Brevet FR2463394A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de collection de grandeurs mesurées dans le temps. Bon nombre de paramètres, notamment physiques, doivent être surveillés en permanence afin, dans un premier temps, de fournir des données statistiques relatives aux variations de ces paramètres en un site considéré, et, dans un deuxième temps, d'exploiter ces données statistiques pour prendre certaines décisions, notamment d'aménagement ou de travaux à effectuer dans le site considéré. Par la suite, la mesure permanente de ces paramètres permet également de prendre d'autres décisions, ponctuelles cette fois, relatives notamment aux mesures de sécurité à prendre vis-à-vis de ces travaux ou de ces aménagements. Un exemple typique de tels paramètres consiste en la détermination des variations de precipitations tombant, sur une période de temps prolongée, sur le site considéré.Les grandeurs des précipitations pouvant varier grandement, à un instant considéré, d'une région à une autre, ces paramètres, intéressant par exemple un bassin, doivent être mesurés en un grand nombre de points, ce qui, au niveau de l'établissement des statistiques, mais surtout au niveau de l'exploitation ultérieure, présente un certain nombre d'inconvénients notamment pour la collecte des grandeurs mesurées en des points nombreux, disperses et souvent difficiles d'accès. En ce qui concerne le cas particulier de la détermination des précipitations, on a propose des pluviomètres autonomes fournissant des signaux qui sont totalisés par un compteur électro-mécanique. Un relevé épisodique du compteur peut être alors effectué. Ces dispositifs présentent toutefois l'inconvénient de ne donner qu'une valeur globale de l'ensemble des précipitations tombées pendant une période de temps déterminée, sans donner aucune indication sur les variations des grandeurs de précipitations au sein de cette période déterminée. C'est pourquoi, il a également été proposé d'enregistrer les signaux fournis par le pluviomètre au moyen d'un enregistreur magnétique, typiquement du type à cassette, celle-ci étant récupérée épisodiquement pour restituer les grandeurs mesurées en un organisme régional de traitement et d'analyse de données.Outre les problèmes af férant à l'enregistrement sur une période de temps relativement longue de données sur bande magnétique, ces dispositifs mecanico-électroniques sont peu fiables, notamment en raison des risques de pannes et des inconvénients de tenue aux températures hautes et basses, les données ainsi enregistrées nécessitant par la suite, à la restitution, un traitement parfois sophistiqué. I1 a enfin également été proposé de relever les signaux de mesure par enregistrement graphique in situ, mais les dispositifs afférents,outre leur faible fiabilité, se caractérisent généralement par une precision médiocre. La présente invention a précisément pour objet d'obvier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif de collection de grandeurs mesurées dans le temps, de construction très simple, présentant une grande fiabilité et offrant une gamme importante de possibilités de restitution des grandeurs collectées. La présente invention a pour autre objet de proposer un procédé et un dispositif de collection et de restitution de grandeurs mesurées dans le temps, n'utilisant, à l'enregistrement, que des grandeurs temporelles significatives de variations incrémentielles des grandeurs mesurées, n'occupant ainsi qu'une capacité de stockage minimale, permettant une restitution immédiate, en clair, des grandeurs mesu rées ainsi immédiatement corrélées aux périodes de temps correspondantes avec une précision très importante , pouvant être inférieure à 10 secondes, et permettant donc de déduire les pentes instantanées de variations des grandeurs mesurées. Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention, le procédé de collection de grandeurs mesurées par valeurs incrémentielles dans le temps par un dispositif de mesure, comprenant les étapes d'enregistrer des données image de ces grandeurs mesurées et de les restituer ultérieurement en vue de leur analyse, comprend les étapes suivantes : générer à partir d'un signal d'horloge un signal de calendrier permanent ; détecter un premier signal indicatif d'une variation de la grandeur mesurée fournie par le dispositif de mesure ; enregistrer, dans une mémoire statique, le premier signal de calendrier correspondant à cette détection ; détecter successivement les signaux indicatifs des variations des grandeurs mesurées par le dispositif de mesure ; enregistrer dans la mémoire statique les signaux de calendrier correspondants ; et lire ultérieurement les signaux de calendrier ainsi enregistrés. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend : une unité de traitement comportant un générateur de signal d'horloge ; un micro-processeur programmable, une unité de mémoire statique vive, un interface de connexion de l'unité de traitement à une unité de dialogue et de visualisation indépendante ; le micro-processeur étant agencé pour recevoir le signal d'horloge, un signal indiquant une variation incrémentielle de grandeur mesurée fournie par le dispositif de mesure, un signal fourni par l'unité de dialogue et de visualisation, indiquant une demande de transfert des données enregistrées dans la mémoire statique, et un signal, également fourni par l'unité de dialogue et de visualisation, d'initialisation du générateur de signal d'horloge, le micro-processeur étant programmé pour coder, à partir du signal d'horloge un signal de calendrier, et pour transfé rer dans la mémoire le signal de calendrier en réponse au signal de variation de la grandeur mesurée en provenance du dispositif de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels La figure 1 représente, schématiquement, un dispositif de collection de grandeurs mesurées selon la présente invention, associé à un pluviomètre ; La figure 2 représente, sous forme de blocs, l'unité de traitement du dispositif de la figure 1 La figure 3 représente schématiquement une unité de dialogue et de visualisation destinée à être associée à l'unité de traitement de la figure 2, avec les dif férentes possibilités d'interconnexion La figure 4 représente un autre dispositif de collection de grandeurs mesurées selon la presente invention associé à un dispositif détecteur de niveau ; et La figure 5 représente un type de données enregistrées et restituées au moyen de l'unité de dialogue et de visualisation de la figure 3. Dans l'ensemble de mesure et d'enregistrement représenté sur la figure 1, un pluviomètre, généralement référencé 1, est couplé à une unité de traitement et de stockage 10 selon la présente invention. Le pluviomètre 1 est du type comprenant, au-dessous de l'entonnoir de réception 2, un équipage à deux augets opposés 3 basculant autour d'un axe 4, et lui-même associé à un contacteur 5, par exemple du type à mercure, de façon à fournir un signal significatif du basculement, dans un sens ou dans un autre, de l'é- quipage 3 en réponse au remplissage de la capacité prédéterminée de chacun des augets successivement.La capacité de ces augets peut être par exemple déterminée pour correspondre à 2/10e de mm deprécipitation. Conformément à la présente invention, le signal fourni par le contacteur 5 est adressé à l'entrée 6 d'une unité de traitement et de stockage 10 du type de celle représentée sur la figure 2, et comprenant un connecteur d'entrée/sortie 7 pour la connexion à un dispositif de dialogue et de visualisation. L'unité de traitement et de stockage 10 comprend, comme représenté sur la figure 2, un micro-processeur 11 recevant les signaux en provenance de l'entrée 6, un générateur de signal d'horloge 13, par exemple à quartz, un interface 14 de connexion aux dispositifs de dialogue et de visualisation, et une mémoire statique vive ( ex), une batterie 15, par exemple de 6 volts en série avec une pile 16, par exemple de 9 volts, assurant 1 alimentation électrique de l'unité. Le micro-processeur 1 est typiquement un microprocesseur du type RCA 1802 ou Motorola série 6800, à structure CMOS. Le micro-processeur est programmé pour effectuer le traitement des données constitué par les signaux fournis par le pluviomètre et adresser sélectivement les donnees ainsi traitées à la mémoire 12.Celle-ci peut être typiquement une mémoire de capacité tS octets du type module CDP 18 S 205 B de RCA correspondant à un nombre de basculements des augets de l'ordre de 1500 à 2000. Pour des zones à pluviosité quasi-permanente, ou pour une périodicité de relevés des données enregistrées importante, par exemple de l'ordre de 6 mois, la mémoire doit être portée à 16 K octets. Le micro processeur 11 est sensible aux signaux en provenance du plu viomètre, aux signaux d'horloge générés par le dispositif de base de temps 13, ainsi qu'à des signaux indiquant une demande de transfert sur enregistreur, des signaux indiquant une demande d'impression, et des signaux supplémentairesd'i- nitialisation de l'horloge interne fournis par l'unité de dialogue 8 via l'interface 14.Le logiciel est déterminé de façon à n'inscrire dans la mémoire 12 que la date, c'est-à-dire le jour , l'heure, la minute et la seconde, élaborée à partir du signal d'horloge,correspondant à un basculement de l'équipage à augets 3. Ceci permet de connaître avec une excellente précision, dépendant bien sûr de la contenance des augets déterminant la valeur incrémentielle de variations des précipi tations, l'intensité instantanée des pluies et leurs variations au cours du temps. Pour ce faire, à partir du signal d'horloge, fourni par le dispositif 13, à la fréquence de par exemple 25 Hz, la date, déterminée telle que ci-dessus, est codée sur 9 octets qui contiendront dans leurs parties basses leur valeur hexadécirale d'un digit, cette date étant incrémentée régulièrement toutes les secondes.Les signaux fournis par le contacteur du pluviomètre ont l'allure de créneaux dont les fronts correspondent à deux basculements successifs. Le signal peut être à un niveau haut ou à un niveau bas, seule la présence d'un front étant exploitée avec le dispositif selon laprésente invention. Pour minimiser, l'occupation en mémoire de chaque date, élaborée par le micro-processeur, on n'inscrit en mémoire que les valeurs ayant été modifiées. On a représenté sur la figure 5, une restitution sur l'imprimante 18 de l'unité de dialogue 8 des données enregistrées dans la mémoire 12. En supposant ainsi que le premier basculement de l'équipage à augets a eu lieu au jour 157 à 9 H 25' 06", dans l'exemple considéré, le second basculement a eu lieu le même jour, mais à 9 H 26' 17", soit 1'lui" après le premier basculement. On peut ainsi en déduire l'intensité des précipitations par minute, le jour considéré. Dans cet exemple, sont inscrites dans la mémoire, les valeurs suivantes : 157-09-25-06-26-17, puisque, pour le second basculement le jour et l'heure n'ont pas été modifiés. Comme les dates ne sont pas ainsi entièrement inscrites en mémoire à chaque basculement, elles sont codées pour les distinguer les unes des autres. La valeur des secondes est inscrite sur un octet, la partie basse contenant les unités de secondes et la partie haute les dizaines de secondes. Les unités de secondes variant de O à 9 sont écrites sur 4 bits et les dizaines de secondes variant de O à 5 ne seront écrites que sur 4 bits. On écrit les minutes de la même façon. Les unités d'heures variant de O à 9 seront codées sur 4 bits et les dizaines d'heures variant entre O et 2 seront codées sur 2 bits.Les dizaines de jours variant entre O et 9 seront de même écrites sur 4 bits et placées dans la partie basse d'un octet. Dans la partie haute, on écrira les centaines de jours sur trois bits, ce qui limite ainsi la période considérée à 799 jours. Pour n'écrire en mémoire que les valeurs ayant changé, chaque digit de l'horloge interne est placé dans la partie basse d'un octet et la partie haute sert au codage de l'affichage. Les bits des unités de jours, des unités d'heures, des unités de minutes et des unités de secondes, sont alors amenés à l'état 0. Chaque fois qu'un digit est modifié, on positionne le bit des unités de l'unité de temps modifiée à "1". Au moment du basculement du pluviomètre, on n'écrira en mémoire que les valeurs d'horloge ayant le bit des dizaines ou des centaines égal à "O". L'unité de traitement et de stockage 10 est conçu pour être utilisé avec une unité de dialogue et de vi sualisation ou restitution 8 représentée sur la figure 3. Conformément à la présente invention, cette unité se présente sous la forme d'une valise portable comportant, autour d'une mémoire passive (PROM) 21, un dispositif de visualisation à diodes LED 17, une imprimante optique 18 du type Printina, une cassette 19 aux normes ECMA 34 et un clavier d'entrée et de commande 20 pour fournir à l'unité de traitement un signal indiquant une demande de transfert sur enregistreur ou une demande d'impression, et un signal supplémentaire permettant d'effectuer l'initialisation de l'horloge interne. A cet effet, le logiciel fournit des signaux de commande et agit en fonction des signaux reçus, notamment pour restituer des dates complètes à partir des dates tronquées enregistrées dans la mémoire 12. Pour ce faire, on lit la première date (5 octets) et on la place dans 5 mots mémoires libres, sans aucun code auxiliaire. On transfert les 5 mots ainsi obtenus par l'intermédiaire du port de sortie On lit ensuite la seconde date et on écrase les anciennes valeurs par les nouvelles, qui peuvent être inférieures à 5, dans les octets de mémoire auxiliaires, on sort ensuite les mots obtenus qui constituent la deuxième date complétée, et l'on procéde ainsi jusqu'à dernière date, en utilisant un bloc par date. Pour la sortie sur l'imprimante 18, on opère de même, si ce n'est que les données sont sorties digit par digit (4 bits) avec une ligne par date. L'unité de dialogue et de visualisation 8, se présentant sous la forme d'une valise transportable, permet de faire, avec une périodicité déterminée, le relevé des valeurs enregistrées dans les dispositifs répartis dans une région donnée, le dispositif de visualisation 17 permettant de vérifier in situ l'état de bon fonctionnement du dispositif de traitement et de stockage et le contrôle du fonctionnement après changement des piles, le cas échéant, le clavier 20 permettant la réinitialisation du système en cas de besoin.Toutefois, si la topologie du terrain et l'industrialisation du pays le permettent, le dispositif de traitement et de stockage 10 peut être couplé directement à des unités de traitement centrale ou régionale, au moyen d'une ligne 9 d'un réseau téléphonique auto-commute. De même, pour des régions hostiles ou d'accès difficile, telles que par exemple des îlots ou des balises en mer, ou dans des zones désertiques, les dispositifs 10 associés aux dispositifs de mesure 1 épartillés sur une telle zone peuvent être associés à une unité de transmission et de réception 90 pour un actionnement et une restitution par té lécommuni cati on, par exemple en utilisant un satellite de transmission du type Argos. On a représenté sur la figure 4, une autre utilisation du procédé et du dispositif de collection de grandeurs mesurées dans le temps selon la présente invention. Ce dispositif est ici associé à une perche résistive 30 pour la mesure du niveau d'un liquide. Cette perche, suspendue à un bâti stationnaire 54, présente une tige verticale 31 plongeant dans le liquide et un flotteur annulaire 32, glissant sur la tige 31 et contenant au moins un aimant 33. La tige verticale 31 est un tube amagnétique étanche qui renferme un circuit imprimé constitué d'une succession d'éléments de circuit élémentaires 35 comprenant un interrupteur sous verre du type Reed et une résistance. Le déplacement du flotteur annulaire provoquant la fermeture de ces interrup teurs, joue le rôle d'un curseur d'un potentiomètre. Un boî- tier de lecture 37 permet la mesure et le codage analogique/ numérique de la résistance électrique déterminée par le curseur, cette résistance étant une image du niveau du liquide considéré.Le signal fourni par le boîtier 37 est transmis à l'entrée 6 d'un dispositif de traitement et de stockage 10', analogue à celui représenté sur la figure 2. Le mode d'enregistrement et de restitution peut être le même que précédemment décrit, mais, toutefois, dans ce cas particulier, on inscrira de préférence dans la mémoire 12 un signal image de la résistance de la perche à des instants déterminés, par exemple toutes les dix minutes ou toutes les heures. Le dispositif selon la présente invention permet, dans ce dernier cas, d'afficher egalement les dates, en jour et en heure, pour le cas de l'inscription de variations de niveau au-delà de valeurs de seuil déterminées minimale ou maximale. La restitution s'effectuera de la même façon par le connecteur 7 au moyen dune valise telle que 8 ou par les lignes ou systèmes de transmission 9 et 90. Un tel dispositif est particulièrement adapté à la mesure des niveaux en milieux hostiles (industrie chimique),au contrôle des zones côtières et portuaires (marée, houle, seiche),de bassins (étiage) ou encore aux systèmos dwégoûtsv Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec les modes de réalisation particuliers,elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de collection de grandeurs mesurées dans le temps dans un dispositif de mesure comprenant les étapes d'enregistrer des données images de ces grandeurs mesurées et de restituer ultérieurement ces données enregistrées en vue de leur analyse, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes a) générer, à partir d'un signal d'horloge, un signal de calendrier permanent b) détecter un premier signal indicatif d'une variation d'une valeur incrémentielle de la grandeur mesurée, fourni par le dispositif de mesure c) enregistrer dans une mémoire statique le premier signal de calendrier correspondant à cette détection; d) détecter successivement les signaux indicatifs de variations incrémentielles des grandeurs mesurées ; e) enregistrer dans la mémoire statique les signaux de calendrier correspondants ; et f) lire , à la demande, les signaux de calendrier ainsi enregistrés. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes a) à e) sont effectuées dans une unité de traitement et de stockage associée in situ au dispositif de mesure, l'étape f) étant effectuée avec une périodicité donnée au moyen d'une unité de dialogue et de visualisation séparée. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape f) est effectuée au moyen d'une unité de dialogue et de visualisation indépendante, mobile, susceptible d'être connectée à l'unité de traitement et de stockage. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape f) est effectuée par l'intermédiaire d'un réseau téléphonique auto-commuté. 5 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape f) est effectuée par l'intermédiaire d'un satellite de télécommunications et de transmission, l'unité de traitement et de stockage étant associée in situ à un dispositif transmetteur. 6 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de traitement et de stockage comportant ; un générateur de signal d'horloge ; un micro-processeur ; une unité de mémoire statique vive ; et un interface de connexion de l'unité de traitement à une unité de dialogue et de visualisation ; le micro-processeur étant agencé pour recevoir les signaux d'horloge, un signal indiquant une variation incrémentielle de grandeur mesurée fourni par le dispositif de mesure, ainsi que, via l'interface, un signal indiquant une demande de transfert de données enregistrées et un signal d'initialisation de générateur de signal d'horloge ; le micro-processeur étant programmé pour coder, à partir du signal d'horloge, un signal de calendrier en clair et pour transférer dans la mémoire les signaux de calendrier en réponse aux signaux de variations incrémentielles de la grandeur mesurée. 7 - Dispositif selon la revendication 6, carac térisé en ce que l'unité de dialogue et de visualisation comprend une mémoire morte, un clavier de commande et d'initialisation, un dispositif de visualisation, et une imprimante. 8 - Dispositif selon la revendication7, caractérisé en ce que l'unité de dialogue et de visualisation se présente sous la forme d'un ensemble transportable et comporte en outre un enregistreur à bande magnétique. 9 - Ensemble d'un pluviomètre, comprenant un entonnoir de réception délivrant les précipitations recueillies à un équipage oscillant à deux augets, et d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le signal indiquant une variation incrémentielle de la grandeur mesurée est un front alternativement as ces dant et descendant fourni par un contacteur solidaire de l'équipage oscillant du pluviomètre.