От второго «Трансвааля» защитит GPS-контроль

24.03.2004, СР, 02:37, Мск

Потрясшая всю страну катастрофа аквапарка в Ясенево вновь привлекла пристальное внимание к безопасности зданий – в особенности, повышенной этажности, которые возводят в последние годы. Разработка российских специалистов на основе GPS позволит заблаговременно организовать спасение людей в случае внезапного разрушения здания.

Упомянутая обеспокоенность относительно безопасности зданий вызвана рядом причин: сомнениями в надежности многочисленных новостроек и качестве строительных работ вообще; наличии очевидных сложностей при проведении спасательных работ и эвакуации людей с верхних этажей подобных зданий; отсутствием эффективной и доступной информации о текущем состоянии сооружений.

Существующие системы контроля (к примеру, противопожарного) реагируют лишь на определенные факторы, и, как показал печальный опыт последних месяцев, беда может подкрасться с неожиданной стороны. С другой стороны, страшные, нелепые жертвы и огромный материальный ущерб — не единственное последствие таких катастроф. Рост неуверенности потенциальных покупателей в надежности быстро возводимых зданий чреват серьезными последствиями и для рынка недвижимости.

Здесь особую важность приобретает создание эффективных систем контроля за текущим механическим состоянием здания, а также открытость и доступность подобной информации. Жизнь владельца квартиры на 30-м этаже будет намного более спокойной, если он сможет в любой момент, не выходя за дверь, убедиться, что смутившие его странные звуки¹ - не более чем результат активности соседей.

Геодезические GPS-приемники

Для начала спасательной операции крайне важно определить момент, когда механические деформации превысят пороговое значение. Несмотря на то, что сам процесс механического разрушения строения может занимать относительно непродолжительное время (от нескольких секунд до часов), его «симптомы» могут проявиться задолго до этого. Максимально быстрая достоверная идентификация опасности и мгновенная подача сигнала позволяют провести эвакуацию и предотвратить негативные последствия, связанные с утечкой газа, пожарами, проблемами с электроаппаратурой, в том числе — с лифтами.

В то же время контроль механического состояния здания осложняется большим количеством конструктивных элементов, каждый из которых, в принципе, может вызвать цепочку событий, конечным итогом которой станет разрушение всего здания. Однако непрерывное наблюдение за всеми элементами конструкции — за гранью реального и экономически возможного.

Решить эти проблемы и обеспечить круглосуточный непрерывный мониторинг здания может предложенная система мониторинга с использованием в качестве датчиков GPS-аппаратуры (Global Positioning System). Такая система предложена группой специалистов по геоинформационным системам (ГИС) из подмосковного г. Протвино. В ее основе — упомянутые высокоточные геодезические GPS-приемники. Как утверждают разработчики, эта система выгодно отличается простотой устройства и надежностью, низким весом и энергопотреблением, а также малой стоимостью.

«Система мониторинга (на основе GPS-аппаратуры, — CNews.ru) легко сопрягается с любыми существующими информационными системами (например, локальной сетью жилого комплекса). Для ее установки и эксплуатации не требуется внесения каких-либо изменений в конструкцию здания, — сообщил корреспонденту CNews.ru Евгений Еремченко, сотрудник института Физики высоких энергий, г. Протвино (Московская обл.). — Фактически, единственное требование — хорошая видимость неба в зоне установки антенны (отсутствие преград для спутниковых сигналов). Конструкция построена на базе пассивного приемника и не станет источником дополнительного электромагнитного излучения».

Напомним, что современная геодезическая спутниковая аппаратура (профессиональные GPS-приемники) позволяет ежесекундно измерять положение объекта, причем с очень высокой точностью и надежностью, ранее недоступной. Если точность обычных одночастотных кодовых приемников, в изобилии представленных на рынке, составляет единицы метров, то у геодезических GPS-приемников она может достигать единиц миллиметров².

Фактически, современный GPS-приемник представляет собой координатный детектор, позволяющий точно отслеживать изменение положения самых различных объектов в пространстве. Это позволило, к примеру, использовать такие приемники в качестве датчиков системы предупреждения о землетрясениях, развернутой в штате Калифорния.

Вместе с тем, наглядная демонстрация состояния здания в режиме реального времени и накопленная информация о поведении конструкции открывают широкие возможности для технического осмотра зданий, в том числе удаленного, и позволяют выделить наиболее критичные факторы, а также контролировать усадку в режиме реального времени и т.д. Помимо этого, система может использоваться как носитель дополнительных услуг. К примеру, обеспечивать местные информационные комплексы (и не только их) высокоточным эталонным временем на основе вырабатываемого спутниковыми атомными часами эталонного сигнала.

Как работает GPS-мониторинг

GPS-мониторинг механического состояния зданий

Система контроля состояния зданий с помощью GPS-аппаратуры работает следующим образом. В определенной (контрольной) точке на крыше или куполе здания устанавливается стационарная антенна высокоточного GPS-приемника, непрерывно регистрирующего свое положение в пространстве с миллиметровой точностью (такая точность уже реализована в серийных приборах) и передающего текущие трехмерные координаты в компьютер по проводной или беспроводной связи. Таких точек на здании может быть несколько.

Координаты контрольной точки, вследствие колебаний здания, будут непрерывно изменяться, но — в некоторой известной области. Если смещение контрольной точки, вне зависимости от вызвавших ее причин, превысит опасный для этого здания порог, — подается сигнал тревоги. Пороговых уровней может быть несколько — соответственно, сигналы тревоги будут иметь несколько градаций. При этом факт деформации здания и ее величина регистрируются автономно и независимо от того, какая причина их вызвала — просадка или смещение грунта, разрушение элементов конструкции здания, внешнее воздействие, последствия пожара, террористический акт и т.д.

Информация о смещении контрольной точки передается в режиме реального времени через интернет или по другим сетям на удаленные терминалы, например, в квартиры жильцов, а также на пульт службы спасения. Контроль может осуществляться и иными инстанциями — например, независимыми организациями или государственными службами. При этом сравнение данных для нескольких зданий позволило бы предоставить будущим жильцам максимально полную информацию об уровне безопасности домовладения, причем, в наиболее понятном и доступном для восприятия виде.

Обширный рынок и лицензионный барьер

Широкое внедрение систем мониторинга технического состояния зданий с помощью GPS-приемников, как ожидается, придаст мощный импульс развитию емкого и перспективного для России рынка GPS-аппаратуры. Приобретение пользователями реального опыта работы со спутниковой геодезической аппаратурой (GPS-приемниками) откроет новые, не менее значимые и полезные области применения этих устройств.

Можно утверждать, что появление на рынке таких устройств станет новым стимулом для развития наземного сегмента отечественной ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковоя система), а также совершенствования национального законодательства в этой области³. Но самым главным итогом работы системы станут спасенные человеческие жизни.

Сергей Шалманов / CNews.ru

¹Источники «Новых Известий» (НИ) в МВД России утверждают, что еще за несколько часов до обрушения кровли посетители аквапарка жаловались персоналу на подозрительный треск. Об этом милиционерам рассказал мужчина, который сам слышал эти звуки около 14:00 в субботу. Испугавшись, он даже увел семью из «Трансвааля». По сведениям НИ, информация о жалобах посетителей прозвучала еще во вторник на закрытом совещании в МВД. Личность человека, рассказавшего милиционерам о подозрительном треске в конструкциях, сейчас держится в секрете. Как уточнил НИ источник в органах, мужчина привел свою семью в аквапарк в субботу днем. Сквозь шум воды и громкие крики веселящихся посетителей «Трансвааль парка» он расслышал странный скрежет, раздававшийся со стороны крыши. Обращения к сотрудникам комплекса не дали никакого результата, поэтому мужчина просто увел родных, испугавшись за их безопасность.

²Точность измерения базисных линий: 5 мм+ 0,5 ррм в статическом режиме; для длинных линий с увеличенным временем наблюдений 3 мм + 0,5 ррм.

³ Напомним, что сейчас в России существует проблема секретности пространственных данных, так называемая «проблема 30 метров».
Отечественное законодательство определяет точность отображения объектов на наших картах в 30 метров. Запрет на определение координат с точностью выше пресловутых 30 метров действует на всей территории России. В том числе запрещено (подлежит специальному лицензированию) применение GPS-приемников, точность указаний местоположения которых более 30 м.