Мостовики обсудили новинки отрасли в рамках форума «Дорожное строительство в России: мосты и мостовые сооружения»: от датчиков измерения усилий в вантовых подвесках до искусственного интеллекта и камер фиксации неисправностей на дорогах
На форуме «Дорожное строительство в России: мосты и искусственные сооружения» в Санкт-Петербурге во второй половине сентября специалисты мостостроения обсудили развитие цифровых технологий в отрасли. Подробнее – в материале «ДорИнфо».
«Помимо вопросов проектирования и строительства мостов и искусственных сооружений сегодня на новый уровень выходит тема развития цифровых технологий, искусственного интеллекта, внедрение различных датчиков и систем для обеспечения безопасности мостовых сооружений»
ПО для цифрового моделирования объектов
Так, на конференции была затронута тема цифрового моделирования объектов строительства и реконструкции. Результатами пилотного применения программного обеспечения технологии на участках дороги М-7 «Волга» поделился представитель ФКУ «Волго-Вятскуправтодор». Специалисты протестировали экосистему «Клевер», которую разрабатывали полтора года.
«После анализа информационной среды, которая визуализирует объекты, изначально созданные на бумаге в виде проектных решений, мы пришли к выводу, что информационная модель пока только красивая картинка, у которой нет возможности применения в стройке. Она не решает тех задач, которые перед нами сейчас стоят»
Так, из визуальной модели решили создать динамичную систему, которая будет обновляться по мере выполнения работ. Для начала специалисты собрали данные от всех участников строительного процесса: генподрядчиков, субподрядчиков, проектировщиков, которые вносят корректировки в документацию, и последней инстанции перед подписанием документации о выполненных работах – стройконтроля. В ближайшее время к процессу планируют подключить надзорные органы, ресурсодобывающие организации и финансовые компании. Полученные данные передавали в две биосистемы для наполнения 3D моделей объектов.
«Проект работает точно по алгоритму для достижения автоматизации процесса. Система не должна быть архивом, где просто добавляются и складируются данные. Иначе роль автоматизации сходит на нет»
Каждый объект строительства привязан к цифровой карте, участки обозначены собственными цветовыми значениями. При выборе участка формируется цифровой отчет (годовой, месячный или недельный) для визуализации рабочего процесса. Система позволяет изучить плановые и фактические показатели, просмотреть фото и видео с участка, а также непосредственно поработать с 3D макетом.
В системе можно составить график работ на каждый месяц и общий по всему контракту, согласовать его с заказчиком и еженедельно отслеживать сроки выполнения. Кроме того, в программе формируется отчет о выполненной работе. Готовый отчет будет состоять из информации о ходе создания рабочей документации, а также визуализации выполненных работ на 3D модели с добавлением хронологии строительства.
По словам докладчиков, с помощью технологии можно получать доступ к информации об этапах строительства, оперативно связываться со всеми участниками процесса, сопоставлять чертежи и проекты при возникновении вопросов. Из минусов выделили сложность использования технологии в отсутствии интернета на отдаленных участках строительства, а также отметили нецелесообразность информационной модели в некоторых случаях.
«При разработке мы также столкнулись с тем, что строительная отрасль достаточно консервативна, и процесс внедрения инноваций проходит достаточно затянуто. Многие не верят в результаты или относятся к ним скептически»
Начальник Управления научно-технических исследований, информационных технологий и хозяйственного обеспечения Федерального дорожного агентства Сергей Гошовец отметил, что для России это первый опыт создания собственного ПО для информационных моделей.
Датчики
Современные технологии также ориентированы на обеспечение безопасности участников дорожного движения. Для этого еще на этапе проекта закладываются решения о создании системы информирования о чрезвычайных ситуациях и состоянии объекта. Для этого, например, на вантовых мостах, используют датчики измерения усилий в вантовых подвесках. Разработку в этой сфере представил главный специалист ОАО «Институт Гипростроймост» Иван Чебыкин.
«На мосту в Нижнем Новгороде, построенном в 2017 году, наша компания использовала для мониторинга струнный датчик австрийского производства. Приборы приваривались к анкерному узлу в трех местах. Хочется сказать, что такая система имеет ряд очевидных недостатков. Во-первых, еще до сдачи моста половина датчиков вышла из строя. Во-вторых, прибор обладал низкой надежностью, а также нуждался в приварке к ванту, что снижало прочность несущих конструкций»»
В связи с выявленными проблемами при проектировании моста в створе Берегового проезда в Москве были предложены бесконтактные электромагнитные датчики. Разработанные приборы применяются в монострендовых конструкциях, цельных канатах или в преднапряженном бетоне. Приборы либо надеваются на напрягаемый элемент, либо располагаются в теле бетона. Аппаратно-контактный комплекс состоит из трех элементов – электромагнитная чувствительная головка, электромагнитный блок, посылающий импульсы и программное обеспечение, которое определяет работу блока. Для монострендовых конструкций используют датчик в виде тонкого цилиндра, который надевается непосредственно на стренд, для цельных канатов применятся цельный цилиндр, в который продевается весь вант.
«Преимущество технологии в бесконтактном измерении: мы можем установить датчик не нарушая оболочку конструкции. Измерительная головка не находится под нагрузкой, что повышает срок ее службы. А также при замене не требуется снятия нагрузки с несущего элемента, следовательно, нет необходимости останавливать движение на мосту. Кроме того, конструкция не чувствительна к механическим воздействиям и к агрессивной среде. И, что не менее важно, датчик можно установить на смонтированную конструкцию»
Разработка прошла сертифицированные и полевые испытания. Так, датчик опробован на мосту через реку Зея в городе Благовещенск. По словам специалиста, на объекте впервые возводилась надвижка сразу с вантами, которые определяли несущую способность конструкции на монтаже. Для правильного определения усилия вантов дополнительно были установлены электромагнитные датчики, показания которых сверяли с домкратами на различных стадиях.
Нейросети
На сегодняшний день внедрение нейросетей – одна из актуальных задач в сфере мостостроения. Ведомства, институты, а также частные компании активно исследуют область применения искусственного интеллекта: создают собственные приборы и программное обеспечение.
Например, в компании ООО «ОКБ Бурстройпроект» разработали Аппаратно-программный комплекс (АПК) «Подсистема управления состоянием автомобильных дорог», к которой подключили искусственный интеллект.
«Разработка предназначена для автоматизации функций управления состоянием автомобильных дорог, начиная от автоматического сбора информации о состоянии дорог с классификацией дефектов и заканчивая планированием проверок, ремонтных работ и контролем выполнения планов подрядными организациями»
Мобильный комплекс оснащен видеокамерами, датчиками состояния дорожного полотна, GPS приемником, блоком сбора и передачи данных на сервер, миникомпьютером и программным обеспечением с встроенной нейросетью. По словам докладчика, комплекс можно установить, как на маршрутный транспорт, так и на автомобили заказчика, рейсовые автобусы и т.д.
Исходными данными для ПО являются цифровые показатели ширины, протяженности дороги, расположение инфраструктурных элементов. Ввод данных осуществляет оператор программного комплекса через центр управления. Встроенная нейросеть способна определять поврежденные опоры, стертую дорожную разметку, сломанные бордюры, трещины, ямы и снежные валы. Дефекты классифицируются в соответствии с рекомендациями Росавтодора, ОДМ 218.11.004 2020 года.
Информация о состоянии дорожного полотна или мостовых сооружений передается через датчики в программу. Оператор в режиме реального времени отслеживает показатели на интерактивной карте. В случае возникновения нештатной ситуации в системе управления состояния автомобильных дорог формируется сигнал. Внутри программы можно сформировать план решения проблемы, штрафные санкции, а также обозначить виды проведенных работ.
Похожую технологию разработали в компании ООО «Софтлоджик Рус».
«Наша система автоматически фиксирует отклонения в состоянии объектов дорожной инфраструктуры и прилегающих территорий, а также формирует базу для аналитики и оперативного принятия решений»
Систему можно разместить внутри автомобиля. Камеры крепятся в салоне, под зеркалом заднего вида, в зоне работы стеклоочистителей для полноценного обзора. GNSS антенна фиксируется на поверхности приборной панели или на задней полке. Две LTE антенны размещаются на лобовом или заднем стекле. Блок управления подключается к бортовой сети автомобиля. Прибор фиксирует данные с помощью фото, а нейросеть обрабатывает их, отмечая дефекты. Затем ИИ добавляет геометку, дату и отправляет в систему облачного хранения. Фотографии просматриваются на интерактивной карте или списком.
Согласно докладам, системы с встроенной нейросетью позволяют в реальном времени определять проблемы на участке и исключать из процесса фактор человеческой ошибки. Однако специалисты отметили, что замечали некоторые проблемы в работе с нейросетью.
«Мы не достигли больших успехов. Фотосъемка состояния дороги, постоянная видеосъемка, а также лазерное сканирование занимает много времени. Но самое сложное – обучить нейросеть нормально воспринимать информацию. Например, научить ИИ отличать тень барьерного ограждения от колейности или тень дерева от трещины удается с трудом»
Участники конференции согласились с тем, что процесс внедрения инновационных решений может быть болезненным, однако он необратим.
«Важно не забывать, что в части внедрения новых технологий в дорожном строительстве мы только в начале пути. Интеграция технологий – это одно, а дальнейшее обслуживание и содержание систем и комплексов – совсем другое. Уже сегодня мы видим, как действительно эффективные решения не функционируют должным образом, так как на местах нет подготовленных сотрудников»
