Сотрудники ИРНИТУ разрабатывают высокоточный инклинометр

Инклинометриспользуется для контроля подземных cдвижений и деформаций.

Прибор может обеспечить быстрое измерение углов наклона любого объекта (техники, конструкции зданий и сооружений - небоскребы, мосты, нефтяные вышки и др.). Измерительные системы устанавливаются, когда требуется постоянный мониторинг в целях строительства или контроля безопасности.

Высокоточный инклинометр  разрабатывает Центр маркшейдерских и геодезических инноваций ИРНИТУ. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) проводятся в рамках проекта «Совершенствование методов инженерно-геодезических изысканий для строительства «цифровых предприятий» на основе BIM/ТИМ технологий» по Программе «Приоритет 2030».

Инициатором создания инклинометра является доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии Семен Гриднев, который ранее сконструировал автоматизированную станцию для профилирования вертикальных шахтных стволов «ЛИС-1». Оборудование вошло в каталог биржи импортозамещения - онлайн-сервиса, запущенного Минпромторгом России и электронной торговой площадкой Группы Газпромбанка. Первую станцию, собранную иркутским политеховцем, приобрела компания «АлГеоРитм» из Казахстана.

Семен Гриднев рассказал, что изначально станция «ЛИС-1» оснащалась китайским инклинометром. Преподаватель дал техническое задание своим аспирантам Алине Гусевой и Ярославу Малмыгину спроектировать для измерительного прибора собственную печатную плату. Молодые инженеры-проектировщики являются выпускниками Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР).

«Китайские платы стоят дорого, к тому же, всегда существует риски, связанные со сроками поставки. Мы научились проектировать и программировать недорогие печатные платы, не только не уступающие китайским аналогам, но и опередили их по возможностям – мощности и точности. Нам удалось добиться очень высокой точности измерения - 0, 001 градус.

Создано два типа устройств - инклинометр, которым будем оснащать наши станции «ЛИС-1», и более функциональная плата, которая имеет мощный микроконтроллер, микро CD-карту и другие элементы электроники, выполняющие определённые задачи. Именно она станет основой разрабатываемого нами автономного прибора, который на магните можно поставить на любую конструкцию.

Инклинометр будет записывать данные на карту памяти, либо сразу отправлять информацию по Wi-Fi. Главное преимущество компактного прибора заключается в его автономности – предусмотрен небольшой аккумулятор, планируется солнечная батарея.

Цена инклинометра не превысит 60 тысяч рублей, в отличие от существующих сегодня на российском рынке приборов стоимостью 300 тысяч рублей», - сообщил Семен Гриднев.

Как подчеркивает разработчик, «фишка» в том, что инклинометры, генерирующие большее количество данных, чем другие типы датчиков, могут соединяться в одну сеть. Это позволяет, например, установить на здание или мост 20 приборов, информация с которых будет отображаться онлайн, сигнализируя о критических изменениях.

Иркутские политеховцы считают перспективным использовать датчики для наблюдений за деформациями нефтяного хозяйства, поскольку на месторождениях Иркутской области много заводов по подготовке нефти. Сложные системы коммуникации нуждаются в постоянном наблюдении из-за высокой вероятности просадки или поднятия поверхности.

Также система инклинометров способна заменить традиционные способы измерений, которые по маркшейдерским инструкциям регулярно проводятся на горнодобывающих предприятиях. Зная точное расстояние между датчиками и учитывая отклонение от вертикали, можно высчитать вертикальные деформации до миллиметра.

«В том, что мы достигли определенных результатов, большая заслуга аспирантов Алины Гусевой и Ярослава Малмыгина. Исследовательская работа продолжается. Сейчас дорабатываем программное обеспечение, тестируем разные режимы. Есть идеи по проведению вычислений, так как они могут быть не просто линейными. Если мы на какой-то площади поставим несколько своих приборов, то сможем определять изменения поведения поверхности в 3D (прогибы фермы моста, поднятие грунта и др.). В совокупности система датчиков и ПО смогут создавать трехмерную модель деформаций в реальном времени.

Оснащение инклинометра системой ГЛОНАСС даст возможность наблюдать за координатами.

Кроме того, наш прибор обладает такой чувствительностью, что может работать как сейсмодатчик – это также актуально для нашего сейсмоактивного региона», - пояснил Семен-Гриднев.

Сотрудники Центра маркшейдерских и геодезических инноваций ИРНИТУ намерены в 2023 году собрать несколько пилотных инклинометров и протестировать их на конкретных объектах, чтобы подтвердить точность расчетов. Результаты НИОКР будут отражены в научных публикациях, планируется заявка в Роспатент.

«Наша цель - запустить серийное производство инклинометров. Мы рассматриваем возможность изготавливать измерительные приборы совместно с новосибирскими коллегами», - подчеркнул Семен Гриднев.

В планах Центра маркшейдерских и геодезических инноваций разработать лазерные дальномеры, испытать на производстве созданную автоматизированную систему маркшейдерского учета объёмов сырья в крытых складах. Также политеховцы активно продвигают на горнодобывающих предприятиях использование профилировочной станции «ЛИС», включая ее взрывобезопасный вариант, не имеющий аналогов.