научная статья по теме АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС»

Геоинформатика

Жигалов К.Ю., кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС

Статья посвящена использованию ГИС для целей использования в качестве системы мониторинга и управления строительных процессов. Основное внимание уделяется вопросам оптимизации ядра и графического контента геоинформационной системы для наибольшей эффективности работы. Достаточно большое внимание уделено объединению современных средств сбора, передачи и обработки информации с целью интеграции в ГИС. В результате применения описанной методики при построении ГИС ее будет возможно использовать в качестве основной системы для мониторинга и управления в строительстве площадных объектов. Кроме того, в статье затрагивается вопрос использования готовых графических движков из мира производства игр, что позволит существенно сэкономить ресурсы при производстве нового программного продукта.

Ключевые слова: ГИС, мониторинг строительства, управление строительством, ГИС для мониторинга.

CONTROL AND MONITORING SYSTEMS AUTOMATION OF CINSTRUCTION

PROCESSES WITH THE GIS USE

Article is devoted for usage of GIS for purposes of use as a system of control and monitoring of construction processes. The main attention is paid for the questions of geoinformation system kernel and graphic content optimization for the greatest overall performance. Rather much attention is paid to association of modern means of collecting, transfer and information processing for the purpose of integration into GIS. As a application result of the described technique, during programming GIS it can be possible to use it as a main system for monitoring and management in building of vulgar objects. Beside, article looks for the kernel time programming optimization by using some decisions from game industry.

Keywords: GIS, construction monitoring, management of construction, GIS for monitoring.

Качество проведения работ напрямую зависит от своевременного выявления допущенных отклонений от проекта используемой технологии. Для решения данной задачи нам необходим своевременный и быстрый мониторинг. В настоящий момент он производится разнообразными инструментальными средствами, работающими как в ручном, так и в автоматизированном режиме (сбор информации производится автоматизированно, а обработка данных осуществляется оператором в ручном режиме). Такой подход хоть и уменьшает время мониторинга, но не сильно, что в свою очередь, замедляет процесс строительства, т. к. между этапами производства работ появляются существенные временные промежутки, связанные с обработкой контрольной информации.

Кроме того, при применении технологий автоматизации процессов управления техникой и механизмами на строительных объектах, процесс получения данных мониторинга в ручном режиме применить нельзя применить т. к. система управления должна получать и обрабатывать данные в режиме реального времени. Тут встает вопрос не только автоматизации процессов мониторинга, но, и налаживания проведения этого процесса в реальном времени и в одной информационно-управляющей среде с системами управления.

Озвученные выше вопросы существенно замедляют процессы развития систем автоматизированного управления на строительных обьектах. Решением может служить использование геоинформационних систем (ГИС). Геоинформационная система позволит:

• собирать информацию;

• обрабатывать информацию;

• отображать информацию;

• хранить информацию;

• принимать управленческие решения.

С решением вопросов сбора, хранения и обработки в той ли иной мере может справится любая современная ГИС. Тем не менее, современные ГИС не имеют модулей принятия решений. Что делает их прямое использование затруднительным. Следует отметить, что строение ядер современных ГИС является клиентно ориентированным (система устанавливается на одном персональном компьютере и работа с одним проектом с нескольких компьютеров в режиме реального времени невозможна). Для корректной работы ГИС в системах автоматизированного управления необходимо менять принцип работы ядра ПО. Ядро должно быть построено по принципу клиент-серверного приложения [1,4]. В таком случае, основная система будет расположена на сервере, а клиенты могут подключаться по локальной или глобальной сети и производить изменения в режиме реального времени. Клиентами можно считать:

- системы сбора информации для мониторинга;

- системы сбора информации для управления;

- индивидуальные системы управления техникой;

- рабочие станции обслуживающего персонала.

- За сервером, в реальном времени, закрепляются задачи:

- обобщение всей полученной от клиентов информации;

- размещение ее на рабочей основе;

- обеспечение доступа к рабочей основе;

- обеспечение возможности одновременной обработки информации;

- принятие управленчиских решений, согласно заложенных алгоритмов.

- Проведение обновлений основных баз данных ГИС;

- хранение информации.

Такая компоновка ядра ГИС была впервые реализована в программном продукте ТАЛ-КА-ГИС, разработки ИПУ РАН. Первые тестирования системы показали ее полную работоспособность в реальных условиях, повышение эффективности процедур обработки данных и принятий решений.

Применение ГИС для автоматизированного мониторинга. В системах мониторинга применяется следующее оборудование:

- лазерный сканер;

- ОРБ/ГЛОНАСС приемник;

- компьютер управления сканером;

- системы передачи данных (роутер, антены).

До начала производства строительных работ на обьекте для размещения оборудования выбираются места под площадки. Далее оно компануется в рабочие станции и обьединятется в одну сеть[2]. В качестве основной управляющей системы используется сервер с установленной на нем ГИС. Сервер размещаетя в головном ЦОД обьекта. На сервер устанавливается программный комплекс «Талка-ГИС» разработки ИПУ РАН. Далее, используя функции данного ПО, подготавливается опорная (эталонная) подложка. Для подготовки подложки могут быть использованы следующие материалы:

- цифровая модель рельефа;

- данные АФС;

- данные космической съемки;

- векторные и растровые планы.

Эти данные могут использоваться как совместно, так и по отдельности друг от друга. После загрузки эталонных данных их необходимо сориентировать по геопространственным координатам. Для выполнения задачи обычно используются опорные точки на местности, эти точки должны присутствовать и быть хорошо различимы как на местности, так и на подготавливающихся материалах. На местности определение координат опорных точек производится путем измерений с помощью GPS/ГЛОНАСС приемников. Далее эти координаты сопоставляются с опорными точками на материале в ПО. Пересчет всего материала производится программным комплексом в автоматическом режиме. По завершении пересчета наш материал готов для дальнейшей работы [3,5].

Для корректной работы всех станций мониторинга. Выходные данные необходимо «привязать» к общей геопространственной системе координат. Каждая станция привязывается отдельно. Для этого производится сканирование один раз. Полученные данные передаются в основную ГИС. Далее находятся характерные точки рельефа, имеющиеся на геоподоснове в ГИС и на данных, полученных с лазерного сканера. Оператор их сопоставляет вручную и нажимает кнопку пересчитать. ГИС запоминает параметры и далее производит пересчет в автоматическом режиме.

Следует отметить, что данный метод не подходит в пустынных и прочих местностях с отсуствующими характерными точками рельефа. В этом случае применяется другой метод. Сначала приемником GPS/ГЛОНАСС определяются геопространственные данные всех станций мониторинга. Координаты данных точек переносятся в основную ГИС. Далее со сканеров производится сканирование. Учитывая, что станции мониторинга находятся в зоне досягаемости измерительной системы лазерного сканера, данные о них будут в облаке точек друг друга. Воспользовавшись этим фактом, оператор загружает данные со сканирующих систем поочередно в ГИС и сопоставляет центр отображения GPS/ГЛОНАСС приемника в облаке точек с имеющейся точной с геопространственными координатами, полученными с этого приемника. Таким образом, данные будут геопозиционированны в ГИС.

Для проведения автоматизированного мониторинга нам необходимо подготовить в ГИС эталонные слои, соответствующие каждому этапу строительных работ. Данные слои могут быть подготовлены с помошью векторизации проектной документации или, с помощью встроенного в ПО функционала по автоматизированному проектированию по СНИП.

При завершении каждого строительного этапа на обьекте оператор запускает процедуру сканирования и облака точек, предварительно отфильтрованые компьютерами на станциях от избыточных и ошибочных наддых передаются в основную ГИС. Тут проводится процедура автоматизированного геопозиционирования и сравнения с эталонной моделью, соответствующей данному этапу.

- В случае совпадения по всему участку система выводит сообщение «Отклонений не найдено».

- В случае откланений на каком-либо участке ГИС выводит сообщение «имеются отклонения» и отображает облако точек, соответствующее участку отклонений красным цветом. Для удобства просмотра и повешения производительности системы, точки, соответствующие норме убираются из отображения автоматически. Далее оператор может просмотреть более подробно участок, не соответствующий эталонной модели, произвести измерения и принять решение о дальнейших действиях.

Применение ГИС для автоматизированного управления. Системы автоматизированного управления достаточно сложны как в строении, так и в реализации. Онис стостоят из:

- компьютеры и механизмы управления обьектом;

- средства сбора информации;

- средства принятия управленческих решений (ГИС);

- средства передачи информации;

- станция оператора.

Все описанные выше составляющие обьединениы в одну общую ГИС. Оператор выполняет функции контроля за работой механихмов и машин. Все данные отображаются на подложке, подготовленной по методике описанной выше. Д

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»