Будь здоров, дом!
При недомогании мы обращаемся к доктору. Он делает осмотр, назначает какие-то обследования, прописывает лечение. Всё это позволяет снова вернуться в строй. А что делать, если пациент – не живое существо? Да ещё и огромное? К тому же на глаз определить невозможно, есть ли у него действительно серьёзные проблемы? Тут за помощью нужно обращаться к практикующим строительным экспертам, которые могут найти и выявить более 1 000 различных дефектов в зданиях и сооружениях.
Но работать по принципу «Три П: Пол, Палец, Потолок» при диагностике таких сложных и больших объектов, как здания, учёные БГТУ им. В.Г. Шухова никогда не станут – им важна точность, чёткость, ясность в каждом вопросе, в том числе, и в вопросах дефектоскопии. Как это сделать? Ответ на вопрос они знали давно, но прошло несколько лет, прежде чем им удалось разработать аппаратно-программный комплекс аэрофотодефектоскопии для строительно-технической экспертизы зданий и сооружений.
С чего всё началось, как это работает, какие перспективы есть у научного направления – подробно рассказал лауреат премии В.Г. Шухова 2023 года, заведующий кафедрой экспертизы и управления недвижимостью, кандидат технических наук, доцент Андрей Евгеньевич Наумов.
Практикующим строительным экспертам всегда хотелось изобрести способ обследования зданий и сооружений, который позволял бы без вмешательства человека найти, распознать тот или иной дефект и выработать оптимальные решения по его устранению. Но проблема в том и состоит, что не всё и не всегда видно невооружённым глазом, даже если ты опытный строительный эксперт.
Учёные БГТУ им. В.Г. Шухова разработали уникальную технологию, позволяющую в автоматизированном режиме (без участия человека) отыскивать на поверхности зданий и сооружений дефекты, которые имеют существенное влияние на безопасность, прочность, функциональность объекта и требуют финансирования для их устранения.
Для этого они взяли квадрокоптер и снабдили его тепловизором, камерой и лидаром. В результате учёные получили мультиканальный сигнал, который вобрал в себя три вида сигналов: телевизионный (световая передача), тепловизионный – инфракрасный диапазон и лидарный – тот, что показывает расстояние, дистанцию. Наложение трёх сигналов позволило совершенно по-новому взглянуть на здание, узреть признаки начинающегося или развивающегося дефекта строительной конструкции. При обнаружении этих признаков создатели технологии с помощью нейросети смогли автоматически идентифицировать дефект, определить его количественно, упростить составление необходимой проектно-сметной документации для его устранения.
Изобретение шуховских учёных – настоящий прорыв в работе строительных дефектологов. Любой практикующий эксперт подтвердит, что большая часть работ по дефектоскопии связана с рутинными операциями по обнаружению дефекта, его измерению, описанию, документированию. Вдобавок специалистам приходится делать и зарисовки, и идентификацию дефекта в достаточно непростых условиях – на холоде, под дождём или на высоте. Не говоря о том, что не всегда эксперт может получить прямой доступ к объекту, если обследовать надо крыши, высотные сооружения с множеством препятствий или цех предприятия с экстремальными для человека температурами.
Разработанная шуховцами система имеет среди прочих одно неоспоримо важное свойство – мобильность устройства! Беспилотный летательный аппарат поднимется на любую высоту, в любом режиме, да к тому же и рассмотрит всё лучше, чем целый полк экспертов, поскольку мультиканальный сигнал позволяет увидеть дефект в различных режимах, что не только выявляет наличие, но и даёт более полное представление о нём:
Но одного взлёта коптера для анализа и прогноза недостаточно. Для оценки состояния того или иного объекта наблюдать за ним нужно хотя бы один строительный сезон. Конструкция в естественной среде должна претерпеть различные влияния – зимних морозов, летних высоких температур, дождей в весенний и осенний период, а также динамические нагрузки от внутренних сезонных процессов. Вот тогда можно говорить о том, как ведёт себя выявленный дефект, как развивается, и прогнозировать, что с ним будет в дальнейшем.
Аппаратно-программный комплекс аэрофотодефектоскопии – это не далёкое будущее. Уже сейчас учёные БГТУ им. В.Г. Шухова запустили пилотный проект, связанный с исследованием дефектов рулонных кровель. Кстати, первенцем в этих испытаниях стало покрытие аудиторного корпуса технологического университета. А теперь работы по дефектоскопии рулонных кровель больниц и детских садов планируются и ведутся на Чукотке, в Крыму и Подмосковье.
На сегодняшний день группа учёных, занимающихся проектом, уже получила несколько авторских свидетельств на программы для ЭВМ, саму нейросеть, которая распознаёт дефекты, а также технологию её обучения, плюс технические надстройки, с помощью которых инженеры усовершенствуют беспилотный летательный аппарат:
Не исключено, что дальнейшее развитие проекта в Технологе приведёт к появлению новой профессии. Возможно, именоваться она будет «строительный терапевт». Это должен быть квалифицированный инженер, задачи которого: рачительно эксплуатировать, беречь и содержать здание, осуществляя его непрерывный технический и функциональный мониторинг и цифровое ресурсное управление жизненным циклом.
В недалёком будущем, уверен Андрей Евгеньевич, проведение плановых и предупредительных экспертиз с помощью разработанной шуховскими учёными системы может стать обыденной дополнительной абонентской услугой, такой, например, как сегодня является охрана объекта или клининг. В ближайшей перспективе, вероятно, будет необходимо обязательное внедрение и дальнейшее ведение цифровой дефектоскопии любого эксплуатируемого здания.
У проекта есть большой потенциал в области организации пожизненного обследования зданий и сооружений длительного срока эксплуатации. Здания строятся 3-4 года, а эксплуатируются до 100 лет. Почти, как у человека, дефектологи обследуют здания и сооружения, выявляют скрытые проблемы, а затем выдают заключение и рекомендации – проекты реконструкции или ремонта и выстроенные под них бюджеты. Такая «строительная диспансеризация» способна существенно улучшить качество его эксплуатации.
Дальнейшее развитие цифровой дефектоскопии предполагает полностью автоматизированное управление ресурсами, выделяемыми на поддержание здания в состоянии функциональной пригодности. В перспективе учёные БГТУ им. В.Г. Шухова планируют научить нейросеть поиску новых дефектов, аппаратную часть – быть автономно мобильной и максимально управляемой, а всю систему – выдавать автоматизированные документы с минимальным участием человека. И тогда действительно любой дом, здание или сооружение будут здоровыми, уютными, безопасными на радость всем обитателям.
