Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2561610.22363/1815-5235-2020-16-6-465-471Analysis and design of building structuresРасчет и проектирование строительных конструкцийResearch ArticleThe software part, the fundamental and organizational structure of the software and hardware complex to ensure the safety of hydraulic and hydropower structures under the constructionПрограммная часть, фундаментальная и организационная структура программно-аппаратного комплекса для обеспечения безопасности возводимых гидротехнических и гидроэнергетических сооруженийAntonovAnton S.АнтоновАнтон Сергеевич

chief engineer for equipment and hydraulic structures, director of the Analytical Center of Equipment and Hydraulic Structures Safety of RIES (branch of JSC “Hydroproject”), senior lecturer of the Department of Hydraulics and Hydrotechnical Engineering of NRU MGSU, Candidate of Technical Sciences

главный инженер по оборудованию и гидротехническим сооружениям, директор аналитического центра безопасности оборудования и ГТС НИИЭС (филиал АО «Институт Гидропроект), старший преподаватель кафедры гидравлики и гидротехнического строительства НИУ МГСУ, кандидат технических наук

Antonov.An.S@yandex.ruResearch Institute of Energy Structures (branch of the JSC “Design, survey and research institute “Hydroproject’ named after S.Ya. Zhuk”Научно-исследовательский институт энергетических сооружений (филиал АО «Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт “Гидропроект” имени С.Я. Жука»)Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет15122020166VOL 16, NO6 (2020)ТОМ 16, №6 (2020)46547107022021Copyright ©; 2020, Antonov A.S.Copyright ©; 2020, Антонов А.С.2020Antonov A.S.Антонов А.С.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/25616

Relevance. To ensure the safety of hydraulic and hydropower facilities, to organize constant monitoring of their condition, including the installation of additional control and measuring equipment is required. It is also necessary to introduce modern information and diagnostic systems that allow in real time to assess the state of both individual elements of the structure, as well as mutually influencing structures and complexes of structures. At the same time, the results presented in the article are aimed for describing the fundamental structure a new generation of information and diagnostic system building, developed within the framework of a software and hardware complex. The aims of the work. The main purpose of the proposed system is to increase the level of monitoring to ensure the safety of hydraulic structures, which have a possible impact on each other during operation and construction. The tasks of creating a unified platform for assessing the safe state of hydraulic structures during the construction and operation of hydraulic structures (hydroelectric and pumped-storage power plants) are being solved, the foundations of a unified information-diagnostic system on a modular basis are laid, which allows comparing monitoring and measuring equipment readings, statistical samples and calculated values obtained within the mathematical modeling objects. Methods. The paper presents the structure of the interaction of individual blocks included in the information-diagnostic system, the interaction of the information-diagnostic system with the user for decision-making during the operation of the hydraulic structures. Results. A modular shell has been implemented, consisting of a combined information-diagnostic system, expert and calculation modules, which allows a comprehensive approach to the issue of safety of mutually affecting hydraulic structures. Software links have been developed to assess the change in parameters that can lead to deviations/irregularities in the operation of the hydraulic structures.

Актуальность. Для обеспечения безопасности гидротехнических и гидроэнергетических сооружений требуется организовать постоянный контроль за их состоянием, в том числе произвести установку дополнительной контрольно-измерительной аппаратуры. Также необходимо внедрить современные информационно-диагностические системы, позволяющие в режиме реального времени осуществлять оценку состояния как отдельных элементов сооружения, так и взаимовлияющих конструкций и комплексов сооружений. При этом результаты, представленные в статье направлены на описание фундаментальной структуры построения информационно-диагностической системы нового поколения, разрабатываемой в рамках программно-аппаратного комплекса. Цели. Основной целью предлагаемого программно-аппаратного комплекса является повышение уровня безопасности гидротехнических и гидроэнергетических сооружений, оказывающих влияние друг на друга в процессе строительства и эксплуатации. Решаются задачи создания единой платформы для оценки безопасного состояния гидротехнических и гидроэнергетических сооружений в процессе их строительства и эксплуатации, закладываются основы единой унифицированной информационно-диагностической системы на модульной основе, позволяющей проводить сравнение показаний контрольно-измерительной аппаратуры, статистических показателей и расчетных значений, полученных в рамках математического моделирования объектов. Методы. В работе представлена структура взаимодействия отдельных блоков, входящих в программно-аппаратный комплекс, его взаимодействие с пользователем для организации принятия решений при эксплуатации гидротехнических и гидроэнергетических сооружений. Результаты. Реализована модульная оболочка, состоящая из объединенной информационно-диагностической системы, экспертного и расчетного модулей, позволяющая комплексно подходить к вопросу безопасности взаимовлияющих гидротехнических и гидроэнергетических сооружений. Разработаны программные связи для оценки изменения параметров, которые могут привести к отклонениям/нарушениям в работе гидротехнических и гидроэнергетических сооружений.

hydraulic structuresfoundationshardware-software complexinformation-diagnostic systemmonitoringsafety forecastingmathematical modelsfinite element modelsinformation and diagnostic systemгидротехнические сооруженияоснованияпрограммно-аппаратный комплексмониторингпрогнозирование безопасностиматематические моделиконечно-элементные моделиинформационно-диагностическая системаRubin O.D., Antonov A.S., Bellendir E.N., Kobochkina E.M., Kotlov O.N. Development of the design module of the software and hardware complex to ensure the safety of mutually influencing HPS. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019;15(2):96–105. (In Russ.) http://dx.doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-2-96-105Рубин О.Д., Антонов А.С., Беллендир Е.Н., Кобочкина Е.М., Котлов О.Н. Разработка расчетного модуля программно-аппаратного комплекса для обеспечения безопасности взаимовлияющих ГТС // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. Т. 15. № 2. С. 96-105. http://dx.doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-2-96-105Lunaci M.Eh., Shpolyanskij Yu.B., Sobolev V.Yu., Bellendir E.N., Belostockij A.M., Lisichkin S.E., Bershov A.V. Koncepciya postroeniya arhitektury programmno-apparatnogo kompleksa dlya monitoringa sostoyaniya gidrotekhnicheskih sooruzhenij [The concept of building the architecture of a software and hardware complex for the state of hydraulic structures monitoring]. Gidrotekhnicheskoe stroitelstvo [Hydrotechnical construction]. 2016;(5):2–6. (In Russ.)Лунаци М.Э., Шполянский Ю.Б., Соболев В.Ю., Беллендир Е.Н., Белостоцкий А.М., Лисичкин С.Е., Бершов А.В. Концепция построения архитектуры программно-аппаратного комплекса для мониторинга состояния гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. 2016. № 5. С. 2-6.Rubin O.D., Sobolev V.Yu. Tekhnicheskaya realizaciya programmnogo-apparatnogo kompleksa dlya monitoringa sostoyaniya i prognozirovaniya bezopasnosti gidrotekhnicheskih sooruzhenij i ih osnovanij. Prirodoobustrojstvo. 2017;(1): 41–46. (In Russ.)Рубин О.Д., Соболев В.Ю. Техническая реализация программного-аппаратного комплекса для мониторинга состояния и прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений и их оснований // Природообустройство. 2017. № 1. С. 41-46.Aniskin N., Antonov A. Spatial seepage mathematical model of earth-fill dam in complicated topographic and engineering-geological conditions. Materials Science and Engineering. 2018;(365):1–7.Aniskin N., Antonov A. Spatial seepage mathematical model of earth-fill dam in complicated topographic and engineering-geological conditions // Materials Science and Engineering. 2018. № 365. Pp. 1-7.Serebryannikov N.I., Rodionov V.G., Kuleshov A.P., Magruk V.I., Ivanushchenko V.S. Gidroakkumuliruyushchiye elektrostantsii. Stroitel'stvo i ekspluatatsiya Zagorskoy GAES [Pumped-storage power plants. Construction and operation of the Zagorskaya PSPP]. Moscow: NTS ENAS Publ.; 2000. (In Russ.)Серебрянников Н.И., Родионов В.Г., Кулешов А.П., Магрук В.И., Иванущенко В.С. Гидроаккумулирующие электростанции. Строительство и эксплуатация Загорской ГАЭС. М.: НЦ ЭНАС, 2000. 355 с.Sinyugin V.Yu., Magruk V.I., Rodionov V.G. Gidroakkumuliruyushchiye elektrostantsii v sovremennoy elektroenergetike [Pumped-storage power plants in the modern electric power industry]. Moscow: NTS ENAS Publ.; 2008. (In Russ.)Синюгин В.Ю., Магрук В.И., Родионов В.Г. Гидроаккумулирующие электростанции в современной электроэнергетике. М.: НЦ ЭНАС, 2008. 352 с.Rak G., Bombac M. Hydraulic analysis of the construction pit of HPP Brežice (Slovenia) and its effect on the runoff regime. HYDRO (Bordeaux, France). 2015. Corpus ID: 140110869.Rak G., Bombac M. Hydraulic analysis of the construction pit of HPP Brežice (Slovenia) and its effect on the runoff regime // HYDRO (Bordeaux, France). 2015. Corpus ID: 140110869.Wang G., Wang Y., Lu W., Yu M., Wang C. Deterministic 3D seismic damage analysis of Guandi concrete gravity dam: a case study. Engineering Structures. 2017;148:263–276.Wang G., Wang Y., Lu W., Yu M., Wang C. Deterministic 3D seismic damage analysis of Guandi concrete gravity dam: a case study // Engineering Structures. 2017. Vol. 148. Pp. 263-276.Rakić D., Živković M., Vulović S., Divac D., Slavković R., Milivojević N. Embankment dam stability analysis using FEM. 3rd South-East European Conference on Computational Mechanics: an ECCOMAS and IACM Special Interest Conference. 2013:1–12.Rakić D., Živković M., Vulović S., Divac D., Slavković R., Milivojević N. Embankment dam stability analysis using FEM // 3rd South-East European Conference on Computational Mechanics: an ECCOMAS and IACM Special Interest Conference. 2013. Pp. 1-12.Hao Gu, Zhongru Wu, Xiaofei Huang, Jintao Song. Zoning Modulus Inversion Method for Concrete Dams Based on Chaos Genetic Optimization Algorithm. Mathematical Problems in Engineering. 2015:1–9.Hao Gu, Zhongru Wu, Xiaofei Huang, Jintao Song. Zoning Modulus Inversion Method for Concrete Dams Based on Chaos Genetic Optimization Algorithm // Mathematical Problems in Engineering. 2015. Pp. 1-9.Buffia G., Manciola P., De Lorenzis L., Cavalagli N., Comodini F. Calibration of finite element models of concrete arch-gravity dams using dynamical measures: the case of Ridracoli. Procedia Engineering. 2017;199:110–115. https://doi.org/ 10.1016/j.proeng.2017.09.169Buffia G., Manciola P., De Lorenzis L., Cavalagli N., Comodini F. Calibration of finite element models of concrete arch-gravity dams using dynamical measures: the case of Ridracoli // Procedia Engineering. 2017. Vol. 199. Pp. 110-115. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.169Zeinizadeh A., Mirzabozorg H., Noorzad A., Amirpoura A. Hydrodynamic pressures in contraction joints including waterstops on seismic response of high arch dams. Structures. 2018;14:1–14.Zeinizadeh A., Mirzabozorg H., Noorzad A., Amirpoura A. Hydrodynamic pressures in contraction joints including waterstops on seismic response of high arch dams // Structures. 2018. Vol. 14. Pp. 1-14.Rubin O.D., Ilin Yu.A., Lisichkin S.Ye., Nefedov A.V., Rozanova N.V., Chernenko V.N. Otsenka napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya i prochnosti zhelezobetonnykh konstruktsiy kompensatsionnykh sektsiy napornykh vodovodov Zagorskoy GAES [Assessment of the stress-strain state and strength of reinforced concrete structures of compensating sections of pressure water conduits of the Zagorskaya PSPP]. Gidrotekhnicheskoye stroitel'stvo [Hydrotechnical construction]. 2001;(9):16–19. (In Russ.)Рубин О.Д., Ильин Ю.А., Лисичкин С.Е., Нефедов А.В., Розанова Н.В., Черненко В.Н. Оценка напряженно-деформированного состояния и прочности железобетонных конструкций компенсационных секций напорных водоводов Загорской ГАЭС // Гидротехническое строительство. 2001. № 9. С. 16-19.Rubin O.D., Lisichkin S.Ye., Nefedov A.V., Seraya O.Z., Chuprina Ya.N. Razrabotka “Skhema ratsional'nogo armirovaniya fundamentnoy plity vodopriyemnika Zagorskoy GAES – 2” [Development of “Scheme of rational reinforcement of the foundation slab of the water intake of the Zagorskaya PSPP – 2”]. Gidrotekhnicheskoye stroitel'stvo [Hydrotechnical construction]. 2008;(4):12–16. (In Russ.)Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Нефедов А.В., Серая О.З., Чуприна Я.Н. Разработка «Схема рационального армирования фундаментной плиты водоприемника Загорской ГАЭС - 2» // Гидротехническое строительство. 2008. № 4. С. 12-16.Rubin O.D., Ponomarev D.I., Melnikova N.I. Raschetnyye issledovaniya napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya podpornykh sten pervogo yarusa vodopriyemnika Zagorskoy GAES [Computational studies of the stress-strain state of the retaining walls of the first tier of the water intake of the Zagorskaya PSHPP]. Prirodoobustroystvo. 2011;(5): 51–55. (In Russ.)Рубин О.Д., Пономарев Д.И., Мельникова Н.И. Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния подпорных стен первого яруса водоприемника Загорской ГАЭС // Природообустройство. 2011. № 5. С. 51-55.Rubin O.D., Lisichkin S.Ye., Atabiyev I.Zh., Melnikova N.I. Raschetnyye issledovaniya ustoychivosti i prochnosti podpornykh sten pervogo yarusa vodopriyemnika Zagorskoy GAES [Computational studies of the stability and strength of the retaining walls of the first tier of the water intake of the Zagorskaya PSPP]. Prirodoobustroystvo. 2012;(2):44–48. (In Russ.)Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Атабиев И.Ж., Мельникова Н.И. Расчетные исследования устойчивости и прочности подпорных стен первого яруса водоприемника Загорской ГАЭС // Природообустройство. 2012. № 2. С. 44-48.