Brevet FR2573875A1 — publié le 19860530

Procédés et dispositifs pour détecter la pollution de l'eau. La présente invention a pour objet des-procédes et des dispositifs pour détecter La pollution de l'eau. Le secteur technique de L'invention est celui du traitement des eaux, notamment de L'eau potable. La pollution des eaux, notamment de L'eau potable, peut être provoquée par une pluraLité de substances plus ou moins toxiques et il n'est pas possible de détecter individuellement La présence de chacune de ces substances. Pour surveiller la bonne qualité d'une eau potable, on procède globalement en s'assurant que des animaux aquatiques très sensibles aux pollutions vivent normalement dans L'eau que- L'on desire contrôler. Le choix des animaux se porte naturellement sur des poissons et le plus souvent sur Les petites truites qui sont très sensibles à la plupart des pollutions etdont la sensibilité est drautant plus élevée qu'elles sont très petites La mort des petites truites constitue alors L'indice d'une poLlution globale. La difficulté consiste à détecter automatiquement La mort d'une ou pLusieurs truites en éliminant les risques de fausses alarmes. Un dispositif connu consiste en un bac en forme de cuvette dans lequel vit une seule truite. Si celle-ci meurt, elle est entraînée vers l'orifice d'évacuation de L'eau qui est situé au centre de la cuvette et qui est équipé d'un détecteur, par exemple d'un détecteur photo-électrique qui détecte la présence du corps de la truite et qui commande une alarme et/ou un automatisme. Toutefois un tel dispositif risque de déclencher de fausses alarmes si La mort de la truite est une mort naturelle ou accidentelle qui n'est pas due à la pollution de l'eau. Pour pallier ce risque, on est conduit à utiLiser plusieurs bacs semblables équipés chacun d'un dispositif de détection et à ne déclencher une alarme de pollution que si tous les détecteurs ont fonctionné. Suivant une autre méthode, on utilise un deuxième grand bac témoin contenant une pluralité de truites sans dispositif de détection. Dans ce cas, si Le détecteur du bac contenant un seul poisson fonction ne, un opérateur doit venir s'assurer de l'état des poissons qui sont dans le bac témoin. Tous ces dispositifs connus demandent beaucoup de surveillance et d'entretien. L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens qui permettent de détecter automatiquement la mort de tous les poissons vivant dans un bac dans lequel L'eau à contrôler circu Le, de tel Le sorte que le signal émis par ces moyens de détection puisse être utilisé pour déclencher une alarme et/ou un automatisme en éliminant les risques de fausse alarme. Cet objectif est atteint par un procédé pour détecter la pollution de l'eau selon lequel on place plusieurs poissons dans un bac dans lequel L'eau à contrôler circule et on utilise comme indice de pollution de L'eau, l'absence de mouvement simultanée de tous les poissons. Un dispositif selon L'invention pour détecter la pollution de l'eau comporte, de façon connue, un bac dans lequel on fait circuler L'eau à contrôler et dans Lequel vivent plusieurs poissons. Les objectifs de L'invention sont atteints au moyen d'un bac qui comporte un détecteur volumétrique de mouvement composé d'un émetteur d'ondes acoustiques et d'un ou plusieurs transducteurs électro-acoustiques fonctionnant en récepteurs et un dispositif seLon l'in- vention comporte, en outre, des circuits électroniques qui reçoivent les signaux électriques délivrés par ledit détecteur, lesquels circuits comportent un mélangeur qui reçoit les signaux délivrés par l'émetteur et par lesdits récepteurs, un filtre passe bas dont la fréquence de coupure est inférieure à la fréquence dudit émetteur, un redresseur qui reçoit les signaux filtrés et qui délivre un signal continu à un signal de référence et qui actionne une alarme et/ou un automatisme si ledit signal continu devient inférieur audit signal de référence. On connaît les détecteurs volumétriques de mouvement qui sont composés d'un émetteur d'ondes électromagnétiques ou acoustiques et d'un ou plusieurs récepteurs qui sont placés dans un même volume et qui détectent la présence d'un corps ou d'un objet mobile à l'intérieur dudit volume grâce à l'effet "Doppler-Fj'zeau", c'est-à-dire au décalage de la fréquence des ondes dû au mouvement dudit objet mobile. Les détecteurs volumétriques de mouvement sont utilisés à ce jour dans les appareils d'alarme équipant les Locaux ou Les appartements pour détecter une intrusion. La présente invention constitue une application nouvelle et non évidente d'un détecteur volumétrique de mouvement dans le domaine du contrôle de la pollution de l'eau. Cette application nouvelle comporte une première adaptation, car dans le cas d'un appareil d'alarme, on détecte un mouvement tandit que dans la présente application, on doit détecter une absence de mouvement. De plus, il faut réaliser un détecteur volumétrique de mouvement suffisamment sensible aux mouvements de poissons qui sont relativement petits en éliminant les signaux parasites dus aulx turbulences de l'eau. L'invention a pour résultat de nouveaux procédés et dispotifs qui permettent de détecter automatiquement et globalement la pollution de L'eau de façon fiable en éliminant les risques de fausses alarmes. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon L'invention. La figure 1 représente une coupe verticale d'un bac faisant partie d'un dispositif selon L'invention. La figure 2 représente un schéma des circuits électroniques d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un bac selon l'invention. Celui-ci comporte une cuve 1, par exemple une cuve du même type que les cuves d'aquarium, dans lequel l'eau à contrôler arrive par un conduit 2 qui débouche dans une chambre de tranquillisation 3 délimitée par les parois de la cuve et par une cloison transversale 4. La cuve 1 comporte un volume 6 dans lequel vivent des poissons 7, par exemple des petites truites ayant une longueur de L'ordre de 10 cm. Le nombre de truites est, de préférence, élevé, par exemple de l'ordre de plusieurs dizaines. Le volume 6 est délimité par deux parois de la cuve 1, par la cloison transversale 4 et par une deuxième cloison transversale 8, parallèle à La cloison 4 et moins haute que celle-ci. Le bord supérieur de la cloison 4 sert de déversoir. La cuve 1 comporte un conduit d'évacuation 9 qui est séparé du volume 6 par la cloison 8 et qui évacue l'eau tombant du déversoir. La cloison 4 comporte à son extrémité inférieure, une ou plusieurs ouvertures 5 qui font communiquer la chambre de tranquillisation 3 avec le volume 6, dans lequel se trouvent les poissons. La cuve 1 comporte en outre, dans la partie supérieure de la chambre de tranquillisation, un conduit de trop plein 10 qui est situé au-dessus du niveau du déversoir 8. Le circuit de L'eau est le suivant. L'eau arrive en continu dans la chambre 3, par le conduit 2, avec un débit relativement faible. De préférence, le conduit 2 est coudé vers le haut comme on peut le voir sur la figure,afin de localiser les remous au voisinage du sommet de la chambre de tranquillisation. L'eau passe dans le volume 6 à travers les ouvertures 5 par effet de vases communi canuts. La section des ouvertures 5 est suffisamment grande pour que la vitesse de passage de L'eau soit faible afin d'éviter les turbulencés dans le volume 6. L'eau contenue dans le volume 6 se renouvelle en s'écoulant par le déversoir 8. On voit que l'eau arrive dans le volume 6 par le fond et s'évacue par le haut du côté opposé à L'arrivée 5, de sorte qu'en cas de pollution L'eau polluée envahit rapidement tout Le volume 6. Le volume 6- comporte un émetteur d'ondes acoustiques 11, de fréquence ultrasonore, qui est plongée dans L'eau contenue dans le volume 6 et qui est placé par exemple au voisinage de la cloison 4 et vers La moitié de La hauteur d'eau. L'émetteur 11 est un transducteur électro-acoustique qui est excité par un oscillateur qui émet sur une fréquence élevée, par exemple une fréquence de 5 MHz. Le transducteur 11 a une puissance relativement faible, de l'ordre de quelques dizièmes de watts, de sorte que la consommation d'énergie d'un dispositif selon l'invention est très faible. Le transducteur 11 est constitué par exemple par une plaquette piézo-électrique en forme de disque, qui est très directrice ou en forme de calotte sphérique, qui est plus omnidirectionnelle. La cuve 1 comporte un ou plusieurs transducteurs électroacoustiques du même type que le transducteur 11, fonctionnant en récepteurs. Par exemple, selon un mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 1, la cuve 1 comporte deux récepteurs 12a, 12b situés à proximité de la cloison 8, donc du côté du volume 6 opposé à l'émetteur 11, de sorte que les ondes ultrasonores émises par l'émetteur 11 doivent traverser tout le volume 6 avant d'être captées par les émetteurs 12a et 12b et rencontrent donc les poissons 7 qui les réfléchissent. De préférence, les récepteurs 12a et 12b sont disposés l'un à proximité de la surface de L'eau et l'autre à proximité du fond. La face des cloisons 4 et 8 en contact avec l'eau est isolée acoustiquement. Par exemple, elle porte un revêtement en un matériau élastomère ou visco-élastique qui absorbe ou qui amortit les ondes acoustiques afin de réduire les échos sur ces parois. Les faces internes des parois latérales de la cuve 1, qui sont en contact avec l'eau, peuvent également être isolées acoustiquement de la même façon. On sait que- les ondes acoustiques se propagent bien dans l'eau et c'est pourquoi on a choisi d'utiliser un émetteur et des récepteurs d'ondes ultrasonores. On choisit une fréquence élevée pour obtenir un effet Doppler suffisant. La figure 2 représente les circuits électriques et électroniques d'un dispositif selon l'invention. Le repère 13 représente un oscillateur de tout type connu qui oscille par exemple sur une fréquence de L'ordre de 5 NHz. La sortie de l'oscillateur est connectée sur un transducteur piézo-électrique 11, de tout type connu, par exemple un transducteur comportant un disque en céramique piézo-éLectrique placé entre deux électrodes. Le transducteur Il est plongé comme on l'a vu dans l'eau du volume 6 et les ondes ultrasonores émises se propagent dans l'eau. Les repères 12a et 12b représentent deux transducteurs électroacoustiques de tout type connu, par exemple deux hydrophones piézoélectriques qui captent les ondes acoustiques êt qui les convertissent en tensions. Le repère 14 représente un amplificateur sélectif, qui est accordé sur une fréquence voisine de 5 MHz. Les-sorties des deux transducteurs 12a et 12b sont connectées en parallèle sur L'entrée de l'amplificateur 14. Le repère 15 représente un circuit mélangeur qui reçoit à la fois la tension oscillante émise par l'oscillateur 13 et la tension émise par l'amplificateur 14 et qui les mélange. Il en résulte un signal de battement à faible fréquence (entre O et quelques centaines de hertz), qui est proportionnel au signal Doppler dû aux mouvements des poissons. Le repère 16 représente un filtre passe-bas qui est composé par exemple d'une résistance R1 et d'un condensateur C1. Ce filtre passe-bas a une fréquence de coupure très inférieure à la fréquence de l'oscillateur 13, de sorte qu'il élimine tous Les signaux émis par l'oscillateur ou transmis par réflexion sur Les parois du bac et qu'il ne laisse passer que des signaux ayant subi un changement de fréquence par suite du battement du signal d'émission avec le signal Doppler. Le repère 17 représente une prise sur laquelle on peut brancher un écouteur. Le repère 18 représente un circuit détecteur du signaL du à l'effet Doppler. Ce circuit est composé d'une diode D1 qui redresse le signal et d'un condensateur de filtrage C2 monté en parallèle avec une résistance R2, qui constitue un filtre passebas ayant une fréquence de coupure inférieure à 1 Hertz. A la sortie du détecteur 18, on obtient une tension continue, de polarité constante qui représente la valeur moyenne Um du signal filtré et redressé. Le repère 19 représente un ampLificateur opérationneL utilisé comme comparateur qui compare la tension continue Vi déLibrée par le détecteur 18 à une tension de référence continue et réglable Vr qui est fournie par exemple par un potentiomètre R3. La sortie du comparateur est connectée sur un voyant lumi- neux 20 et sur un dispositif de temporisation 21, de tout type connu. La sortie du circuit de temporisation 21 est connectée sur une alarme sonore 22 et/ou sur des automatismes qui commandent par exemple La fermeture immédiate de vannes placées sur un réseau d'eau potable. Le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention est le suivant. Une partie des ondes ultrasonores émises dans l'eau du volume 6 par émetteur 11 avec une fréquence déterminée, sont réfléchies par les truites en mouvement, ce qui a pour effet de modifier la fréquence des ondes réfléchies correspondantes par effet Doppler. Tant que les truites sont en mouvement, le filtre passe-bas 16 laisse passer les signaux dus à l'effet Doppler. Tant que les truites sont en mouvement, le circuit détecteur 18 émet une tension continue Vm et on règle la tension de référence Vr du comparateur à une valeur nettement inférieure à cette tension continue, de sorte que le comparateur 19 n'émet aucun signal. Si le mouvement d'un grand nombre de truites cesse par suite de la mort de celles-ci due à une pollution ou même si les mouvements des truites deviennent très faibles, de telle sorte que la tension continue Vm délivrée par le circuit de détection 18 tombe au-dessous de la tension de référence Vr, le comparateur 19 émet un signal qui allume immédiatement la lampe 20 et qui met en route le circuit de temporisation 21. Le circuit de temporisation 21 est réglé par exemple sur une minute. Si la tension continue Vm délivrée par Le détecteur 18 reste inférieure à la tension de référence Vr pendant une durée supérieure à celle de La temporisation 21, l'alarme 22 est déclenchée. On peut régler la tension de référence Vr en fonction de la sensibilité désirée. Pour obtenir une sécurité supplémentaire, on peut prévoir que la sortie du comparateur 29 est connectée sur un dispositif de stimulation des poissons 23, qui est représenté en pointillés et qui envoie dans le volume 6 une excitation sous forme de décharge électrique ou d'impulsion lumineuse ou sonore ou sous forme d'une distribution de nourriture. Cette stimulation est destinée à vérifier que l'absence de mouvement constatée est bien due à la mort des poissons. Si ce n'est pas le cas, ceux-ci se remettent en mouvement et on évite automatiquement une fausse alarme. Un dispositif selon L'invention est un dispositif qui fonctionne en sécurité positive car tout défaut de fonctionnement entrain une alarme. REVENDICATIONS 1. Procédé pour détecter la pollution de l'eau du type dans lequel on place plusieurs poissons dans un bac (1), dans lequel l'eau a contrôler circule, caractérisé en ce que l'on utilise comme indice de pollution de l'eau, L'absence de mouvement simultanée de tous les poissons. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que L'on équipe ledit bac d'un détecteur volumétrique de mouvement comportant un émetteur (11) d'ondes acoustiques, et au moins un transducteur électro-acoustique (12a, 12b) récepteur desdites ondes, on mélange les signaux délivrés par l'émetteur et par lesdits récepteurs pour obtenir par battement un signal à basse fréquence, on filtre les signaux délivrés par le mélangeur (15) dans un filtre (16) ayant une fréquence de coupure très inférieure à celle de l'é- metteur, on redresse et on intègre les signaux filtrés pour obtenir un signal continu (Vm) qui représente la valeur moyenne, on compare ce signal continu (Vm) à une valeur de référence (Vr) et on déclenche une alarme ou un automatisme si ledit signal continu reste inférieur à ladite valeur de référence pendant une durée déterminée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lorsque le signal continu devient inférieur à ladite valeur de référence, on déclenche automatiquement une stimulation des poissons et on déclenche une alarme ou un automatisme si ledit signal continu ne redevient pas supérieur à ladite valeur de référence. 4. Dispositif pour détecter La pollution de l'eau du type comportant un bac (1) dans lequel on fait circuler L'eau à contrôler dans Lequel vivent plusieurs poissons (7), caractérisé en ce que ledit bac comporte un détecteur volumétrique de mouvement composé d'un émetteur d'ondes acoustiques (11) et d'un ou plusieurs transducteurs électro-acoustiques (12a, 12b) fonctionnant en récepteurs et ledit dispositif comporte, en outre, des circuits éLectroniques qui reçoivent les signaux électriques délivrés par ledit détecteur, lesquels circuits comportent un méLangeur (15) qui reçoit les signaux délivrés par l'émetteur et par les récepteurs, un filtre passebas (16) dont la fréquence de coupure est inférieure à La fréquence dudit émetteur, un détecteur (18) qui reçoit Les signaux filtrés et qui délivre un signal continu (Vm), un comparateur (19) qui compare ledit signal continu (Vm) à un signaL de référence (Vr) et qui actionne une alarme et/ou un automatisme (20) si ledit signal continu devient inférieur audit signal de référence. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un circuit de temporisation (21) qui est connecté à la sortie dudit comparateur et une alarme (22) qui est commandée par ledit circuit de temporisation si ledit signal continu (Vm) reste inférieur à la tension de référence (Vr) pendant une durée supérieure à celle de la temporisation. 6. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un dispositif de stimulation (23) qui est destiné à exciter les poissons et qui est connecté sur la sortie dudit comparateur (19). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit bac comporte une cuve (1) qui est divisée en trois compartiments par deux cloisons transversales (4, 8) et le compartiment médian (6) contient une pluralité de poissons (7), ledit émetteur (11) et deux transducteurs récepteurs (12a, 12b). 8. Dispositif selon La revendication 7, caractérisé en ce que L'unes compartiments latéraux (3) est une chambre de tranquillisation dans laquelle L'eau à contrôler arrive en continu par un conduit d'arrivée (2) qui débouche à proximité du sommet de la chambre et ladite cloison (4) qui sépare ladite chambre (3) du compartiment central (6) comporte, au voisinage du fond des ouvertures (5) de passage de l'eau. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le compartiment opposé à ta chambre de tranquillisation comporte un conduit d'évacuation d'eau (9) et Le bord supérieur de la cl-oison (8) qui sépare ce compartiment central (6) sert de déversoir.