Interfax-Russia.ru – Томские ученые разработали новые способы применения лазерного сканирования. Теперь с помощью лазера они могут делать здания энергоэфективными.
Наземный лазерный сканер – сама по себе вещь не новая, а вот те способности, которыми его "наделили" специалисты кафедры лазерной и световой техники Института физики высоких технологий Томского политехнического государственного университета (ТПУ), пожалуй, можно считать инновационными. Например, помимо традиционных способов использования прибора ученые предлагают с помощью лазерного сканирования и специальной компьютерной программы создавать умные энергосистемы и управлять ими через трехмерную модель объекта. Но для того, чтобы понять, как это будет работать, необходимо сначала разобраться, что представляет собой лазерный сканер.
"По принципу работы прибор во многом похож на обыкновенный тахеометр. Аналогично последнему, сканер при помощи лазерного дальномера вычисляет расстояние до объекта и измеряет вертикальный и горизонтальные углы, получая XYZ-координаты. Происходит это так - пучок лазера исходит из излучателя, отражается от поверхности объекта и возвращается в приемник, который обрабатывает полученную информацию", - рассказал Interfax-Russia.ru проректор-директор Института физики высоких технологий Алексей Яковлев.
Однако по скорости получения и обработки информации тахеометр явно уступает лазерному сканеру.
"Ежедневная съемка при помощи лазерного сканера – это десятки миллионов измерений, получение аналогичного объема информации с тахеометра займет не один год", - пояснил собеседник Interfax-Russia.ru.
С ним соглашается и главный специалист кафедры лазерной и световой техники ТПУ Александр Искрин.
"На сегодняшний день лазерное сканирование – самый объективный метод измерения, где человеческий фактор не вмешивается. Сама система такого сканирования высокопроизводительна, прибор делает 50 тысяч измерений в секунду. При традиционной технологии геодезист делает одно измерение за 2-3 секунды. Минимальный шаг сканирования составляет 2 миллиметра, что повышает точность измерений", - сказал ученый.
Схема работы с прибором выглядит следующим образом: лазерный сканер устанавливают напротив снимаемого объекта на штатив, пользователь задает требуемое разрешение и область съемки, затем запускает процесс сканирования. Для получения полных данных об объекте, как правило, приходится выполнять данные операции с нескольких позиций.
"Сканер вращается вокруг своей оси автоматически, сканируя все пространство вокруг себя. Мертвая точка получается только под самой треногой", - отметил Алексей Яковлев.
После того, как прибор закончит сканирование объекта, на экране компьютера появится облако точек.
"Из облака точек получается информационная модель, из которой можно понять мелкие и крупные детали. В одном облаке содержатся миллионы точек, в зависимости от объекта. Каждая из них имеет свои координаты. При помощи специальной программы мы "сшиваем" эти облака точек, убираем ненужные шумы, строим саму модель, а затем векторные чертежи: разрезы, сечения и так далее", - пояснил Искрин.
Ученый добавил, что лазерное сканирование позволяет решать очень широкий круг задач. Например, с помощью такой технологии можно оценить объемы предстоящих работ, посчитать площади и определить количество строительных материалов, найти скрытые дефекты объекта.
Кроме того, лазерный сканер позволяет не только сканировать, но и фотографировать объект. Что дает возможность на трехмерное изображение, полученное из облака точек, наложить картинку. Например, по этим материалам на основании готовой модели создаются археологические обмерные чертежи, на которых видно фактическое состояние сооружения, его внешние и внутренние дефекты. И эти обмерные чертежи становятся главным руководством подрядчика при реконструкции.
Также, по словам директора Института физики высоких технологий, при помощи точных трехмерных моделей и чертежей можно будет проводить мониторинг состояния коммуникаций, а во время реконструкции эти системы можно автоматизировать и управлять ими, что позволит экономить тепловые ресурсы в отопительный сезон.
"Будет создан единый информационный узел управления энергосистемами ТПУ, а также специализированное помещение для обучения студентов Энергетического института, которые будут проходить там практику. С помощью этой системы мы сможем экономить тепло. Нам не нужно 24 часа отапливать корпус. Занятия начинаются с половины 9-го, а заканчиваются в 10 – это время, когда нужно выдерживать тепловой режим, ночью топить на полную мощность не обязательно", - сказал Яковлев.
Он пояснил, что ночью система автоматического регулирования будет уменьшать подачу тепла в помещения до уровня, при котором коммуникации не выйдут из строя, а к началу занятий будет повышать уровень температуры в корпусе, чтобы студенты и преподаватели чувствовали себя комфортно.
По словам ученого, данный проект вуз реализует в рамках федерального закона РФ N 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации". Согласно этому документу, все бюджетные организации к концу года должны разработать программу энергоэффективности и предоставить контролирующим органам энергетический паспорт. Данные паспорта показывают, как организации отслеживают и стараются сократить затраты на потребляемые энергоресурсы: тепло, электричество, воду.
К настоящему времени ученые создали трехмерные модели (в том числе электросетей, теплотрасс и тепловых узлов) главного, 4, 8, 10 и 11 корпусов университета. На очереди общежития на улице Усова и Вершинина. В планах за три-четыре года отсканировать весь кампус вуза: 31 корпус, 14 общежитий, а также всю систему коммуникаций студгородка.
Стоит отметить, что лазерное сканирование в политехническом университете освоили всего год назад, когда приобрели швейцарский лазерный сканер Leica ScanStation C10. Специалисты вуза стали первыми, кто применил технологию лазерного сканирования в Томске – на инфраструктуре родного университета, на промышленных предприятиях, мостах, дорогах и даже на объектах деревянного зодчества.
"Сканировали старый дом на улице Белинского, который разрушен, горел, у него масса деформаций. Проблема деревянного зодчества в том, что периодически эти объекты реставрируют, но точность исполнительской документации традиционными методами мала – плюс-минус 50 см. То есть дом после реконструкции получается совершенно другой, не такой, каким был в оригинале. Технология лазерного сканирования позволяет до миллиметра считать и ту резьбу, которая есть на этих памятниках, весь декор, размеры, привязки, отклонения", - рассказал Яковлев.
Обозреватель Наталья Пономарева
Присоединяйтесь к Interfax-Russia в "Twitter‘е", "Вконтакте" и на "Facebook".