vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2020-47-3-60-70vdgtu-842Research ArticleИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕCOMPUTER SCIENCE, COMPUTER ENGINEERING AND MANAGEMENTПрограммное обеспечение системы наблюдений за состоянием объектов инфраструктурыSoftware for monitoring the state of infrastructure facilitiesГураД. А.GuraD. A.

Гура Дмитрий Андреевич - кандидат технических наук, доцент, кафедра кадастра и геоинженерии.350072, Краснодар, ул. Московская, д. 2.

Dmitry A. Gura - Cand. Sci. (Technical), Assoc. Prof., Department of Cadastre and Geoengineering.2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072.

gda-kuban@mail.ruКирюниковаН. М.KiryunikovaN. M.

Кирюникова Надежда Максимовна - студентка, кафедра кадастра и геоинженерии.350072, Краснодар, ул. Московская, д. 2.

Nadezhda M. Kiryunikova - Student, Department of Cadastre and Geoengineering.2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072.

kiryunikovaa2001@yandex.ruЛесоваяЭ. Д.LesovayaE. D.

Лесовая Элина Дмитриевна - студентка кафедра кадастра и геоинженерии.350072, Краснодар, ул. Московская, д. 2.

Elina D. Lesovaya - Student, Department of Cadastre and Geoengineering.2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072.

elyaaa_l29102000@mail.ruХуштН. И.HushtN. I.

Хушт Нафсет Инвербиевна - магистрант, кафедра кадастра и геоинженерии.350072, Краснодар, ул. Московская, д. 2.

Nafset I. Khusht - Master Student, Department of Cadastre and Geoengineering.2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072.

nafset-khusht@yandex.ruПавлюковаА. П.PavlyukovaA. P.

Павлюкова Алина Петровна - магистрант, кафедра кадастра и геоинженерии.350072, Краснодар, ул. Московская, д. 2.

Alina P. Pavlyukova – Master Student, Department of Cadastre and Geoengineering.2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072.

pavlukova190397@mail.ruКубанский государственный технологический университетРоссияKuban State Technological UniversityRussian Federation2020151120204736070Copyright © Гура Д.А., Кирюникова Н.М., Лесовая Э.Д., Хушт Н.И., Павлюкова А.П., 20202020Гура Д.А., Кирюникова Н.М., Лесовая Э.Д., Хушт Н.И., Павлюкова А.П.Gura D.A., Kiryunikova N.M., Lesovaya E.D., Husht N.I., Pavlyukova A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/842

Цель. Целью данной работы является разработка концепции системы наблюдения за состоянием объектов инфраструктуры с применением технологии трёхмерного лазерного сканирования и обработки полученных данных с помощью специализированного программного обеспечения. Метод. Основополагающими методами при проведении исследования являются аналитический метод, заключающийся в обзоре и системном анализе существующих способов мониторинга зданий и сооружений и разработке на их основе технологической схемы наблюдения за объектами инфраструктуры; метод эмпирического системного анализа; инструментальный метод, представленный проведением полевой съемки в рамках периодического деформационного геодезического мониторинга с помощью наземного лазерного сканера Leica ScanStation C10 для получения исходной пространственной информации. Объектом исследования является искусственное дорожно-транспортное сооружение в г. Краснодаре (Тургеневский мост). Предмет исследования - целесообразность применения периодического деформационного геодезического мониторинга и базирующейся на его основе системы наблюдений за состоянием объектов инфраструктуры. Результат. Результатом исследования является разработка концепции системы периодического мониторинга за состоянием инфраструктурных объектов с выявлением характера и степени протекающих в них в процессе эксплуатации деформационных процессов, базирующейся на применении технологии трехмерного наземного лазерного сканирования. Вывод. Применение системы наземного лазерного сканирования за счет своего быстродействия и высокой точности обеспечивает получение максимально полной информации о контроле характера и видах деформационных изменений сканируемых объектов с целью автоматизации процесса мониторинга в рамках обеспечения их безопасности.

Objective

Objective. The purpose of this work is to develop the concept of a system for monitoring the state of infrastructure facilities using 3D laser scanning technology and processing the obtained data using specialized software. Methods. The primary methods used in this study are the analytical method, which consists in reviewing and system analysis of existing methods for monitoring buildings and structures and developing a technological scheme for monitoring infrastructure objects based on them, the method of empirical system analysis, and the instrumental method presented by conducting field surveys in the framework of periodic strain geodetic monitoring using a Leica ScanStation C10 ground laser scanner to obtain initial spatial information. The object of research is an artificial road transport structure in Krasnodar (Turgenevsky bridge). The subject of the study is the feasibility of using periodic strain geodetic monitoring and the system monitoring the state of infrastructure facilities. Results. The research result is the development of a concept for a system for the periodic state monitoring of infrastructure facilities with the identification of the nature and degree of strain processes occurring in them during operation, based on the use of 3D ground laser scanning technology. Conclusion. The use of a ground laser scanning system, due to its speed and high accuracy, provides the complete information about the control of the nature and types of strain changes of scanned objects in order to automate the monitoring process to ensure their safety.

 

 

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Администрации Краснодарского края Российской Федерации в рамках научного проекта № 19-48-233020 «Исследование возможности использования комплекса трехмерного лазерного сканирования для мониторинга и обеспечения безопасности инфраструктурных объектов в городе Краснодаре и Краснодарском крае».facility condition monitoring systemgeodetic monitoringinfrastructure facilitiesstrain typesground laser scanningИсследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Администрации Краснодарского края Российской Федерации в рамках научного проекта № 19-48-233020 «Исследование возможности использования комплекса трехмерного лазерного сканирования для мониторинга и обеспечения безопасности инфраструктурных объектов в городе Краснодаре и Краснодарском крае».The study was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research and the Administration of the Krasnodar Region of the Russian Federation within the framework of the scientific project No. 19-48-233020 "Study of the possibility of using a three-dimensional laser scanning complex for monitoring and ensuring the safety of infrastructure facilities in the city of Krasnodar and Krasnodar Territory."ReferencesГура Д.А, Дубенко В.Ю., Бучацкий П.Ю., Марковский И.Г., Хушт Н.И. Мониторинг сложных объектов инфраструктуры//Вестник Адыгейского государственного университета. Раздел «Технические науки». Выпуск 4 (251) 2019.Gura D.A, Dubenko V.YU., Buchatskiy P.YU., Markovskiy I.G., Khusht N.I. Monitoring slozhnykh ob"yektov infrastruktury//Vestnik Adygeyskogo gosudarstvennogo universiteta. Razdel «Tekhnicheskiye nauki». Vypusk 4 (251) 2019. [Gura D.A., Dubenko V. Yu., Buchatckiy P. J., Markovskiy, I. G., Khusht N. I. Monitoring a complex infrastructure//Bulletin of the Adygeya state University. Section "Technical Sciences". Issue 4 (251) 2019.(In Russ)]Хашпакянц Н.О., Грибкова И.С. Применение лазерного сканирования в землеустройстве и кадастрах. Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2017. №9. С. 27-35.Khashpakyants N.O., Gribkova I.S. Primeneniye lazernogo skanirovaniya v zemleustroystve i kadastrakh. Elektronnyy setevoy politematicheskiy zhurnal «Nauchnyye trudy KubGTU». 2017. №9. S. 27-35. [Khashpakyants N. O., Gribkova I. S. Application of laser scanning in land management and cadastre. Electronic network polythematic journal "Scientific works of KubSTU", 2017, No. 9, pp. 27-35 (In Russ)]Шевченко, Г. Г. Анализ способов проведения геодезического мониторинга зданий и сооружений [Текст] / Г. Г. Шевченко, Д. А. Гура // Современные исследования основных направлений гуманитарных и естественных наук: сборник научных трудов международной научно теоретической конференции / Под ред. И. Т. Насретдинова; Казанский кооперативный институт (филиал) АНО ОВО ЦС РФ «Российский университет кооперации». Казань, 2017. С. 150-153.Shevchenko, G. G. Analiz sposobov provedeniya geodezicheskogo monitoringa zdaniy i sooruzheniy [Tekst] / G. G. Shevchenko, D. A. Gura // Sovremennyye issledovaniya osnovnykh napravleniy gumanitarnykh i yestestvennykh nauk: sbornik nauchnykh trudov mezhdunarodnoy nauchno teoreticheskoy konferentsii / Pod red. I. T. Nasretdinova; Kazanskiy kooperativnyy institut (filial) ANO OVO TSS RF «Rossiyskiy universitet kooperatsii». Kazan', 2017 - S. 150-153. [Shevchenko, G. G. Analysis of methods for conducting geodetic monitoring of buildings and structures [Text] / G. G. Shevchenko, D. A. Gura // Modern research of the main directions of the Humanities and natural Sciences: collection of scientific papers of the international scientific and theoretical conference / edited by I. T. Nasretdinova; Kazan cooperative Institute (branch) ANO OVO CA RF "Russian University of cooperation". Kazan: [b. I.], 2017. pp. 150-153.(In Russ)]A review on computer vision based defect detection and condition assessment of concrete and asphalt civil infrastructure / C. Koch, K. Georgieva, V. Kasireddy, B. Akinci, P. Fieguth // Advanced Engineering Informatics. 2015. Vol. 29, No. 2. рр. 196-210.A review on computer vision based defect detection and condition assessment of concrete and asphalt civil infrastructure / C. Koch, K. Georgieva, V. Kasireddy, B. Akinci, P. Fieguth // Advanced Engineering Informatics. 2015. Vol. 29, No. 2. pp. 196-210.Емельянов М.В. Информационная технология проектирования систем мониторинга зданий и сооружений // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - 2019.- Т.46, №1. - С. 123-131.Yemel'yanov M.V. Informatsionnaya tekhnologiya proyektirovaniya sistem monitoringa zdaniy i sooruzheniy // Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki. 2019.T.46, №1. S. 123-131. [Emelyanov M. V. Information technology for designing monitoring systems for buildings and structures / / Herald of the Dagestan State Technical University. Technical Sciences, 2019, Vol. 46, No. 1, pp. 123-131(In Russ)]Эркал Б.Г., Джером Ф.Хаджар Обнаружение и количественное определение поверхностных повреждений на основе лазера с использованием предсказанных свойств поверхности // Автоматизация в строительстве. 2017. Т.83. С.285-302.Erkal B.G., Dzherom F.Khadzhar Obnaruzheniye i kolichestvennoye opredeleniye poverkhnostnykh povrezhdeniy na osnove lazera s ispol'zovaniyem predskazannykh svoystv poverkhnosti // Avtomatizatsiya v stroitel'stve. - 2017. T.83. S.285-302. [Erkal B. G., Jerome F.Hajar Detection and quantification of surface damage based on a laser using predicted surface properties // Automation in construction. 2017. Vol. 83. pp. 285-302 (In Russ)]Kong E, Achikgoz S., Pendry S., Riley E., Deyong M. displaying deformations and displaying movements of masonry arch bridges using point cloud data // Artificial structures. Vol. 173. 2018. рр. 530-545.Kong E, Achikgoz S., Pendry S., Riley E., Deyong M. displaying deformations and displaying movements of masonry arch bridges using point cloud data // Artificial structures. Vol. 173. 2018. pp. 530-545.Kim B., Cho S. Automated vision-based detection of cracks on concrete surfaces using a deep learning technique // Sensors. 2018. Vol. 18, No. 10. рр. 34-52.Kim B., Cho S. Automated vision-based detection of cracks on concrete surfaces using a deep learning technique // Sensors. 2018. Vol. 18, No. 10. pp. 34-52.Сидоренко Ю.А., Цветкова Н.Ю. Проблемы мониторинга состояния объектов транспортной инфраструктуры // Интерактивная наука. 2016. №2. С.151-154.Sidorenko YU.A., Tsvetkova N.YU. Problemy monitoringa sostoyaniya ob"yektov transportnoy infrastruktury // Inter-aktivnaya nauka. 2016. №2. S.151-154. [Sidorenko Yu. A., Tsvetkova N. Yu. Problems of monitoring the state of transport infrastructure facilities // Interactive science, 2016, No. 2, pp. 151-154. (In Russ)]Дерюгин П.В. Богачёва Л.А. Перспективное развитие систем диагностики, мониторинга и обслуживания объектов транспортной инфраструктуры // Материалы IV Международной студенческой научно-практической конференции. 2016. С. 14-16.Deryugin P.V. Bogachova L.A. Perspektivnoye razvitiye sistem diagnostiki, monitoringa i obsluzhivaniya ob"yektov transportnoy infrastruktury // Materialy IV Mezhdunarodnoy studencheskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. 2016. S. 14-16. [Deryugin P. V. Bogacheva L. A. Perspective development of systems of diagnostics, monitoring and maintenance of transport infrastructure objects / / Materials of the IV International student scientific and practical conference. 2016. pp. 14-16. (In Russ)]Feng D., Feng M.Q. Computer vision for SHM of civil infrastructure: From dynamic response measurement to damage detection - A review // Engineering Structures. 2018. Vol. 156. рр. 105-117.Feng D., Feng M.Q. Computer vision for SHM of civil infrastructure: From dynamic response measurement to damage detection - A review // Engineering Structures. 2018. Vol. 156. pp. 105-117.Шевченко А.А., Буртасова А.Н., Глазков Р.Е. О необходимости выполнения постоянного геодезического мониторинга // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2016. №10. С.39-48.Shevchenko A.A., Burtasova A. N., Glazkov R.Ye. O neobkhodimosti vypolneniya postoyannogo geodezicheskogo monitoringa // Elektronnyy setevoy politematicheskiy zhurnal «Nauchnyye trudy KubGTU». 2016. №10. - S.39-48. [Shevchenko A. A., Burtasova A. N., Glazkov R. E. on the need to perform constant geodetic monitoring / / Electronic network polythematic journal "Scientific works of KubSTU". 2016. №10. pp. 39-48.(In Russ)]Lutovinov A.A. Providing information connectivity over Russian territory using remote sensing systems of the earth / A.A. Lutovinov, E.A. Lupyan, M.A. Pogosyan, A.O.Shemyakov // Herald of the Russian Academy of Sciences. - 2019. Vol. 89, № 2. pp. 190-195. DOI: 10.1134/S1019331619020114.Lutovinov A.A. Providing information connectivity over Russian territory using remote sensing systems of the earth / A.A. Lutovinov, E.A. Lupyan, M.A. Pogosyan, A.O.Shemyakov // Herald of the Russian Academy of Sciences. - 2019. Vol. 89, No 2. pp. 190-195. DOI: 10.1134/S1019331619020114.Spencer B., Hoskere V., Narazaki Y. Advances in Computer Vision-Based Civil Infrastructure Inspection and Monitoring. 2019. Vol. 5, No. 2. рр. 199-222.Spencer B., Hoskere V., Narazaki Y. Advances in Computer Vision-Based Civil Infrastructure Inspection and Monitoring. 2019. Vol. 5, No. 2. pp. 199-222.Акопян Г.Т., Кирюникова Н.М., Лесовая Э.Д., Гура Д.А. Опыт использования ПО «Cyclone» для моделирования и определения смещения объекта в пространстве // Девелопмент и инновации в строительстве/ Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ» 2020 г.Akopyan G.T., Kiryunikova N.M., Lesovaya E.D., Gura D.A. Opyt ispol'zovaniya PO «Syclone» dlya modelirovaniya i opredeleniya smeshcheniya ob"yekta v prostranstve // Development i innovatsii v stroitel'stve/ Elektronnyy setevoy politematicheskiy zhurnal «Nauchnyye trudy KubGTU» 2020 g. [Akopyan G. T., Kiryunikova N. M., Lesovaya E. D., Gura D. A. Experience of using the "Cyclone" SOFTWARE for modeling and determining the displacement of an object in space // Development and innovation in construction/ polythematic network Electronic magazine "Scientific works of the Kuban state University" 2020.(In Russ)]Грибкова Л.А., Морозов А.А. Особенности применения современных геодезических приборов и технологий при строительстве зданий и сооружений//Научные труды кубанского государственного технологического университета. 2016. №5. С. 59-69.Gribkova L.A., Morozov A.A. Osobennosti primeneniya sovremennykh geodezicheskikh priborov i tekhnologiy pri stroitel'stve zdaniy i sooruzheniy//Nauchnyye trudy kubanskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. 2016. №5. S. 59-69. [Gribkova L. A., Morozov A. A. Features of application of modern geodetic devices and technologies in the construction of buildings and structures//Scientific works of Kuban state technological University, 2016, no. 5, рp. 59-69.Шахраманьян А.М., Колотовичев Ю.А., Мозжухин Д.А. Способ мониторинга технического состояния строительных объектов и система мониторинга технического состояния строительных объектов // Патент.Shakhraman'yan A.M., Kolotovichev YU.A., Mozzhukhin D.A. Sposob monitoringa tekhnicheskogo sostoyaniya stroitel'nykh ob"yektov i sistema monitoringa tekhnicheskogo sostoyaniya stroitel'nykh ob"yektov // Patent. [Shakhramanyan M. A., Kolomoitsev J. A., D. A. Mozzhukhin Method of monitoring technical state of construction projects and monitoring the technical condition of building facilities // Patent. (In Russ)]Дубенко Ю.В., Гура Д.А., Шевченко Г.Г., Дышкант Е.Е., Хушт Н.И. Three-dimensional laser scanning for safety of transport infrastructure with application of neural network algorithms and methods of artificial intelligence // Транспортное строительство в холодных регионах (TRANSOILCOLD 2019) : сб. тр. междунар. науч.-технич. конф. - Санкт-Петербург: Федеральное агентство железнодорожного транспорта; ФГБОУ ВО "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I", 2019. С. 185-190.Dubenko YU.V., Gura D.A., Shevchenko G.G., Dyshkant Ye.Ye., Khusht N.I. Three-dimensional laser scanning for safety of transport infrastructure with application of neural network algorithms and methods of artificial intelligence // Transportnoye stroitel'stvo v kholodnykh regionakh (TRANSOILCOLD 2019) : sb. tr. mezhdunar. nauch.-tekhnich. konf. - Sankt-Peterburg: Federal'noye agentstvo zheleznodorozhnogo transporta; FGBOU VO "Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobshcheniya Imperatora Aleksandra I", 2019. S. 185-190. [Dubenko Yu. V., Gura D. A., Shevchenko G. G., Dyshkant E. E., Khusht N. I. Threedimensional laser scanning for safety of transport infrastructure with application of neural network algorithms and methods of artificial intelligence // Transport construction in cold regions (TRANSOILCOLD 2019): SB. Tr.mezhdunar. scientific and technical Conf. - Saint Petersburg: Federal Agency of railway transport; Saint Petersburg state University of Railways of Emperor Alexander I, 2019, pp. 185-190. (In Russ)]Ерасыл К.К. Возможности, преимущества и недостатки наземного лазерного сканирования // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. С.27-30.Yerasyl K.K. Vozmozhnosti, preimushchestva i nedostatki nazemnogo lazernogo skanirovaniya // Interekspo GeoSibir. 2017. S.27-30. Erasyl K. K. Opportunities, advantages and disadvantages of ground-based laser scanning // Interexpo GeoSiberia. 2017. pp. 27-30. (In Russ)]Дручинин С.С. О мониторинге объектов недвижимости: история вопроса, предлагаемая технология ведения // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2016. С. 78-81.Druchinin S.S. O monitoringe ob"yektov nedvizhimosti: istoriya voprosa, predlagayemaya tekhnologiya vedeniya // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Geodeziya i aerofotos"yemka. 2016. S. 78-81. [Druchinin S. S. about monitoring of real estate objects: the history of the issue, the proposed technology of conducting // News of higher educational institutions. Geodesy and aerial photography. 2016. pp. 78-81. (In Russ)]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.