Мониторинг АМС на metrolexpo2016

Автоматизированная система мониторинга антенно-мачтовых

сооружений (АСМ АМС)Контроль параметров и технического состояния

мачтовых и башенных сооружений связи

НПК "МОНИТОРИНГ-ЦЕНТР" 1

Игуменов С.А.Директор по специальным проектам

НПК «Мониторинг-Центр»

Антенно-мачтовые сооружения связиК сооружениям, используемым в качестве антенных опор, или, по другому, к антенно-мачтовым сооружениям (АМС), относят мачты и башни связи, имеющие металлические конструкции с элементами крепления к ним антенно-фидерных устройств (АФУ) - тип, количество, высотное и азимутальное положение которых, определяются в соответствии с техническим заданием на этапе проектирования и строительства.

Хотя большинство мачт и башенных опор, несущих оборудование связи, имеет срок службы 50 лет, оператору, который их использует, в целях предотвращения аварий приходится заниматься контролем их технического состояния, а также предупреждать несанкционированное воздействие техногенного характера.


Контроль колебаний АМС

Функциональное назначение мачт и башенныхопор связи заключается в обеспечении надежнойработы АФУ, и именно с этой целью операторыконтролируют техническое состояние опор.

Дело в том, что антенны различных систем связи,в том числе мобильной сотовой связи, имеютфокусировку, и их отклонение от заданногоположения может вызвать существенноеухудшение качества предоставляемых услугсвязи.

Чаще всего, отклонения антенн обусловленыколебаниями конструкции АМС, поэтомуамплитуду колебаний мачт и башенных опорсвязи необходимо контролировать.


Причины колебанийВ качестве внешней причины изменения амплитуды колебаний объекта чаще всего выступает ветер. В зимнее время на амплитуду колебаний может существенно влиять обледенение конструкции.

Не меньше, чем внешние причины на амплитуду колебаний влияет изменение собственных свойств мачт и башенных опор. Эти изменения происходят в процессе эксплуатации конструкций из-за длительного воздействия указанных ранее факторов, а также перепадов температуры, влажности, коррозии и других. В результате подобных воздействий происходит ослабление разъемных соединений и швов неразъемных соединений, снижение прочности конструктивных элементов, связанное с усталостью металла и другими причинами. По отдельности величины указанных изменений могут быть незначительны, но в сумме их влияние может оказаться достаточным, чтобы амплитуда колебаний объекта превысила допустимые нормы.

В соответствии с действующими правилами предельно допустимым для АМС с АФУ считается отклонение от вертикали на 1/100 от высоты подвеса антенн или на 0,57 градуса в горизонтальной и вертикальной плоскостях.


Контроль технического состояния АМСДля контроля технического состояния конструкций АМС широко применяются различные геодезические приборы и технологии неразрушающего контроля, требующие дорогостоящего оборудования и участия высококвалифицированных специалистов. Частое использование подобных средств влечет большие затраты, а при редких обследованиях можно «проглядеть» проблему. В отличие от таких способов, предлагаемые средства мониторинга не требуют участия человека, работают полностью автоматически и могут своевременно известить о необходимости детального обследования объекта.

В ряде случаев мониторинг колебаний АМС может дополняться другими параметрами, например, температурой, силой и направлением ветра, деформацией, которые помогают обнаружить дефект конструкции на ранней стадии.


Обслуживание по состояниюВывод о необходимости обслуживания мачты или башни может быть сделан исходя из результатов анализа данных мониторинга текущего состояния опоры и прогноза изменения состояния с помощью статистических методов.

Ключевым показателем технического состояния мачты или башни, имеющим комплексный характер, является отклонение оси ствола опоры от вертикали.

Мониторинг вертикальности ствола опоры, включая анализ и прогноз изменения состояния опоры, может быть выполнен с помощью комплекса средств измерений и связи, а также удаленного доступа по IP под управлением программы мониторинга состояния мачтовых и башенных сооружений.


Назначение системы мониторинга

Система мониторинга осуществляет автоматизированный сбор, хранение и обработку информации полученной с помощью измерителей угла наклона (инклинометров), датчиков температуры и ветра в процессе измерения угловых перемещений оси ствола антенной опоры в результате внешнего воздействия.

Система предназначена для сбора данных и хранения результатов измерений с их последующим анализом и прогнозом отклонения ствола опоры от вертикали в целях технического обслуживания и предупреждения аварий.

Система контролирует отклонение оси ствола мачты или башни относительно вертикали и превышение допустимого отклонения при ветровой и гололёдной нагрузке.


Схема АСМ АМС


К

БП

Ш

Internet/Intranet

ДВ датчик силы инаправления ветра

И измеритель угла наклонас датчиком температуры

К контроллерБП блок питанияШ шлюзС серверБД база данных

Сайт

Ш С

Техническая площадкаИДВ

БД

Хранение и обработка данныхХранение данных осуществляется в базе данных (БД).

Типы хранимых данных в БД: исходные данные, которые хранятся в неизменном виде и формате;

данные предварительной обработки;

данные вычислительной обработки, анализа и прогноза величин наблюдения.

Предварительная обработка данных производится методами линейной интерполяции и экстраполяции.

Данные, полученные в результате вычислительной обработки, хранятся в виде временных рядов данных.


Анализ данных и формирование сигналов предупрежденияДля анализа временных рядов данных, сглаживания краткосрочныхколебаний и выделения основных тенденций используется методматематической свертки с помощью скользящего среднего.

Вычисленные средние значения используются для расчета относительнойчастоты события, определяемого как превышение предельно допустимогоотклонения (ПДО) опоры при ветровой и гололедной нагрузке.

Относительная частота превышения ПДО используется для формированияв квазиреальном времени сигналов предупреждения разных степеней(уровней) угрозы аварии, отображаемых в программе в виде цветныхиндикаторов:

Уровни угрозы


Прогноз отклоненияРасчет осуществляется в Microsoft Excel путём экспорта данных из БД:

1

k = b = q =

0,2 0,3 0,1

№ Дата Время α" -

отклонение

от

вертикальнос

ти

Lt -

экспоненциал

ьно

сглаженный

ряд

Tt - значение

тренда

St-s -

коэффициент

сезонности

предыдущего

периода

p - номер

периода для

прогноза

Прогноз по

методу

Хольта Ŷt+p =

Lt + p *Tt

Проноз для

оценки

модели

Ошибка

модели

Отклонение

ошибки

модели от

прогнозной

модели

Точность

прогноза

1 07.12.2014 1:59 121 121 1,00 121 0 - 0,99

43 13:59 94 97 -0,44 1,00 98 -4 0,00

44 15:59 93 96 -0,66 1,00 97 -4 0,00

45 17:59 96 95 -0,64 1,01 96 0 0,00

46 19:59 99 95 -0,44 1,01 95 3 0,00

47 21:59 97 95 -0,28 1,00 95 3 0,00

48 23:59 99 96 -0,10 1,01 95 3 0,00

49 11.12.2014 1:59 104 97 0,41 1,01 96 8 0,01

50 3:59 92 96 -0,04 1,01 100 -8 0,01

51 5:59 1 96 96

52 7:59 2 94 94

53 9:59 3 96 96

54 11:59 4 96 96

55 13:59 5 96 96

56 15:59 6 96 96

57 17:59 7 97 97

58 19:59 8 97 97

59 21:59 9 96 96

60 23:59 10 96 96

Коэффициент сезонности


Методы прогнозирования: Метод Хольта; Модель Хольта-Винтерса; Модель Тейла-Вейджа.

Опытная эксплуатацияВ рамках пилотного проекта НПК «Мониторинг-Центр» и одного из владельцев антенно-мачтовых сооружений опытная система мониторинга АМС была развернута в Подмосковье в ноябре 2014 года.

В состав системы вошли: Прецизионные инклинометры; Контроллер доступа; Программа управления (сервер).

Особенностью системы является использование двух 2-х осевых инклинометров, один из которых установлен вблизи фундамента, что позволяет дополнить параметры мониторинга (отклонение вершины опоры, температура, направление и сила ветра) наблюдением за деформацией опоры.


Спасибо за внимание!http://mocent.ru


Мониторинг АМС на metrolexpo2016

Engineering