Інформаційно-вимірювальна система контролю безпеки робіт по попередженню аварій - Автореферат

Виділимо окрему групу протяжних обєктів, і конкретно мости, будівельні споруди та транспортні комунікації, на яких особливо важливо виконувати всі правила охорони праці та стежити за геометрією цього обєкта, тому що її зміна може викликати аварії та нещасні випадки. Оскільки інформація про теперішній стан споруд відсутня, виникає необхідність забезпечення безпечних умов працюючих на обєкті людей та попередження аварій на транспортних комунікаціях, забезпечення високої точності вимірів, безперервного контролю параметрів обєктів і систем, оперативного виконування обробки результатів і автоматичної реєстрації їх в реальному масштабі часу. Розробка моделей роботи вимірювального комплексу для створення безпечних умов праці, особливостей побудови оптоелектронних скануючих систем та алгоритмізація процесів обробки значень даних, що реєструються, у таких системах життєзабезпечення на робочих місцях та попередження аварій. Практичне значення одержаних результатів роботи полягає в тому, що розроблена система може бути використана при проектуванні приладів контролю безпеки робіт і попередження аварій прямолінійних обєктів (контроль транспортних комунікацій, мостів, вертикальних і горизонтальних поверхонь та обладнання у будівництві та ін.) і геометрії протяжних обєктів (контроль трубопроводів, нафтопроводів, тунелів), при цифровому картографуванні місцевості (сейсмічно небезпечні території, ділянки, забруднені радіацією, важко доступні поверхні при дослідженні інших планет і ін.), при рішенні задач навігації. Створена система може використовуватися як для роботи і досліджень в умовах стаціонарних пунктів автоматичного контролю, так і в складі мобільного комплексу, реєстрації інформації і формування банку геометричних даних протяжних обєктів з метою попередження аварій та створення безпечних умов праці.Проведено аналіз існуючих засобів та методів, які можуть використовуватись для контролю геометричних параметрів та безпеки робіт і попередження аварій, тобто в вимірюванні, реєстрації та розрахунку координат точок, які відповідають конфігурації обєкту (профілю цього обєкту), та слідкування за його подальшим станом з метою попередження руйнуваннь та аварій. Зроблено висновок, що ці методи дозволяють забезпечити високу точність, але їхні недоліки можна обєднати умовно в одну загальну групу - непридатність для роботи в мобільних контрольних комплексах, що уніфікуються для рішення принципово різноманітних задач контролю безпеки робіт і системи життєзабезпечення робочого місця. При цьому вирази (3) і (4) можуть змінитися, але суть методу - визначення координат обєкту для створення безпечних умов праці і попередження аварій - не змінюється: для виміру кута і відстані необхідно дві швидкості сканування. На підставі теоретичних досліджень розроблено нову методику контролю геометричних параметрів протяжних обєктів з метою попередження аварій в динаміці виробничого процесу та екстремальних ситуацій на робочих місцях, в якій використовуються лазери та коліматори в сукупності з цифровими методами вимірювання часу, заснованими на принципі збігу імпульсів, що забезпечує похибку вимірювань, що відповідає фазовим дальномірам, а похибку висот реперів - на рівні сучасних нівелірів. Цифрові еквіваленти кутів утворюються прямим заповненням квантуючими імпульсами часових інтервалів між стартовим імпульсом, що формується усередині самої системи, і стоповими імпульсами, отриманими в результаті відбиття.Розроблено математичну модель нового методу безперервного контролю життєзабезпечення робочих місць і попередження аварій в динаміці робочих процесів на основі використання оптоелектронного вимірювального комплексу та цифрової часово-імпульсної обробки даних. Вперше запропоновано модель скануючої системи, на якій базується наведений алгоритм обробки даних, отриманих у ході аналого-цифрового перетворення кутів у пропорційні до них цифрові коди, що дозволяє проводити оцінку безпеки у комплексі діючих факторів на робочому місці. Науково обгрунтовано математичний апарат, що дозволяє перейти до якісно нового підходу, який спрямований на забезпечення постійної підтримки життєзабезпечення на робочому місці. Розроблено математичну модель системи контролю життєзабезпечення робочого місця і попередження аварій, що оцінює похибки при створенні різних оптоелектронних скануючих систем.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Розроблено математичну модель нового методу безперервного контролю життєзабезпечення робочих місць і попередження аварій в динаміці робочих процесів на основі використання оптоелектронного вимірювального комплексу та цифрової часово-імпульсної обробки даних. Вперше запропоновано модель скануючої системи, на якій базується наведений алгоритм обробки даних, отриманих у ході аналого-цифрового перетворення кутів у пропорційні до них цифрові коди, що дозволяє проводити оцінку безпеки у комплексі діючих факторів на робочому місці.

2. Науково обгрунтовано математичний апарат, що дозволяє перейти до якісно нового підходу, який спрямований на забезпечення постійної підтримки життєзабезпечення на робочому місці. Максимальна відстань між скануючою апертурою і випромінюючими маяками небезпечних ділянок склала Rmax = 104 м = 10 км. Швидкодія системи залежить від швидкості обертання w і становить 50...1000 вимірів у секунду. Встановлено середньоквадратичне значення похибки виділення часових інтервалів при створенні безпечних умов праці на виробничих ділянках, що склало ?? = 8,72*10-8 с, тобто 11,3".

3. Розроблено математичну модель системи контролю життєзабезпечення робочого місця і попередження аварій, що оцінює похибки при створенні різних оптоелектронних скануючих систем. Середньоквадратична похибка визначення відхилення контрольованої точки, оцінюючої безпеку умов праці, оптоелектронною скануючою системою склала 7,22 мм для одиничного виміру точки, віддаленої від системи на 100 м. Доведено, що похибка визначення безпеки умов праці на протяжних обєктах не залежить від установки оптоелектронної скануючої системи. Наведено рекомендації з ефективного використання системи життєзабезпечення робочого місця для вирішення прикладних задач з попередження аварій на різних обєктах. Показано реальні приклади роботи оптоелектронної скануючої системи з контролю геометричних параметрів транспортних комунікацій для створення безпечних умов праці і попередження аварій.

4. Експериментальними дослідженнями встановлені оптимальні режими контролю умов праці на робочому місці за критерієм мінімуму сумарної похибки результатів вимірювань. Встановлено основні фактори, що впливають на розмір похибки від теплового дрейфу частоти шкали квантування та похибки від розсіювання скануючого променя в атмосфері при різних кліматичних умовах і часі обробки сигналу.

5. Науково обґрунтовано необхідність застосування розробленої системи контролю життєзабезпечення робочих місць і попередження на них аварій, яка використовується для визначення геометрії протяжних обєктів транспортних комунікацій, контролю протяжних обєктів будівельних споруд та обладнання, цифрового картографування місцевості, навігації транспортних засобів, а також у створенні апаратної реалізації засобів підвищення перешкодостійкості оптоелектронної скануючої системи до впливу середовища та до факторів нестабільності її складових компонентів.

1. Контроль протяженных объектов по предупреждению аварий: (Монография) / А.В. Бажинов, И.А. Бабенко; Харьк. нац. авто-дор. универ. - Харьков, 2007. - 165 с.

2. Тырса В.Е., Бабенко И.А. Контроль геометрии мостов и протяженных сооружений оптическими сканирующими системами // Автошляховик України. - Киев, 1996. - № 3. - С. 47 - 48.

Здобувачем запропоновано принцип дії та конструкцію оптичної скануючої системи, отримано формули, виконано розрахунки і сформульовано основні висновки.

3. Бабенко И.А. Оптическая сканирующая апертура для контроля прямолинейности протяженных объектов // Вестник ХГАДТУ. - Харьков: ХГАДТУ, 1997. - № 5. - С. 61 - 63.

4. Бабенко И.А. Захарнев Е.А. О выборе технических средств для автоматического мониторинга деформируемых и оползневых участков дорог // Вестник ХГАДТУ. - Харьков: ХГАДТУ, 1999. - № 9. - С. 85 - 88.

Здобувачем обґрунтовано методику, запропоновано конструкцію скануючої апертури, виконано розрахунки та описано використання системи.

5. Бабенко И.А. Оценка погрешностей мониторинга специальной оптической системы для измерения геометрических характеристик протяженных объектов // "Інформаційні керуючі системи на залізничному транспорті". - Харьков: ХГАЖДТ, 1999. - № 3. - С. 77 - 79

6. Бабенко И.А. Применение оптоэлектронных сканирующих систем для навигации автотранспортных средств // "Автомобильный транспорт". - Харьков: ХГАДТУ. - 1999. - № 2. - С. 80 - 82.

7. Бабенко И.А. Анализ погрешностей измерения профиля при помощи оптоэлектронной сканирующей системы // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2005. - № 28. - С. 81 - 84.

8. Бабенко И.А. Использование автоматической сканирующей системы для решения практических задач // Технические и экономические перспективы развития автотранспортного комплекса и дорожного строительства. Материалы международной научно-технической конференции. Украина, Харьков, Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2005. - № 29. - С. 24 - 28.

9. Бабенко И.А. Лазерная сканирующая система автоматизации геодезического контроля геометрии мостов и протяженных сооружений // Тезисы докладов 1-го Международного молодежного форума "Электроника и молодежь в ХХІ веке". - Харьков: ХГТУРЭ, 1997. - С. 100.

10. Бабенко И.А. Применение оптических сканирующих систем для автоматизации геодезического контроля деформаций протяженных объектов // Сборник трудов международной научно-технической конференции "Метрология в электронике". - Харьков: ГНПО "Метрология", Т. 2. 1997. - С. 158 - 160.

11. Алексеев О.П., Бабенко И.А. Терминологические проблемы определения мониторинга транспортных коммуникаций // Сборник трудов научно-методической конференции "Эргономика на автомобильном транспорте". - Харьков, ХГАДТУ, 1997. - С. 78 - 79.

Здобувачем сформульовано основні терміни: моніторингу, моніторингу транспортних комунікацій, протяжних обєктів, стану протяжних обєктів та інших.