Brevet FR2594552A1 — publié le 19870821

L'invention concerne un dispositif d'analyse d'informations relevées sur une période de tempsipermet- tant la sélection et la transposition des résultats en vue d'une lecture, d'une gestion et d'une interprétation facilitées. Plus spécifiquement, l'invention est relative à un dispositif enregistreur et analyseur acceptant tout signal reçu sous forme numérique ou analogique telles que des valeurs de potentiel, de courant, de température ou autres. Parmi toutes les applications du dispositif de l'invention, celui-ci s'applique en particulier à la protection cathodique d'ouvrages, telles que des canalisations ou des conduites, notamment immergées ou enterrées. On considère que la protection cathodique d'un ouvrage disposé en sous-sol est assurée lorsque le potentiel de cet ouvrage pris par rapport à une électrode de référence, telle que l'électrode Cu/CuSO4, est inférieur à un certain seuil, par exemple, -850 mV. En exploitation et dans la majorité des cas, lorsque l'ouvrage n'est soumis à aucune sollicitation de courants électriques extérieurs, la mesure de ce potentiel est faite par estimation de sa valeur instantanee, par exemple au moyen d'un voltmètre. Ce dernier est alors branché entre un conducteur relié à l'ouvrage protégé et l'éLectrode de référence. En présence de courants vagabonds extérieurs, par exemple, tels que ceux produits par les installations en courant continu maL isolées (traction ferroviaires, métro, tramway ou usines d'électrolyses...), Le potentieL fluctue dans le temps. Actuellement, la technique enseigne que l'évaluation de l'état électrochimique de L'ouvrage est estimée par un enregistrement de Longue durée de La valeur du potentiel.On réalise cette mesure en utilisant, par exemple, un enregistreur graphique. Cependant, ce type d'appareil est encombrant et de manipulation délicate. Il délivre sur un ruban, prévu à cet effet, le graphe du potentiel en fonction de la période de temps pendant laquelle la mesure a été effectuée. Il est donc nécessaire de procéder à un examen du graphe afin de juger de l'état de la protection cathodique. Ce travail ne peut être effectué que par des spécialistes ou nécessite l'usage d'un intégrateur. L'invention a pour objet, notamment,d'éviter les inconvénients que l'on vient de citer, en proposant une solution simple d'utilisation, souple d'emploi et adaptee aux problèmes posés. A cet effet, le dispositif d'analyse d'informations proposé comprend, en combinaison : - au moins une horloge permettant de commander une cadence de relevé des mesures, - plusieurs plages différenciées et étagées adressables d'une mémoire d'un micro-ordinateur dans lesquelles sont adressées et traitées les informations de valeurs échelonnées acquises, - au moins un moyen de mise en route des mesures et un moyen d'arrêt de ces mesures, et - au moins un moyen d'affichage indiquant séparément, sous forme traitée, les signaux appartenant à chaque plage. De cette façon, le personnel chargé d'évaluer l'état des ouvrages sous contrôle peut, par une lecture directe, apprécier le niveau de polarisation électrochimique de l'ouvrage que celui-ci soit protégé ou non. En outre, le dispositif de l'invention délivrant directement les renseignements nécessaires au contrôle sous forme traitée, peutlêtre utilisé par un personnel non qualifié. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à L'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre une vue schématique du dispositif d'analyse d'informations de l'invention, - la figure 2 présente une courbe illustrant l'évolution des mesures dans le cas d'un relevé de tensions au cours d'une période de temps déterminée, - la figure 3 présente schématiquement un graphique montrant plusieurs plages différenciées et étagées, par exemple, des plages de tension. On décrira l'invention en faisant référence à un mode de mise en oeuvre illustré, à titre d'exemple, dans les diverses figures des dessins annexés. Dans le mode d'illustration représenté, on a supposé que les signaux relevés étaient des tensions, cependant, ceux-ci pourraient être constitués, comme on l'a déjà précisé, par tout signal analogique ou numérique tels que par exemple des températures, des seuils ou encore des pH. On fera, tout d'abord référence à la figure 1 dans laquelle on aperçoit Le dispositif d'analyse de l'invention repéré dans son ensemble 1. Ce dispositif comprend, en particulier, une horloge 2 qui commande à une cadence déterminée le relevé des mesures, une unité d'acquisition 3 qui reçoit et transforme les relevés de façon qu'ils puissent être analysés dans l'unité de traitement 6 puis inscrits au moyen de l'unité d'affichage 13. Une alimentation électrique 8, commandée par un commutateur narche/arrêt 12 assure La mise sous tension de ces différents appareils. Comme il apparait de la figure 1, l'unité d'acquisition 3 comprend un étage d'entrée 4 relié aux entrées 7, 7' et un convertisseur analogique-numérique 5. On notera également que L'unité de traitement 6 comprend, notamment, un microprocesseur à mémoires 9. En outre, l'unité de traitement 6 est reliée d'une part à une commande schématisée en 10, par exemple du type bouton-poussoir, qui permet de sélectionner à volonté le début de la phase traitement des mesures, et d'autre part, à une seconde commande schématisé en 11 (qui peut être aussi du type bouton-poussoir) et qui permet de déterminer le début de la phase lecture des résultats" On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif d'analyse d'informations 1. C-e dispositif peut, en particulier, mesurer séquentiellement Le potentiel d'un ouvrage à contrôler, et traiter les valeurs relevées de façon à délivrer directement les renseignements nécessaires pour la connaissance de l'état électrochimique de cet ouvrage. Le dispositif peut, tout d'abord, fonctionner en voltmètre, donc est utilisé comme tel pour le contrôle du potentiel d'ouvrage non soumis aux courants vagabonds. Cependant, pour les structures soumises à des perturbations extérieures, le dispositif sera placé en phase "d'intégration" ou de traitement par action sur l'organe de commande 10. A la mise sous tension , l'appareil fonctionne en phase voltmètre. En effet, le module horloge 2 crée, selon une période de temps ou une cadence déterminée, par exemple toutes les secondes, une interruption dans l'unité de traitement 6. A chaque interruption, l'unité d'acquisiton 3 effectue un relevé d'informations au moyen des entrées 7 et 7'. L'étage d'entrée 4 peut ainsi acquérir une donnée, concernant par exemple le potentiel entre les entrées 7 et 7'. Ce potentiel, de type analogique, est ensuite converti dans Le convertisseur analogique-numérique 5. L'unité de traitement 6 envoie, alors, sur le moyen d'affichage 13 les codes numériques correspondant à La valeur en volts du potentiel relevé. Si l'on se réfère à la figure 2, on voit un exemple de relevé de tension V pendant une période de temps déterminée T, l'intervalle de temps t entre les différents relevés étant sensiblement constant, par exemple 1 seconde. Dès que l'on agit sur la commande 10, on passe en phase intégration ou traitement. L'acquisition se fait comme précédemment selon une période de temps commandée par l'horloge 2. A cette étape de la description, il est important de noter que les mémoires adressables du microprocesseur 9 comportent plusieurs plages différenciées et étagées dans lesquelles vont être adressées et traitées les informations de valeurs échelonnées acquises, qui, dans l'application retenue, sont des tensions. L'unité de traitement 6 identifie alors la zone ou la plage dans laquelle se situe le potentiel relevé et incrémente un compteur numérique (non représenté) correspondant, contenu en mémoire. A la figure 3, on a considéré, à titre d'exemple, que le seuil critique de protection se situait vers -0,85 V et que le potentiel d'entrée pouvait varier entre -50 et +50 V. On remarque que les zones, repérées dans ce cas de 1Z à 9Z, se resserrent autour de la protection cathodique critique (-0,85 V), de façon à obtenir un découpage plus fin et plus précis. En fin de phase de traitement, qui peut s'étendre, si nécessaire, sur une longue période, que l'on peut chiffrer à environ 190 jours, on agit sur la commande 11 qui détermine le début de la phase Lecture des résultats. A chaque nouvelle pression sur la commande 11, s'affiche un résultait. L'action sur la commande 11 provoque L'arrêt des mesures. L'unité de traitement 6 effectue aLors les calculs nécessaires et envoie les codes numériques vers le moyen d'affichage13. Ces codes correspondent aux valeurs relevées et stockées dans Les différentes plages différenciées et étagées des mémoires du micro processeur 9. A titre d'exemple, la Liste des résultats obtenus peut être la suivante : - temps pendant lequel la mesure a été effectuée. Ce temps est calculé par rapport au début de la mesure, - valeur de minimum de tension relevée pendant le temps de mesure, - date à laquelle est apparu ce minimum, - valeur du maximum de tension relevée pendant le temps de mesure, - date à laquelle est apparu ce maximum, - calcul du pourcentage de temps pendant lequel le potentiel s'est situé dans une zone déterminée. Dans le cas illustré figure 3, ces zones sont au nombre de 9 (repérées de 1Z à 9Z). Comme on le comprend, des calculs et des affichages identiques sont effectués successivement pour chacune des zones. Les résultats obtenus mettent en évidence l'état de la protection cathodique. L'interprétation à ce niveau est rapide et peut se faire à plusieurs degrés : En effet, on peut considérer que si les zones 1Z, 2Z et 3Z contiennent des pourcentages non nuls de relevés, la protection cathodique est assurée,et que si l'on trouve des pourcentages non nuls dans les autres zones, la protection cathodique n'est pas assurée. Ceci est une possibilité qui n'exclut cependant pas une étude plus fine des pourcentages entre zones, laquelle étude donnerait une image plus quantitative de la protection ou de la non protection. On notera cependant que pratiquement dans tous les cas, la première étude mentionnée s'avère suffisante. Pourtant, dans certains cas de défauts mis en évidence par le dispositif d'analyse de L'invention, il sera peut être nécessaire de procéder à cette étude plus fine. Ceci sera alors avantageusement réalisé au moyen notamment d'une imprimante (non représentée) de type connu, connectée au dispositif de l'invention. Dans ce cas, les résultats sont imprimés les uns à la suite des autres sur le ruban support. Dans le cas d'une application du dispositif d'analyse au contrôle d'ouvrages nécessitant une présence prolongée dans des conditions précaires, il est prévu que le dispositif so-it de dimension réduite de façon à être disposé à l'intérieur d'un regard (non repré senté "bouche à clé" que l'on peut refermer. Le dispositif sera ainsi dissimulé, ce qui limitera considérablement les risques de vol de ce matériel par rapport aux matériels d'enregistrement qui sont, en général, plus encombrants donc non dissimulables. Le boîtier pourra avantageusement être transportable. Il peut comporter, notamment, un couvercle transparent, une fermeture solide de tout type connu, et un compartiment dans lequel pourront être placées des piles nécessaires à l'alimentation du dispositif de l'invention. On comprendra que ces piles constitueront alors l'unité d'alimentation 8. Avantageusement, le boîtier sera étanche aux ruissellement. Il sera, en outre, pourvu de bornes ou prises-raccords de façon à permettre la connection des entrées 7 , 7'. On va maintenant présenter quelques caractéristiques chiffrées du dispositif d'analyse de l'invention. Les mesures peuvent être effectuées à une cadence programmable depuis environ seize mesures par seconde jusqu'à une mesure par heure ; l'intervalle entre deux mesures étant déterminé en fonction de la cadence programmée de L'horloge et étant un multiple de 1/16 de seconde environ. Le déLai de début de mesure, c'est-à-dire Le début de la phase intégration ou traitement, est programmable sensiblement de une minute à environ quarante cinq jours, par nombre entier de minute, au moyen, par exemple, d'un microordinateur. La capacité de mémoire est d'environ huit mille mesures, la durée des mesures variant sensiblement entre huit minutes et trois cent quarante jours selon la cadence. A titre d'information, on peut indiquer que la résolution des mesures est de l'ordre de 0,1 mV sur une gamme de 200 mV, environ 1 mV sur une gamme de 2 V, 10 mV sur 20 V, 100 mV sur 200 V. L'autonomie du dispositif de l'invention est supérieure à une année, sauf en cas d'utilisation permanente à des cadences supérieures à une mesure par seconde. On comprend donc que ce système d'enregistrement et de traitement convient particulièrement bien pour accumuler à peu de frais et pour analyser un grand nombre de mesures synchronisées pouvant provenir de points éloignés ou mobiles. En effet, le moment du début des mesures et La cadence de celles-ci sont programmables et synchronisables. On peut donc si nécessaire rendre les mesures synchrones entre plusieurs dispositifs de l'invention au moyen d'une programmation adaptée. En outre, il est à noter que le dispositif peut être, si nécessaire, relié à un réseau de télétransmissions. Le traitement des données pourrait alors constituer l'élément de base (acquisiton et pretraitement) d'un tel réseau et assurerait alors la protection cathodique aux points où celà apparaitrait nécessaire, en particulier vers les zones soumises aux courants vagabonds. Le dispositif donnera, en effet, directement la valeur des grandeurs représentatives susceptibles de caractériser l'état électrochimique de la conduite à contrôler ; c'est-à-dire, notamment, conformément à ce qui a été décrit précédemment, les valeurs maximales et minimales du potentiel et les durées sous protection et sans protection. Il permettra, en outre, d'établir, si nécessaire, des coréllations lorsque plusieurs dispositifs seront installés sur un même site. En outre, on rappellera que le dispositif d'analyse d'information, objet de l'invention, peut constituer une unité de prétraitement de données telles que des valeurs de potentiel, de courant mais aussi de températures, de seuils de pH, ou autres..., avant la retransmission des résultats obtenus au moyen, par exemple,d'un réseau de télétransmission. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'analyse d'informations relevées sur une période de temps permettant la sélection et la transposition des résultats en vue d'une lecture, d'une gestion et d'une interprétation facilitées caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : - au moins une horloge (2) permettant de commander une cadence de relevé des mesures, - plusieurs plages différenciées et étagées adressables de mémoires (9) d'un microprocesseur dans lesquelles sont adressées et traitées les informations de valeurs échelonnées acquises, - au moins un moyen de mise en route des mesures (10) et un moyen d'arrêt de ces mesures (11), et - au moins un moyen d'affichage (13) indiquant séparément, sous forme traitée, les signaux appartenant à chaque plage. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs échelonnées des diverses plages sont des tensions s'échelonnant succes vivement. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tensions échelonnées se resserrent autour de la ou des valeur(s) critiques(s) relevées.