Безопасность мостов, зданий и других ответственных сооружений в России все чаще зависит не только от качества строительства, но и от непрерывного цифрового контроля. Высокоточный мониторинг, способный фиксировать смещения в миллиметры, перестал быть экзотикой и становится стандартом для предотвращения аварий и управления жизненным циклом инфраструктуры.
О том, как российские технологии позволяют в режиме 24/7 следить за «здоровьем» объектов в условиях морозов, сдвигов грунта и повышенных нагрузок, рассказывает Сергей Лебедев, генеральный директор компании «Ориент Системс».
Актуальность высокоточного мониторинга сегодня
Проблема стареющей инфраструктуры в России сегодня критична. По данным Росавтодора, из примерно 35 тысяч мостовых сооружений в стране около 4 тысяч находятся в аварийном и предаварийном состоянии. Параллельно государство наращивает объемы ремонта и реконструкции мостов в рамках нацпроектов, что говорит о признании проблемы системной и масштабной. Минтранс, например, сообщал о планах на 2025 год по ремонту и реконструкции сотен искусственных сооружений.
Высокоточный мониторинг уже перешел из категории «инновации» в разряд «необходимость». Он дает то, чего не дает периодический осмотр — раннее предупреждение и контроль динамики изменений. Для мостов мониторинг как отдельная дисциплина прямо закреплен в нормативной базе — например, в своде правил по мониторингу технического состояния.
Принцип работы системы: от метров к миллиметрам
Многие спрашивают, как система на базе ГНСС может отследить смещение на несколько миллиметров, если навигация в смартфоне ошибается на метры. Объясняю просто: смартфон использует кодовые навигационные измерения, которых достаточно для бытовых задач, но не для инженерных.
В мониторинге применяется высокоточное позиционирование — это иной класс технологий. Ключевое отличие — в типе измерений. Бытовые устройства используют кодовые измерения с точностью до метров. Наша система работает с фазовыми измерениями сигнала, что принципиально позволяет достигать точности до миллиметров. Специальные алгоритмы компенсируют атмосферные помехи и другие искажения, сохраняя эту точность в реальных условиях.
Адаптация к российским условиям
Российский климат с его морозами, перепадами температур и сложной географией безусловно требует особого подхода. Мы сталкиваемся с обледенением, сильным ветром, локальными помехами и труднодоступными объектами. Поэтому в наших проектах ключевое значение имеют несколько факторов:
- всепогодное исполнение оборудования, надежная защита корпусов и разъемов, стабильное питание и связь;
- правильная антенно-фидерная часть с защитой от влаги и обледенения;
- температурная стабильность узлов и учет температурных влияний в математической модели данных, что критично именно для достижения миллиметровой точности.
Мы проектируем решения для непрерывного мониторинга 24/7 с возможностью масштабирования под протяженные объекты и с упором на долгую работу без постоянного присутствия обслуживающего персонала на объекте.
Технологическое ядро: связка «железа» и алгоритмов
Достижение миллиметровой точности — всегда связка трех компонентов: аппаратной части, алгоритмов обработки и грамотного проектирования установки системы.
С аппаратной стороны критически важны высококлассный приемник и ГНСС-антенна. У нас есть линейки оборудования, которые изначально созданы для задач мониторинга. Однако без интеллектуальной обработки данных миллиметров не добиться. Здесь необходимы сложная фильтрация, контроль качества решений, моделирование шумов, учет многолучевости — когда сигнал отражается от металла и бетона, а также правильная геодезическая схема с опорными пунктами и базовыми станциями. Это стандартный, но высокотехнологичный подход в GNSS-мониторинге.
Комплексный подход: не только ГНСС
ГНСС-приемники прекрасно фиксируют смещения в пространстве, но инженерная картина состояния объекта гораздо шире. Поэтому в типовой комплекс мы интегрируем дополнительные датчики:
- инклинометры для контроля крена опор и элементов;
- тензодатчики для измерения деформаций металла или бетона;
- трещиномеры и датчики раскрытия швов;
- акселерометры для анализа вибраций, что особенно важно для мостов и высотных зданий;
- метеостанции для отслеживания температуры, ветра и влажности, что является обязательным контекстом для правильной интерпретации данных.
Такой комплексный подход полностью соответствует логике стационарных систем мониторинга, описанной в ГОСТ 32019.
От данных — к решениям и цифровым двойникам
Наша задача — превратить поток сырых измерений с датчиков в понятную и полезную для инженера информацию: тренды, пороговые значения, события, отчеты и своевременные уведомления. Здесь можно выделить два уровня работы с данными.
Первый — эксплуатационный мониторинг. Это контроль за превышением допустимых смещений, ускорений, наклонов с ведением журнала всех значимых событий.
Второй, более глубокий уровень — модельный. Он подразумевает связку данных мониторинга с расчетной моделью объекта, например конечно-элементной, и сценарное моделирование поведения конструкции при различных нагрузках.
Полноценный «цифровой двойник» чаще всего появляется там, где у заказчика уже есть детальные расчетные модели и требования к прогнозу поведения конструкции. В этом случае система мониторинга становится источником «факта» для постоянной калибровки и уточнения этой модели.
Конкурентные преимущества российских решений
В текущих реалиях я выделяю три ключевых преимущества наших отечественных систем. Первое — полная независимость поставок и сервисного контура, что минимизирует риски, связанные с санкциями и логистикой.
Второе — возможность глубокой кастомизации под российские нормативы, под специфику конкретного объекта и под индивидуальные требования заказчика, включая форматы отчетности и интеграции с другими системами.
Третье — скорость внедрения и внесения доработок, потому что вся разработка и производство находятся здесь, в России. Как российский производитель, мы делаем акцент на создании решений, которые можно масштабировать под любой объект без оглядки на внешние ограничения.
Как внедряется система на реальном объекте
Типичный проект оснащения крупного моста системой мониторинга проходит в несколько этапов.
Все начинается с обследования и формирования технического задания: определяем, что именно нужно контролировать — опоры, пролеты, деформационные швы, выбираем режимы работы.
Затем создается проект размещения оборудования: точки установки ГНСС-приемников на ключевых элементах, места для наклономеров, тензодатчиков, метеостанций. Количество датчиков зависит от схемы моста и поставленных задач, на крупном объекте это могут быть десятки точек.
Следующий этап — монтаж и пусконаладка: установка креплений, защита оборудования, организация питания и связи через сотовые сети, радиоканал или проводные сети.
Данные с датчиков в реальном времени поступают на сервер заказчика или в защищенное облако, а затем отображаются в специализированном интерфейсе мониторинга, формируя отчеты и уведомления.
Завершает процесс разработка регламента: установка пороговых значений, назначение ответственных и определение процедур реагирования на события. Системы непрерывного мониторинга мостов как класс устройств сегодня подробно описываются в профильных методических документах дорожной отрасли.
Как работает реагирование на угрозы
В мониторинге ключевое значение имеет не «сенсационное» обнаружение катастрофы, а ранний сигнал, основанный на анализе трендов.
Типовой сценарий выглядит так. Система фиксирует не разовый всплеск, а устойчивое отклонение показателей от базовой линии, причем это подтверждается данными с нескольких типов датчиков. При достижении определенных порогов срабатывает предупреждение, а затем — сигнал тревоги.
На основе этих данных заказчик запускает внеплановый осмотр объекта, принимает решение об ограничении нагрузки или движения и при необходимости организует локальный ремонт. Важно, что современная нормативная база по мониторингу как раз и строится вокруг четкого регламента, порогов и планов действий.
Экономический эффект от внедрения
Экономический эффект от систем высокоточного мониторинга носит двойной характер.
С одной стороны, это прямое снижение риска аварийных ситуаций и, как следствие, колоссальных внеплановых затрат на ликвидацию их последствий.
С другой — оптимизация расходов на плановое обслуживание. Ремонт и усиление конструкций выполняются не «по календарю» и не «на глазок», а по фактическому состоянию и динамике изменений, что позволяет более рационально распределять бюджет.
Кроме того, система ускоряет принятие решений, потому что у эксплуатанта появляется не субъективная оценка, а объективная цифровая история измерений, привязанная к нормативам.
Перспективные направления для мониторинга
В ближайшие годы в России будет расти спрос на системы мониторинга для различных типов объектов. В первую очередь, это мосты и путепроводы на загруженных трассах и в крупных городах. Во-вторых, высотные и уникальные сооружения, особенно в регионах со сложной геологической обстановкой.
Отдельным важным направлением видятся объекты в зоне вечной мерзлоты, где деформации оснований становятся серьезным самостоятельным риском.
Также актуальным остается мониторинг дамб, набережных, подпорных стен. И, конечно, исторические объекты, где важно «ничего не трогать», но при этом постоянно контролировать деформации для их сохранности.
Поддержка на государственном уровне
Тема безопасности инфраструктуры сегодня четко присутствует в государственной повестке. Это видно по двум основным признакам.
Во-первых, уже сформирована и действует необходимая нормативная база — своды правил и ГОСТы, регламентирующие мониторинг мостов и уникальных сооружений.
Во-вторых, реализуются масштабные государственные программы ремонта и приведения инфраструктурных объектов в нормативное состояние. В рамках этих программ мониторинг закономерно становится неотъемлемой частью жизненного цикла, особенно для объектов критической инфраструктуры.
Главный аргумент для руководителей
Если бы у меня была возможность обратиться ко всем руководителям инфраструктурных объектов в России, мой главный аргумент был бы прост: высокоточный мониторинг дает вам самое ценное — время.
Время, чтобы заметить проблему на уровне миллиметров и первых опасных трендов, когда решение кратно дешевле и безопаснее, чем ликвидация последствий.
И второй, не менее важный момент: такая система дисциплинирует весь процесс эксплуатации. У вас появляется единая объективная и непрерывная картина состояния объекта, привязанная к нормативам и регламентам. Это основа управляемой, прогнозируемой безопасности, а не «героических» действий после того, как что-то произошло.
