Ученые НИИ Строительных материалов и кафедры инженерной геологии, мостов и сооружений на дорогах дорожно-строительного факультета ТГАСУ приступили к выполнению гранта от Сибирского химического комбината по разработке лазерных сенсоров, с помощью которых можно вести мониторинг состояния мостов и других инженерных сооружений. Грант выполняется совместно со специалистами Томского политехнического университета.
В начале июля состоялся полевой этап работ. Ученые ТГАСУ и ТПУ выезжали на мост через речку Бурундук, расположенный близ поселка Петрово, Томского района, который был отремонтирован «Томскавтодор» в прошлом году. Стояла задача отследить состояние моста год спустя после ремонта с помощью новой технологии, с применением лазерных сенсоров. Заведующий кафедрой инженерной геологии, мостов и сооружений на дорогах ТГАСУ, доцент Павел Елугачев и доцент исследовательской школы химических биомедицинских технологий ТПУ Федор Губарев направляли мощный лазерный луч на балки пролетных строений моста, чтобы зафиксировать их прогибы и колебания при прохождении по ним транспорта. Далее, информация с сенсорного датчика обрабатывалась.
– Сенсорный датчики, компьютерное оборудование и информационные ресурсы, программное обеспечение представляют собой модель единой киберфизической системы, – поясняет Павел Елугачев. – Главная характеристика подобных систем – прямое взаимодействие между измерениями и вычислительными процессами и принятием решений.
Например, при проектировании какого-либо механизма или сооружения, киберфизические системы позволяют минимизировать рутинные вычисления, которые берет на себя искусственный интеллект. Но для того что бы искусственный интеллект принимал решения, нужно его обучить. Для этого в единую киберфизических систему совмещаются сенсоры различных физических свойств со специальными алгоритмами.
– Мониторинг мостов с помощью лазерных сенсоров в России применяется впервые, – рассказывает Федор Губарев. – Суть технологии такова. Когда когерентный лазерный луч отражается от поверхности какого-либо сооружения, он меняет фазу. Благодаря этому эффекту можно отследить перемещение конструкций, в данном случае, прогиб или колебания балок моста, их амплитуду и т.д.
Уникальный дистанционный метод для мониторинга состояния мостов и других сооружений основан на регистрации так называемых. лазерных спеклов. Это темные и светлые «пятнышки», которые появляются при освещении несущей конструкции лазером. По ним можно судить о ЕЕ мельчайших дефектах.
Для мониторинга конструкции моста Павел Елугачев и Федор Губарев направляли лазерный луч на балки пролетных строений моста, чтобы зафиксировать их прогибы и колебания при прохождении по ним транспорта. Отраженные спекл-изображения регистрировались, далее проводилась обработка полученных данных информации с использованием разработанного авторами программного обеспечения.
– Совместив датчики с вычислительными ресурсами, и проанализировав результаты измерений, киберфизическая система самообучается, самонастраивается, – поясняет Павел Елугачев. – Таким образом, эти системы обладают элементами искусственного интеллекта. Благодаря этому в будущем можно будет вести мониторинг мостов и прочих сооружений в режиме реального времени и автоматически, без участия человека. Например, с помощью беспилотных летательных аппаратов.
