Система мониторинга инженерных сооружений в контексте обеспечения транспортной безопасности

Обеспечение безопасности требует развитой, устойчиво работающей системы мониторинга состояния инженерных сооружений (СМИС). В соответствии с ГОСТ Р 22.1.12–2005 "Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений" такая система предназначена для автоматического мониторинга инженерно-технического обеспечения, состояния основания, строительных конструкций сооружений, технологических процессов, сооружений инженерной защиты и передачи в режиме реального времени информации об угрозе и возникновении ЧС.

К объектам, которые должны быть оснащены СМИС, относятся объекты общего пользования инфраструктуры железнодорожного транспорта и дорожного хозяйства. Наиболее уязвимыми являются инженерные сооружения – мосты и тоннели, водопропускные сооружения. Для них должны быть созданы и в последующем использоваться и поддерживаться в работоспособном состоянии системы мониторинга на разных стадиях жизненного цикла: при проектировании, новом строительстве, эксплуатации, реконструкции, капитальном ремонте.

Нормативные требования

В ГОСТ Р 22.1.12–2005 "Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений" указывается, что наличие СМИС необходимо объектам капитального строительства, в проектной документации которых предусмотрена хотя бы одна из следующих характеристик:

• высота более 100 м;
• пролеты более 100 м;
• наличие консоли более 20 м;
• заглубление подземной части ниже планировочной отметки земли более чем на 10 м;
• наличие конструкций и конструкционных систем, в отношении которых применяются нестандартные методы расчета с учетом физических или геометрических нелинейных свойств либо разрабатываются специальные методы расчета.
  

Мосты входят в эту группу сооружений, поэтому нуждаются в создании СМИС. Неисполнение этого нормативного требования должно рассматриваться как нарушение п. 1 ст. 1 ФЗ № 16 от 9 февраля 2007 г. "О транспортной безопасности" и противоправное бездействие, угрожающее безопасной деятельности транспортного комплекса.

Мониторинг в строительстве

Под мониторингом в строительстве понимают получение информации о статических и динамических характеристиках объекта строительства, технологических процессах и средствах строительного производства с последующей ее обработкой для подготовки и принятия организационно-управленческого решения¹. Мониторинг в строительстве рассматривается как система взаимосвязанных процессов, технологий, оборудования и деятельности, позволяющая отслеживать объем и своевременность выполнения производимых работ, качество протекающих информационных процессов, принимаемых и фактически реализуемых проектных, организационных, управленческих решений с фиксацией в формах документирования. Комплексное документирование, инфография, репрография, средства измерения и передачи информации разного рода – это обслуживающие подсистемы мониторинга при строительстве инженерных сооружений, включая транспортные объекты.

Различают традиционные (немеханизированные), механизированные, автоматизированные и автоматические средства, методы и технологии мониторинга при их строительстве. Информационный канал мониторинга может быть однородным или неоднородным, дискретным или непрерывным, а измерения в нем – одно- или многоразовыми (повторяющимися или циклическими). Измеряемая и передаваемая информация может быть представлена в аналоговой и цифровой формах.

Мониторинг ограничен функциями измерения, передачи и накопления оперативной информации, но может включать в себя обработку информации для подготовки и принятия организационно-управленческих решений. Обработанная и систематизированная информация представляется лицу, принимающему решения, в наглядной или протокольной форме. Обратная связь в системе мониторинга осуществляется через операторскую станцию с использованием полевых шин или в селекторной форме.

3 подсистемы СМИС

Процессы строительства и реконструкции транспортных объектов, в том числе инженерных сооружений, являются многофакторными и вероятностными. Они подвержены влиянию случайных факторов, вызывающих помехи в ходе работ, что делает необходимой разработку и применение в системе мониторинга блока мониторинга производственной ситуации.

В соответствии с ФЗ № 184 "О техническом регулировании" и ФЗ № 16 от 9 февраля 2007 г. "О транспортной безопасности", постановлениями Правительства РФ № 1633 от 21 декабря 2020 г. "Об утверждении требований по обеспечению транспортной безопасности, в том числе требований по антитеррористической защищенности объектов (территорий), учитывающих уровни безопасности для различных категорий объектов транспортной инфраструктуры дорожного хозяйства", № 2201 от 8 октября 2020 г. "Об утверждении требований по обеспечению транспортной безопасности, в том числе требований по антитеррористической защищенности объектов (территорий), учитывающих уровни безопасности для различных категорий объектов транспортной инфраструктуры железнодорожного транспорта" и № 969 от 26 сентября 2016 г. "Об утверждении требований к функциональным свойствам технических средств обеспечения транспортной безопасности и Правил обязательной сертификации технических средств обеспечения транспортной безопасности" в состав СМИС входят три подсистемы:

1. ССП СМИС – сбор данных и передача сообщений. В режиме реального времени осуществляет автоматический мониторинг инженерно-технического обеспечения, технологических процессов, отображение на автоматизированном рабочем месте (АРМ) СМИС объекта сообщений о предаварийных ситуациях (инцидентах), авариях, пожарах и автоматическую передачу указанных сообщений по каналам связи в центральный диспетчерский пункт.
2. СМИК – мониторинг инженерных (несущих) конструкций, опасных природных процессов и явлений. Осуществляет в режиме реального времени контроль изменения состояния оснований, строительных конструкций зданий и сооружений, сооружений инженерной защиты, зон схода селей, оползней, лавин в зоне строительства и эксплуатации объекта мониторинга с целью предупреждения чрезвычайных ситуаций.
3. СУКС – связь и управление в кризисных ситуациях. Обеспечивает связь и управление формирований при ликвидации последствий аварий и ЧС.

На рис. 1 приведен вариант структурной схемы системы мониторинга инженерных сооружений (СМИС) на примере моста.

Рис. 1. Общая структурная схема системы мониторинга инженерных конструкций сооружений (СМИК)

В состав ССП СМИС инженерного сооружения должны входить:

• Сервер сбора данных (сопряжения, интеграции) со специализированным программным обеспечением сбора данных от инженерных систем объекта. Обеспечивает получение информации о состоянии инженерных систем, ее обработку и формирование сообщений об инцидентах, авариях, пожарах и тревогах на объекте.
• Сервер СМИС со специализированным программным обеспечением. Осуществляет получение сообщений от серверов сбора данных, хранит их в базе данных, конвертирует в специальный формат и передает в органы повседневного управления.
• АРМ СМИС – рабочее место дежурно-диспетчерской службы объекта, на мониторе которого отображаются сообщения об инцидентах, авариях, пожарах, тревогах на объекте и регламент (инструкция) по порядку действий по каждому сообщению.
• Оборудование автоматической передачи коротких сообщений (СМС). Рассылает СМС-сообщения специалистам и руководителям службы эксплуатации об угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций на объекте.
• Оборудование для сопряжения с инженерными системами объекта – интерфейсные модули, платы мониторинга, преобразователи протоколов, контроллеры и модули ввода-вывода. Обеспечивают взаимодействие инженерных систем и СМИС на уровне физических и программных интерфейсов.
• Комплекс средств связи с органами оперативного управления. Предназначен для организации и защиты канала связи между СМИС объекта и ЕДДС, ЦУКС, включает в свой состав маршрутизаторы, межсетевые экраны.

Ключевые эффекты внедрения

Установка СМИС на объекте обеспечивает:

1. Предупреждение и раннее оповещение службы эксплуатации о критических неисправностях в работе конструктивных элементов, инженерных систем, возникновении аварий, пожаров, ЧС и о других предаварийных ситуациях (инцидентах) для их своевременного устранения на контролируемом объекте.
2. Предупреждение о возможных разрушениях несущих конструкций за счет автоматического, в режиме реального времени, мониторинга изменения их состояния.
3. Минимизация ущерба при авариях за счет оперативного реагирования экстренных служб в связи с их автоматическим оповещением о происшествиях в режиме реального времени.
   СМИС призвана обеспечить транспортную безопасность за счет постоянного слежения (контроля) за их исправным состоянием и своевременного оповещения об отклонениях контролируемых параметров, определяющих эксплуатационные свойства, от нормативных значений.
   Она включает в себя датчики, устанавливаемые на контролируемом объекте, устройства сбора и передачи данных с датчиков, систему сбора и хранения данных, диспетчерский пункт со средствами отображения и специальным программным обеспечением. На рис. 2 приведен вариант установки датчиков и автоматизированной системы сбора данных на контролируемом объекте.

Рис. 2. Вариант установки датчиков на объекте: 1 – датчик деформации; 2 – датчик перемещения; 3 – арматурный датчик деформации; 4 – анкерный датчик силы; 5 – датчики давления в грунте; 6 – трехкоординатный акселерометр; 7 – датчики угла наклона; 8 – автоматическая система сбора данных

Целесообразность СМИС в особых климатических условиях

Применительно к объектам, располагающимся в арктических регионах, ответственность за обеспечение безопасности значительно возрастает, так как в случае аварии или катастрофы затраты на локализацию и ликвидацию последствий на порядок выше, чем в континентальной части России с умеренным климатом. С учетом геостратегических планов создания Высокоширотной национальной транспортной инфраструктуры в Арктической зоне и планируемого строительства железнодорожного Северного широтного хода "Салехард – Надым – Коротчаево" протяженностью 707 км с соответствующими мостовыми сооружениями через многочисленные водотоки по трассе необходимость разработки, установки и эксплуатации СМИС на инженерных сооружениях для обеспечения безопасности очевидна. Соответствующие требования и регламенты к ней должны быть закреплены в нормативных документах.

¹ Шепитько Т.В. Методология выбора организационно-технологических решений при переустройстве железных дорог. Диссертация д.т.н. М., МИИТ, 2000 г.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №6/2021