Недра, 1980. 3. А.Н. Лобанов. Фотограмметрия. М. Недра, 1984. 10399 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А. Крулевський Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601