сотрудник
сотрудник
В данной статье представлен алгоритм обследования гидротехнических сооружений с трубным водовыпуском на основе информационного моделирования объекта. Описаны методы сбора и обработки данных, автоматизации оценки состояния и диагностики конструкции, а также этапы реализации информационной модели. Выделена актуальность повышения точности и эффективности технического мониторинга гидросооружений, применяемых в гидроэнергетике и водоснабжении. Предложенная методика способствует снижению временных и финансовых затрат при эксплуатации и ремонте объектов, а также повышает безопасность эксплуатации. Рассчитана научная новизна использования современных технологий моделирования для повышения надежности и долговечности гидротехнических сооружений
гидротехническое сооружение, трубный водовыпуск, информационное моделирование, обследование, диагностика, безопасность, автоматизация
Введение. Гидротехнические сооружения с трубными водовыпусками играют важную роль в обеспечении водоснабжения, гидроэнергетики и регулировании водных ресурсов. Их надежность и долгосрочная эксплуатация требуют регулярных обследований, диагностики технического состояния и проведения профилактических ремонтов. Традиционные методы обследования, основанные на визуальном осмотре и ручных измерениях, часто недостаточно эффективны, требуют значительных трудозатрат и могут допускать ошибки [1].
С развитием информационных технологий и методов цифрового моделирования актуальной становится задача автоматизации процессов мониторинга и диагностики гидросооружений. Информационное моделирование объекта (ИМО) позволяет создавать комплексную цифровую копию сооружения, объединяя геометрические, технические, эксплуатационные и ремонтные данные в единую информационную систему. Это повышает точность оценки состояния, позволяет вовремя выявлять возможные дефекты и планировать ремонтные мероприятия [2].
Настоящая статья посвящена разработке и внедрению алгоритма обследования гидротехнических сооружений с трубным водовыпуском с использованием методов ИМО, что способствует повышению эффективности, надежности и безопасности эксплуатации таких объектов.
Методы и объекты исследования. Использовался обзор современного программного обеспечения и технологий информационного моделирования (например, Building Information Modeling, BIM, GIS), проведен детальный анализ технических паспортов, проектной документации и данных мониторинга различных существующих гидрообъектов с трубным водовыпуском, изучена методика работы с лазерным сканированием и фотограмметрией для получения точных геометрических данных [3-5].
Использована разработка методов обработки и интеграции данных в единую информационную модель, а также проведена работа по созданию алгоритма автоматической оценки состояния конструкций с применением методов машинного обучения и аналитики. использована валидация и апробация алгоритма на реальных объектах.
Цель работы - разработать комплексный алгоритм обследования гидротехнических сооружений с трубным водовыпуском на основе информационного моделирования, способный обеспечить точную диагностику, своевременное выявление дефектов и оптимизацию ремонтных работ.
Основная часть. Существующие и современные гидроэлектростанции, водовыпуски и другие гидросооружения классифицируются как критическая инфраструктура. Их отказ или неполадки могут привести к экологическим катастрофам и значительным экономическим потерям. Регулярное обследование и своевременное обнаружение дефектов позволяют снизить риск аварий и снизить затраты на капитальный ремонт благодаря планированию профилактических мер [6].
Использование информационных моделей значительно повышает точность оценки технического состояния и ускоряет процесс диагностики. Внедрение интегрированных систем мониторинга с помощью ИМО позволяет автоматизировать сбор данных, верификацию и формирование отчетов, что важно для повышения эффективности эксплуатации [7].
Разработана методика автоматизированного создания многоуровневых информационных моделей гидротехнических сооружений с трубными водовыпусками с учетом особенностей конструкции.
Предложена система оценки технического состояния с применением методов машинного обучения на базе данных ИМО, что позволяет выявлять скрытые дефекты и прогнозировать их развитие.
Внедрены автоматические алгоритмы корректировки и обновления модели в реальном времени в ходе эксплуатации.
Результаты исследования. Построение алгоритма обследования гидротехнического сооружения с использованием ИМО состоит из следующих этапов:
- Подготовительный этап.
а) Анализ проектной документации;
б) Сбор исходных данных (лазерное сканирование, фотограмметрия, датчики состояния);
в) Создание информационной модели [8].
2. Моделирование геометрической части объекта:
а) Введение технических данных и параметров;
б) Интеграция данных мониторинга;
в) Диагностика и оценка состояния.
3. Анализ собранных данных на предмет дефектов и износа гидросооружения [9]:
а) Применение методов машинного обучения для автоматического определения проблемных зон;
б) Обновление и поддержка модели.
4. Автоматическое внесение изменений при получении новых данных:
а) Постоянный мониторинг состояния.
б) Разработка рекомендаций и мероприятий.
5. Планирование ремонта и профилактических мер на основе модели.
Заключение. Разработка алгоритма обследования на базе информационного моделирования значительно повышает точность диагностики гидротехнических сооружений. Использование ИМО уменьшает трудозатраты и время проведения работ по обследованию.
Внедрение автоматизированных методов оценки состояния способствует более своевременному выявлению потенциальных аварийных ситуаций. Реализованный алгоритм может служить основой для комплексных систем мониторинга и управления гидросооружениями.
Перспективным направлением является интеграция системы с системами автоматического управления и голосования по принятию решений о ремонте. Внедрение алгоритма автоматизированного обследования гидротехнических сооружений с трубным водовыпуском на базе информационного моделирования обеспечивает более эффективное управление состоянием объектов, уменьшает расходы и повышает их безопасность. Перспективным направлением является развитие интегрированных систем автоматизированного анализа и применения технологий искусственного интеллекта для предиктивного обслуживания.
1. Городничев В. И., Турапин С. С., Савушкин С. С., Ольгаренко Д.Г., Алдошкин А.А., Терпигорев А.А., Капустина Т.А., Булгаков В.И., Костоварова И.А. Методические рекомендации по комплексным технологическим и техническим решениям, обеспечивающим снижение энергоемкости эксплуатации мелиоративных систем. – Коломна: ИП Воробьев Олег Михайлович, 2015. – 164 с.
2. Качаев А. Е., Турапин С. С. Анализ этапов BIM-моделирования при проектировании и реконструкции гидротехнических сооружений // Наука и мир. – 2025. – № 1. – С. 16-20. – DOIhttps://doi.org/10.26526/2307-9401-2025-1-16-20.
3. Романович А. А., Уваров В. А., Орехова Т. Н., Качаев А.Е., Харламов Е.В. Механизация транспортных процессов в дорожном строительстве: Учебное пособие. – Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2023. – 134 с.
4. Качаев А. Е., Турапин С. С. Особенности реконструкции земляных плотин мелиоративных систем // Наука и мир. – 2024. – № 3. – С. 6-10. – DOIhttps://doi.org/10.26526/2307-9401-2024-3-6-10.
5. Качаев А. Е., Турапин С. С. Методика численного моделирования устойчивости грунтовой плотины при экстренной сработке водохранилища // Экология и строительство. – 2024. – № 4. – С. 4-13. – DOIhttps://doi.org/10.35688/2413-8452-2024-04-001.
6. Брыль С. В., Зверьков М. С. Методические рекомендации по применению методов дистанционного мониторинга на гидромелиоративных системах. - Коломна: Всероссийский научно-исследовательский институт систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга», 2020. – 60 с.
7. Качаев А. Е., Турапин С. С. Обоснование необходимости разработки комплексных расчетных моделей грунтовых плотин мелиоративных систем // Наука и мир. – 2024. – № 3. – С. 1-5. – DOIhttps://doi.org/10.26526/2307-9401-2024-3-1-5.
8. Турапин С. С., Ольгаренко Г. В., Рязанцев А. И., Антипов А. О. Эколого-энергетическое совершенствование многоопорных дождевальных машин // Мелиорация и водное хозяйство. – 2021. – № 3. – С. 30-36. – DOIhttps://doi.org/10.32962/0235-2524-2021-1-30-36.
9. Качаев А. Е. Определение крутизны волноустойчивого неукрепленного откоса плотин из песчаного грунта // Наука и мир. – 2024. – № 4. – С. 1-5. – DOIhttps://doi.org/10.26526/2307-9401-2024-4-1-5.
