Современные системы нивелирования

08.06.2016

Обсуждение рынка систем нивелирования: с предустановкой и без

системы нивелирования

Нивелир (от фр. niveau — уровень, нивелир) — геодезический инструмент для нивелирования, т. е. определения разности высот между несколькими точками земной поверхности.

В рамках настоящей статьи разговор пойдет на тему современных систем нивелирования как с предустановкой на строительную технику, так и без – с монтажом на уже приобретенные машины, причем самых разных производителей. Поделюсь личным опытом по части массы искушений, которым тебя, человека, конечно же, не самого «образованного» (как и основная масса покупателей-читателей), подвергают производители.

Самое главное искушение – почти «смертный грех» уверовать, что фирма «А» лучше фирмы «Y», потому что… Что-то когда-то сделала то ли первой, а то ли одной из первых – точно никто не скажет, либо пусть покажут патент на право эксклюзивного выпуска лазерных нивелиров, тахеометров и спутниковых систем. Единственным бесспорным аргументом могли бы быть результаты полигонных натурных испытаний по сравнению разных систем в идентичных условиях и по решению полностью совпадающих производственных задач. Ведь «проблема первенства и мирового господства» – в данном случае это чистая метрология, которая меряется. О проведении таковых пока не было слышно.

В этой связи можно дать потребителю следующие установки для правильного восприятия ситуации. Есть глобальный рынок, на котором крайне ограниченное число производителей систем автоматизации разбросано по трем географическим зонам планеты: Северная Америка, Европа и Юго-Восточная Азия. Каждый из производителей стремится выйти на рынки конкурентов, что закономерно и правильно.

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Денис Куваев, директор по маркетингу ОАО «ЧЕТРА-Промышленные машины»
В условиях кризиса из-за недостаточного финансирования покупатели более взвешенно подходят к выбору как спецтехники, так и допоборудования к ней. На этом фоне клиент, прежде чем сделать приобретение, хочет получить полную информацию о продукте и испытать его в деле. Именно поэтому специалисты «ЧЕТРА-ПМ» и ее партнера — компании «НАВГЕОКОМ», совместного российско-швейцарского предприятия Leica Geosystems, занимающегося производством оборудования и инженерных решений для измерительных и геодезических задач, регулярно проводят тест-драйвы спецтехники, оснащенной системами нивелирования марки Leica, мы внедряем обучающие программы, участвуем в тематических профильных выставках. По желанию клиента решения от Leica могут устанавливаться на любую строительную машину марки ЧЕТРА — от бульдозера легкого класса модели Т6 до экскаватора модели ЭГП270, применяемого в дорожном строительстве.

Потребитель здесь только в выигрыше, ибо конкуренция толкает прогресс.

При этом объективно – кто-то раньше, кто-то позже – компании стараются получить и закрепить сотрудничество с крупнейшими производителями строительной техники, поскольку только натурные испытания и статистика по работе систем ставят одни из самых важных акцентов в плане инженерных и производственных задач для выпуска продукции. Плюс мы имеем «общую глобальную технологию», принципы которой идентичны и уже неплохо изучены, т.к. история систем и приборов нивелирующих устройств перевалила за пять десятилетий. И как жители Земли, понимаем, что и реакцию расщепления атома – почитайте Википедию по запросу Деление ядра – раскрыло Человечество, и плоды любого открытия принадлежат Миру. В рабочем порядке есть предложение воспитывать у аудитории русских строителей планетарное сознание будущего!
Поэтому, когда мне говорят: «Мы родом из Кремниевой долины, стояли у истоков», – я отвечаю: «Рад знакомству!» Другие напоминают, что «их оптика» уже стояла в фотоаппаратах в XIX веке, – отвечаю: «Прекрасно, рад за вас!» Третьи утверждают, что Страна восходящего солнца известна своей военной электроникой, – отвечаю: «Искренне верю!» А как наглядный пример в подтверждение «тезиса» выше стоит указать, что все они используют одни и те же электронные платы.

И потом, уважаемый читатель, возвращаясь к подзаголовку материала, где заявлена тема «предустановки», нужно ясно понимать, что каждый производитель техники по тем или иным причинам выбирает, иногда меняет (правда, редко) для своей техники одного из доминирующих производителей нивелирующих систем. От одного вида машин к другому виду и специфики строительных задач выбор партнера порой варьируется. Логика подхода в данном случае отчасти схожа с подбором двигателя и гидравлики. Во-первых, деньги, во-вторых, специфика инженерии, с точки зрения гибкости «нивелировщиков» встроить-прикрутить что нужно и как надо, в-третьих, глобальный рынок – это и политика в части противостояния экономик, и личные связи производителей, история отношений и множество факторов. Обсуждать бессмысленно – вы покупаете готовую собранную машину с системой нивелирования. Лучше расслабьтесь и получайте удовольствие от работы с продвинутой техникой. Либо доукомплектуйте потом сами свое «приобретение», технически это осуществимо и называется aftermarket.

МНЕНИИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Алексей Журкевич, менеджер по продуктовому маркетингу John Deere
Сегодня мы наблюдаем рост спроса на системы нивелирования с предустановкой, так как это выгоднее для заказчика, чем отдельный постмонтаж. Открытая архитектура машин John Deere позволяет применять системы нивелирования различных производителей. Также мы предлагаем бульдозеры и грейдеры с заводской подготовкой под установку этих систем. Основные преимущества — экономия моторесурсов и строительных материалов, сокращение затрат на «геодезию», повышение производительности и качества выполняемых работ.

Думать собственнику бизнеса и владельцу техники, его прорабу, начальнику участка, топ-менеджеру полезно и об ином. Кто сейчас управляет, скажем, 2-метровой фрезой: выпускник СПТУ или в прошлом почетный чабан одной из республик бывшего СССР, которого судьба пересадила с горных склонов и из атмосферы свежего воздуха на дорогостоящую машину, в копоть, в пыль и грязь мегаполиса или реконструкции автобана.

Тут мы приходим к главной интриге рынка: прогресс хочет предложить ситуацию, когда якобы думать не нужно!
В недалеком будущем, особенно в развитых странах, хотя и в развивающихся также, возможно, сможем увидеть картины из бытия строительной индустрии, где человек в каске сидит только за компьютером, но никак не в кабине бульдозера, грейдера или экскаватора. Таким образом, «единственной штатной единицей», потребной подрядчику (собственнику), станет высокообразованный инженер. В Европе уже можно наблюдать использование систем 3D-нивелирования при устройстве а/б покрытий, когда асфальтоукладчик движется и без струны, и без операторов-помощников на пультах плиты.

Кстати, что бы ни декларировали сейчас «представители Силиконовой долины» (этимологически верный перевод Кремниевая долина – от англ. Silicon Valley), но европейская стройка, в частности дорожные объекты, зачастую разительно отличается от штатовской количеством персонала (рабочих и пр.), что бросается в глаза. Сравнения норм охраны труда в EC и США тоже лучше не касаться, чтобы не обижать коллег-американцев – про кондиционер в кабине, к примеру, дорожной фрезы или защиту и комфорт рабочего места оператора на асфальтоукладчике говорить повода нет. Основу массы трудовых резервов «на рынке кадров для строительной отрасли» в США составляют афроамериканцы и выходцы из Латинской Америки и арабских стран. Таковы реалии – «за руки и время» и обучение (!) платить нам хочется меньше и меньше, и под эту сверхзадачу в т.ч. трудятся лучшие умы научных кластеров на всех континентах. Техника должна работать без участия человека! Премьеру обещают совсем скоро…

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Василий Тумаков, главный специалист НСО 000 «КОРРУС-Техникс»
Главный потребительский критерий сегодня — простота управления, система должна быть понятна оператору. Но здесь возникают и проблемы строителей — им часто продают системы нивелирования предыдущих поколений (это особенно касается систем Moba), правда, очень понятные. Обычно дело выглядит так: что продавец предложит, то, скорее всего, строители и возьмут. На выставке «СТТ» я лично видел новый асфальтоукладчик одного из ведущих производителей Европы с системой нивелировки, разработанной 25 лет назад и давно снятой с производства! Однако российские строители становятся разборчивее в выборе и все чаще берут «лысый» асфальтоукладчик, а затем укомплектовывают машину оптимальной системой

Наиболее известными разработчиками систем нивелирования на сегодня остаются компании Topcon, Trimble, Leica и Moba. Продукция указанных производителей предустанавливается на многие строительные машины, поставляемые в РФ, включая схему приобретения техники в лизинг.

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Алексей Жданов, руководитель группы «Управление машинами и интеграция» ООО «Топкон Позишионинг Системз»

Основной тренд последних десяти лет — переход потребителя от 2D-систем к 3D-системам и повышенные требования к производительности машины. В 2008 г. компания Topcon представила на рынок систему нивелирования под названием 3DMС2 для бульдозеров и грейдеров, существенно увеличивающую возможную скорость движения машины без потери точности позиционирования отвала. В зависимости от комплектации это достигается за счет комплексирования лазерных или GNSS-измерений с инерциальным блоком на основе гироскопов и акселерометров. Спустя несколько лет сначала компания Leica, а затем и Trimble также расширили свои системы инерциальным блоком. Не менее важный тренд — внедрение САУ, полностью интегрированных в машину, что требует взаимодействия между производителями машин и систем нивелирования. В настоящее время компании Komatsu и John Deere для своих машин предлагают системы, разработанные в сотрудничестве с Topcon.

Возьмем технику «асфальтовой группы» – как покажется на первый взгляд, здесь без «предустановки», по сути, нет и самой «машины», будь то укладчик или фреза. Ведь сами производители «нивелиры» не разрабатывают и не выпускают в промышленном масштабе. К тезису об историко-географическом тяготении: вся техника «асфальтовой группы» в Европе пока ещё тянется к местному производителю систем нивелирования, особенно это касается асфальтоукладочной техники. Зато в США технология устройства а/б покрытий находится под серьезным влиянием не только североамериканского производителя в лице Trimble, но и японского Topcon, а также фирмы Moba – активно продвигает системы Moba Big Sonic-Ski (3 датчика высоты на 13-метровой лыже) и новейшую вариацию Moba Big-4-Ski (уже 4 датчика, неравномерно расположенные на лыже 13 м). По данным решениям в России накоплен обширный практический опыт. С 2000-х гг. все асфальтоукладчики комплектуются ультразвуковыми 2D-систе-мами с заложенной последующей возможностью модернизации до 3D. А с 2010-го года и дорожные фрезы.

Сейчас не встретить укладчика без 2D-системы.
Для осмысленного движения дальше мы возьмем на вооружение следующий тезис: «Главное требование потребителей к системе нивелирования напрямую связано с задачей увеличить эффективность работы спецтехники при одновременной экономии ресурсов – времени, топлива, материала». Данные аспекты эффективности мы и рассмотрим, временно отринув аспект «устранения человека» из процесса производства работ, о чем писано выше.

В первую очередь основная инженерная идея создания систем автоматического управления строительной техникой (САУ), систем нивелирования состояла в том, что можно удаленно управлять рабочим органом строительной машины (в соответствии с требованиями проекта и для их жесткого соблюдения!), позиционировать его с высокой точностью относительно проектных отметок.

Технология развивалась, повышалась достигаемая точность, управление отвала почти автоматизировалось, что «снижает» требования к квалификации операторов машин и повышает производительность (запомним: «снижает требования к квалификации операторов машин»). Появились удобные интеллектуальные инструменты для геодезистов.

Стало возможным управлять процессами, происходящими на строительной площадке, прямо из офиса. Создавать проекты, загружать их в машины на площадке, контролировать процесс производства работ и анализировать эффективность – все это можно делать практически из любой точки на карте планеты, где есть Интернет, и прямо сейчас и даже ночью. Фантастика, с которой «в поле» не все так уж однозначно.

Современные системы автоматического управления можно разделить на две группы: так называемые 2D- и 3D-системы.

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Кирилл Малашкевич, региональный менеджер по продажам, Россия, СНГ, Монголия Trimble Rus
С интеллектуальными геодезическими инструментами работу можно выполнять, по результатам тестов, до 10 раз быстрее. В офисе устанавливается программа Trimble Business Center, которая позволяет создавать рабочие проекты либо по отметкам с бумажных носителей, либо импортируя проекты в популярных форматах типа dxf из таких программ, как AutoCAD Civil 3D или CREDO Дороги. Программа проверяет проект на ошибки. Системы нивелирования интегрированы в набор решений, охватывающих жизненный цикл объекта. В их числе: система хранения и управления 3D-моделью инфраструктурного объекта Vianova; программа оценки объемов строительства на прединвестиционной стадии в зависимости от вариантов трассировки Quantum; система календарного планирования Tilos, разработанная для линейно-протяженных объектов. Создан комплекс для взаимодействия офиса, владельца проекта и строительной площадки, включая отчеты о производительности производства работ в режиме реального времени, VisionLink и продукт Connected Community. Решение Vision Link позволяет удаленно и даже с мобильных устройств контролировать состояние работ, рассчитывать объемы выполненных поверхностей, отслеживать местоположение и состояние машин. Предложение, включающее разнообразное ПО для разработки конкретных подразделов объектов, ориентировано на строителей и владельцев инфраструктурных объектов, в первую очередь линейно-протяженных, планирующих уже сейчас внедрение у себя основных элементов технологии BIM (Building Information Modeling) — информационного моделирования сооружений.

Первые являются практически стандартным навесным оборудованием, например, на асфальтоукладчиках, когда завод стандартно оснащает каждую машину ультразвуковыми сенсорами либо «лыжами». На землеройно-планировочной технике (грейдеры и бульдозеры) используются лазерные нивелиры и отражатели (для точного финишного профилирования) либо система датчиков, устанавливаемых непосредственно на машину для ориентации отвала относительно требуемой поверхности (формирования заданного линейного профиля). Эффективность решений в полной мере раскрывается, когда необходимо построить прямолинейные площадки, стоянки, аэродромы. Для строительства криволинейных объектов используются ультразвуковые 2D-системы.

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Ильдар Габдрахманов, эксперт по технологии и технике для дорожного строительства АО «Атлас Копко»
Фирма Moba является основным производителем автоматических 2D-систем нивелирования, которыми оснащаются асфальтоукладчики и дорожные фрезы, включая продукцию Atlas Copco. Первые поставляемые системы серии Moba G276 и S176 были контактно-механическими, основой электрической части являлись потенциометры, механические тумблеры и лампочки. С активным внедрением электроники в САУ, приблизительно с конца 90-х гг., расширилось применение электронно-контактных систем Moba Grade-Line, объединивших предыдущие системы G и S, на рынке появилась усовершенствованная система Moba-Matic (с широкой унификацией компонентов). Востребована мультиплексная нивелировочная выравнивающая лыжа Big Sonic-Ski. Она работает бесконтактно на плече сканирования от 9 до 13 м, а чем длиннее зона сканирования в продольном направлении, тем выше ровность покрытия. По нашему опыту, также важен разумный компромисс, поскольку чрезмерное нагромождение механических компонентов, кронштейнов и пр. ведет к сложной и неудобной настройке и эксплуатации оборудования. Нами завершено полное интегрирование управляющего модуля Moba-Matic в пульты дистанционного управления асфальтоукладчиками серии SD. Тем не менее САУ асфальтоукладчиков оставляет свободу выбора производителя нивелировочного оборудования. К примеру, если заказчик длительное время эксплуатировал или ему удобнее работать с «внешними» системами — Topcon, Trimble или Leica, то какие-либо ограничения на их использование отсутствуют.

Пользоваться 2D-системами нивелирования несложно, стоимость оснащения техники остается относительно низкой. Точность достигается и в миллиметровом диапазоне, но при устройстве а/б слоев, а на грунте имеем см погрешностей. Работа геодезистов по-прежнему актуальна, необходима разбивка и колья. В зависимости от задачи и используемой техники требуется выставление «струны» либо установка лазерного нивелира, нужна промежуточная проверка полученных отметок для корректировки работ.

С 3D-системами дело обстоит иначе. В основе этой концепции лежит электронный проект сложной поверхности, который готовят проектные организации, создавая цифровой проект dxf или др. формата из популярных программ, или сами геодезисты на стройплошадке. Далее этот проект загружается в машину, рабочий орган которой в автоматическом режиме управляется через спутники GPS/ГЛОНАСС либо посредством роботизированного тахеометра – без разбивки участка, без кольев и струн. Требуется только единожды привязаться к локальной системе координат. В кабину устанавливается бортовой компьютер – контроллер, на котором оператор может наблюдать за положением машины относительно проектных задач/точек и менять настройки системы, исходя, скажем, из особенностей материала. Интерфейс разработан специальным образом для интуитивного обращения и прост в изучении.

Также рабочий орган машины во время выполнения работ снимает отметки с полученной поверхности, которые записываются в память системы для последующего анализа. После каждого прохода геодезистам не нужно тратить время на снятие отметок и высчитывать, сколько нужно дополнительно отсыпать или срезать материала. По данным компании Trimble, использование систем автоматического управления (нивелирования) в три раза сокращает время работы с достижением более высокой точности относительно проекта.
Система автоматического управления может быть установлена фактически на каждую строительную машину любого производителя, будь это грейдер, скрепер, бульдозер, каток, экскаватор, асфальтоукладчик, дорожная фреза, буровая установка. Основное требование – отсутствие люфтов в гидроузлах и их приемлемое техническое состояние. Именно в данном аспекте инженерии кроется необходимость плотного симбиоза производителей САУ и фирм, выпускающих различную строительную технику.

Исходя из накопленного опыта видно, что кроме дорожных асфальтовых работ подрядчиками РФ наиболее часто рассматривается применение САУ на грейдерах, т.к. они выполняют крайне важную задачу по формированию подстилающих слоев и верхних слоев основания, а также применяются для финишного профилирования перед укладкой асфальта. В случае успешного выполнения этих задач – устройство основания максимально близко к проектным отметкам – асфальтирование не превратится в «испытание нервной системы», и подрядчику удастся избежать перерасхода дорогостоящего материала.

Профилирование верхнего слоя земляного полотна «под ноль» позволяет вести устройство асфальтобетонных слоев с помощью ультразвуковых либо контактных датчиков, работающих по струне или опорной поверхности (привычных инструментов как систем автоматического управления). Но эти САУ правильно выделить в отдельную группу. На асфальтоукладчиках пока 3D-системы подходят по точности для работы на нижних слоях, но «не выше». Любопытно, что датчики для 2D-систем, устанавливаемые на укладчики, компания Trimble закупает у Moba, а Leica вообще продает «2D-системы Moba».
Между тем тот же опыт, правда, пока единичный, показывает, что некоторые отечественные подрядчики выходят с уникальными технологическими и экономическими задачами, желая оснастить бульдозер системой нивелирования, позволяющей сократить парк используемой техники, или отказаться от использования и/или приобретения автогрейдера! Бульдозер «на щебне» или ином щебенистом материале – с могучим отвалом и гусеницами, к примеру, в серьезном дорожном проекте – это своеобразный вызов.

Суть проста – иной бывалый или китайский бульдозер даже с самой современной нивелирующей 3D-системой запросто встанет дешевле иного нового грейдера с идентичной системой. Обратный сценарий – у нас есть один грейдер с нивелиром, но «нет бульдозера» – встречается довольно часто и уже давно у именитых подрядчиков (дорожников) на объектах федерального значения.

Бульдозер пока не является столь же популярной дорожно-строительной единицей, как автогрейдер, однако можно утверждать, что строители недооценивают те возможности, которые предоставляют «на нем» новые технологии. К примеру, выполнение работ на грунте с очень высокой точностью, включая финишное профилирование на виражах либо дорожных участках со сложным профилем.

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Алексей Жданов, руководитель группы «Управление машинами и интеграция» ООО «Топкон Позишионинг Системз»

Отдельно следует затронуть очень интересный вопрос об использовании бульдозера с САУ вместо грейдера. Из-за короткой базы и переднего расположения отвала бульдозер обладает худшими профилирующими характеристиками, чем грейдер. Но за счет мощного тягового усилия, хорошего сцепления с грунтом и большего размера отвала он имеет существенно лучшую производительность. Стоимость бульдозера меньше, чем грейдера, установка САУ, особенно с инерциальным блоком, позволяет устранить проблемы кинематической схемы бульдозера и обеспечить точность и скорость работы бульдозера — не хуже, чем у грейдера. Известны случаи, когда потребитель, выбирая машину для финишных работ, останавливался на варианте бульдозера легкого класса с поворотным отвалом, оснащенного автоматической системой нивелирования. Безусловно, грейдер из-за расположения кабины относительно отвала все ещё более удобен с точки зрения визуального наблюдения призмы волочения и возможности ее регулирования путем вращения и поперечного смещения отвала. Однако в будущем это преимущество, возможно, сойдет на нет — за счет дополнительных средств наблюдения (например, видеокамер) за состоянием области перед отвалом, автоматических систем контроля загрузки отвала и визуализации (картирования) качества получаемого профиля в режиме реального времени. Так, машины Komatsu и John Deere, оснащенные последними разработками компании Topcon, а также Caterpillar с системой Trimble умеют автоматически поднимать нож для его разгрузки на основе анализа коэффициента проскальзывания гусениц. Он оценивается путем сравнения собственной скорости перемещения гусениц (вращения гидромоторов) с продольной скоростью машины, измеренной GNSS. Плюс машинист видит на экране дисплея карту текущего профиля, на которой цветом отображена степень соответствия заданию. Например, зеленым цветом — случай полного совпадения с сантиметровой точностью. Если нет, то используется красный, желтый и другие цвета в зависимости от величины ошибки. Машинист должен сделать повторный проход на таких участках. Таким образом, путем использования электронных средств снимается острота проблемы визуального наблюдения за призмой при классической компоновке бульдозера. Правда, и компоновка претерпевает изменения. Компания John Deere несколько лет тому назад представила бульдозер 764 HSD — симбиоз грейдера и бульдозера на гусеницах и поворотной раме, где вынесенная вперед кабина позволяет визуально наблюдать состояние призмы волочения.

При работе с 2D-системой машинист вручную (!) регулирует высотное положение рабочего органа (отвала), а автоматика контролирует только заданный поперечный уклон. 3D-система позволяет внедрить полностью автоматизированное управление на большинстве СДМ. Отвал грейдера или бульдозера строго по проекту и без участия оператора (!) занимает высотное положение и поперечный уклон. У 3D шире спектр выполняемых операций, есть возможность производить дорожные работы на объектах с профилем любой сложности без использования традиционной разбивки. Правда, для отечественных машинистов установка САУ является своеобразной ломкой устоявшихся стереотипов. Поначалу идет сложно.

Теперь специально рассмотрим два типа 3D-систем – как представителей технологий наступившего будущего – по отдельности.

Системы 3D с GPS/ГЛОНАСС приемниками – первый тип – могут применяться на протяженных объектах с расстоянием от базовой станции до 20 км и без прямой видимости от реперной точки до СДМ. Используется стандартный радиопередатчик на базовой станции, отправляющей поправки в радиусе 5 км. В пределах такой зоны в теории (!), декларируемой ведущими разработчиками, можно задействовать неограниченное количество строительных машин, оснащенных системами GPS/ГЛО-НАСС. Все датчики имеют класс защиты IP68, что означает: оборудование пы-левлагозащищено, не боится вибраций и ударов. В проводке для предупреждения изломов при отрицательных температурах не используются коаксиальные кабели. Обычно в проводке применяются высоконадежные разъёмы военных стандартов.

Достигаемая точность с использованием систем GPS/ГЛОНАСС составит 1,0-2,0 см в плане и до 3,0 см по высоте… Как бы вполне достаточно для выполнения земляных работ. Помимо планировочной техники возможна установка – адаптация этих систем на грунтовых и/или асфальтовых катках. Они позволяют рисовать карту проходов по заданному участку, а дополнительные датчики измеряют температуру а/б и плотность материала под вальцом.

Работать с системами первого типа можно даже ночью и в условиях плохой видимости.

К недостаткам технологии правильно отнести не слишком высокую точность – счет на см, а не мм, но главное – это прямая жесткая зависимость от устойчивости GSM-сигнала. Работы по строительству и реконструкции нередко ведутся на значительном удалении от зон сотовой связи и за чертой городов. Возникают «мертвые зоны», где вывести отсыпку по технологии 3D (первый тип) крайне затруднительно, доказано в условиях РФ неоднократно. При плохом сигнале GSM во время движения СДМ отвал начинает «дергаться», формируя характерные волны. Обычно в такой ситуации используют радиомодемы, но с ними опять возникают очередные проблемы. Радиус действия снижается, приходится устанавливать базу ближе к машинам. Если несколько единиц техники получают поправки из одного места, а сами отстоят друг от друга на 5-7 км, то и этот вариант малоэффективен. Проблему можно решить путем установки GSM-усилителей как в точке расположения, так и непосредственно на самой технике. Результаты получаются достойные при соответствующих затратах.
Второй вариант 3D-систем – на базе роботизированного тахеометра – позволяет выполнять работы с точностью в несколько миллиметров. На реперной точке выставляется высокоточный специализированный цифровой прибор – тахеометр, который имеет функцию слежения за призмой, установленной на мачту отвала или другого рабочего органа машины. Решение особенно актуально при финишном профилировании, устройстве а/б и бетонных слоев и покрытий, фрезеровании. Стоит учитывать, что нам требуется прямая видимость от тахеометра до СДМ, и один тахеометр способен управлять только одной строительной машиной. Радиус эффективной работы с точностью в 3-5 мм от тахеометра составляет до 700 м. Лучшие результаты достигаются на расстоянии до 400 м, что проверено. Прибор нам точно придется переустанавливать пару раз за смену, но и производительность строительной техники существенно вырастает.

Среди «узких мест» 3D-систем (второго типа) справедливо отметить – по практике – ограничение длиной захватки (порядка 500 м) и зависимость от погодных условий (дождь, снег, туман). Поскольку данная технология требует обеспечения прямой видимости между строительной машиной и тахеометром, работа в условиях плотной городской застройки и движения автотранспорта затруднительна. Решения 3D «второго типа» скорее показаны для объектов нового строительства.

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Андрей Шалыгин, руководитель группы технической поддержки землеройных машин и механизации земляных работ 000 «Катерпилар Евразия»

Наша история внедрения систем автоматизации началась в 2002 г. — с момента основания совместного предприятия Caterpillar Trimble Control Technologies (CTCT), созданного лидерами рынка в лице компаний Caterpillar (ведущего производителя техники) и Trimble, специализирующейся на технологиях позиционирования. Система автоматизации Cat® Accugrade™ обеспечивает непрерывную заданную установку и контроль положения рабочего органа машины относительно проектных отметок. Она устанавливается на машины — бульдозеры, автогрейдеры, экскаваторы, скреперы — и позволяет звеньям землеройных машин выполнять работы по 3D-про-екту и контролировать ход производства работ посредством передачи данных через геоинформационные системы или интерфейсы.

Второй инновационной системой является Cat® Intelligent Compaction для грунтовых катков. Она позволяет выводить на монитор оператора план участка производства работ, выделять цветом степень достигнутого уплотнения относительно требуемого в любой точке поверхности, определяет количество выполненных проходов, передает отчетную информацию с планом достигнутых степеней уплотнения в режиме реального времени руководству.

В части возможностей 1D-, 2D- и 3D-систем для экскаваторов констатируем, что они обеспечивают высокую автоматизацию управления основных функций машин, включая выдерживание глубин, уклонов, сложных геометрических поверхностей, выполнение подводных работ и др., причем 3D-система работает через высокоточные приемники GPS/ГЛОНАСС и отслеживает позицию экскавации, базируясь на цифровой модели. Однако наличие САУ есть индикаторный информационный инструмент, и без участия оператора в роли «верной руки» не обойтись. Даже в 3D-технологии управления экскаватором посредством спутника положение ковша только указывается, а управление рабочим органом осуществляет сам оператор.

Полностью автоматическое управление рабочим органом в настоящее время реализовано исключительно на профилирующих машинах типа грейдер/бульдозер, и то с массой оговорок выше! А для экскаваторов подобные решения пока не внедрены.

С описанными видами 3D-систем обоих типов доступно использование геодезических инструментов для снятия отметок и проверки работы. Совместно с GPS/ГЛОНАСС базой используется приемник сигналов, устанавливаемый на мачту, а с тахеометром – компактная призма. Оборудование позволяет в режиме реального времени снимать отметки на участке и записывать их в мобильный контроллер, который также отображает разницу с проектом и показывает необходимую отсыпку/выемку в «произвольной точке», позволяет рассчитывать объемы насыпей и даже создавать проекты, находясь непосредственно «в поле». Так же как и контроллер оператора машины, мобильные контроллеры спроектированы специально для нужд строителей, имеют понятный интерфейс, легки в изучении, все приборы выполнены в защищенном корпусе.

В комплект 3D-систем «штатно» включен GSM-модем (работа через сим-карту) и/или радиомодем, Bluetooth, с помощью которых можно обмениваться информацией с удаленным офисом. Это позволяет отправлять рабочие задания непосредственно в машину, контролировать ход работ, проверять состояние техники, получать отметки созданных поверхностей. Если на участке связи нет совсем, то все проектные данные можно перенести на обычной флешке.

Подводим итоги. На примере типичной отечественной дорожной стройки можно понять все достоинства относительно нового изобретения землян в виде автоматических нивелирующих систем 2D- и 3D-формата. В первую очередь последних. Разгар строительного сезона, требуется большой объемом разбивоч-ных работ, ошибки не редкость. В темное время, когда зачастую разбивочные колья не видны или оказываются сбиты, возникают «форс-мажоры».

Строители вынуждены пропускать такие участки, потом восстанавливать разбивку. Затем возвращаться обратно, при этом неизбежно тратится время и топливо. При ведении работ с помощью 3D-технологий (систем) для отсыпки достаточно разбивки габаритной ширины с интервалами 40-50 м, да и то скорее для контроля. Любые геометрические элементы дороги – ось, кромки, бровки, съезды и уширения, начало и конец перелома поперечного профиля – отображаются на экране блока управления. В разы упрощается производство работ в ночное время суток. Не требуется освещение – достаточно доверять бортовому компьютеру строительной машины.

Но!
Лично от себя автор хотел бы предостеречь строителей от поспешных решений (!) при выборе автоматических нивелирующих систем. Очень внимательно изучайте спецификации – в открытой документации именитых глобальных производителей САУ можно обнаружить цифры, показывающие серьезно-большой разлет по точности систем, к примеру, безмачтовая уступает мачтовой в два раза! А это, в свою очередь, ставит вопросы – для профессионалов. Будет нелишним пощупать глазами интерфейс мониторов, в т.ч. предлагаемых к установке в кабине оператора СДМ, – на удивление, но для соотечественника, тем более не привыкшего к общению с электроникой, сей параметр имеет «критическое значение» (вообще интерфейсы оставляют желать лучшего у многих!).

И самый глобальный вывод, который буквально в глаза лезет, в т.ч. из цитат-мнений самих крупнейших игроков: без человека, и хорошо обученного, причем «группы двуногих и двуруких и башковитых», куда входят и машинисты, и геодезисты, и инженеры, и сервисники, и радиоинженеры, все они — обязательный персонал подрядчика (т.е. покупателя), увы и ах, пока не обойтись (дай бог, чтоб так оставалось всегда). Остальное — на совести рекламы.


МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Фэрид Садыков, консультант CNH Industrial по строительной технике

Компания Case Construction Equipment в рамках стратегического партнерства с Leica Geosystems широко применяет технологии автоматизированного управления машинами для всей линейки строительной техники. При этом сохраняется возможность работы и с другими основными поставщиками таких систем, такими как Topcon и Trimble. Для решения любых задач позиционирования и измерения, возникающих при строительстве дорог и зданий, из портфеля специализированных программных и аппаратных решений Leica Geosystems взят пакет iCON (Intelligent CONstruction), входящий в единую систему управления техникой Case® SiteControl. Он включает 4 подсистемы. iCONstruct — настраиваемые аппаратные и программные средства позиционирования и измерения на рабочей площадке. iCONtrol — обеспечение коммуникации персонала на рабочей площадке с исчерпывающим портфелем решений Leica по управлению машинами. iCONsult – сеть круглосуточной поддержки и консультирования для содействия росту бизнеса заказчиков. iCONnect – быстрая беспроводная безопасная связь системы с внешними сетями для передачи данных заказчику.

Закончим мы статью мнением моего тезки, Максима Чиликина, начальника службы инженерного сопровождения производства ЗАО «ВАД» — уважаемой стройорганизации, не понаслышке знакомой со всеми (!) САУ, т.е. их достоинствами, недостатками и спецификой применения: «Три основных лидера — Trimble, Topcon, Leica. Мы сравниваем, анализируем и плюсы, и минусы и на основании этого принимаем решение об использовании этих систем на той или иной строительной площадке».

Автор: Максим Ричмедин

Источник: 3 (119)2016 Строительная техника и технологии

print