Brevet FR2649791A1 — publié le 19910118

La présente invention a pour objet un dispositif pour le contrôle d'étanchéité de réseaux de câbles à fibres optiques. On sait que l'utilisation des fibres optiques dans les réseaux de vidéocommunication s'est largement répandue depuis quel ques années en raison des avantages appréciables que ce matériau offre par rapport à ceux existants, et spécialement par rapport aux câbles coaxiaux. En effet, la distance de raccordement de l'usager le plus éloigné du centre de distribution peut être supérieure à 1 km dans le cas de la fibre optique, alors qu'elle est limitée à 500 m pour les câbles coaxiaux. Par ailleurs, la fibre optique cons titue le support large bande tridirectionnel auquel les technologies de pointe font appel et dont les applications se multiplient, notamment dans la mise au point de réseaux numériques à intégration de services. Les fibres optiques sont généralement logées dans des câbles en polyéthylène gainés d'aluminium ou d'acier, couramment dé signés sous les vocables "ALUPE" et "ACIEPE11, ces câbles présentant une structure tubée ou à joncs rainurés. Le bon fonctionnement d'un réseau à fibres optiques est bien entendu lié à son étanchéité, une infiltration d'eau générant à plus ou moins long terme la dégradation des fibres optiques et pouvant causer des dégâts importants, en raison de la lenteur avec laquelle la dégradation initiale du câble porteur se propage jusqu' au support optique. Il importe donc de pouvoir intervenir rapidement sur une ligne présentant.un défaut d'étanchéité, ce qui présuppose un con trôle continu et efficace du réseau permettant la détection d'un tel défaut avant que les fibres optiques soient atteintes. Or actuellement la défaillance d'un câble ne peut être signalée que lorsque la fibre optique est endommagée. La présente invention a pour but de remédier à cette carence des réseaux de vidéocommunication en proposant un dispositif qui permet un contrôle continu et efficace de l'étanchéité des câ câbles à fibres optiques, ainsi qu'une surveillance du vieillissement de. ces réseaux. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif permettant la détection systématique rapide d'un défaut d'étanchéité dans un réseau de câbles à fibres optiques, ce dispositif étant destiné à être installé dans le centre de distribution et comportant en combinaison a) un moyen permettant de sélectionner un à un les ensembles de câbles à contrôler. b) un moyen pour réaliser la déconnexion de la terre de l'ensemble de câbles sélectionné. c) un moyen de mesure de la résistance des câbles sélectionnés, et de comparaison de cette résistance avec une résistance étalon. d) un moyen d'alarme se déclenchant lorsqu'un défaut d'é tanchéité est détecté. e) un moyen permettant, à partir d'un ordinateur piloté par un logiciel spécifique, d'enregistrer, de traiter et de fournir toutes les informations concernant ces ensembles. f) un moyen permettant, à partir d'un centre de surveillance ou in-situ, d'interroger le système. Dans la pratique, les ensembles de câbles contrôlés peuvent être constitués par les baies du réseau, qui sont sélectionnées tour à tour, périodiquement, à partir d'une unité centrale de mesure installée dans le centre de distribution, chaque baie du réseau étant reliée à une unité de baie-elle-même reliée à l'unité centrale de mesure et renfermant le dispositif électrique nécessaire pour réaliser, sur la commande de cette dernière, la dé connexion de la baie correspondante de la terre et sa connexion avec le point de mesure. Le dispositif selon l'invention comprend ainsi deux parties complémentaires - une unité centrale de mesure qui comporte un système de déclenchement de la mesure, un système d'acquisition des informations de mesure, de traitement de ces informations et d'indication d'alarme ; - des unités de baies disposées sur chaque baie à tester et reliées individuellement à l'unité centrale, chaque unité de baie renfermant un relais qui permet-d'isoler les câbles de la terre afin de permettre la mesure de la résistance d'isolement de la baie. La mesure de la résistance de la baie sélectionnée est réalisée par application d'une basse tension fournissant une première valeur de la tension au point de mesure. Un commutateur permettant de changer le signe de la tension conduit à une deuxième valeur de la tension au point de mesure, les deux valeurs mesurées permettant l'évaluation, d'une part de la résistance d'isolement de l'unité de baie par rapport à la terre, autre part du couple électrochimique, manifesté par la dissymétrie de charge lors de l'inversion de polari té. Ces deux grandeurs sont comparees à des seuils de référence réglables, un dépassement de ces seuils provoquant le déclenchement d'une alarme signalant la présence d'un défaut d'étanchéité dans l'unité de baie sélectionnée. Le déclenchement de l'alarme peut être visualisé au niveau de l'unité de baie concernée par l'allumage d'un voyant d'alarme, un voyant de sélection pouvant par ailleurs manifester sa sélection par l'unité centrale de mesure. Le dispositif selon l'invention comprend avantageusement deux alarmes consécutives, de nature différente, déclenchées après renouvellement des mesures au bout dun laps de temps de l'ordre de 5 à 10 mn, si la deuxième et la troisième mesure détectent chacune un défaut. La signalisation des alarmes peut se faire par déclenchement d'une préalarme après mesure de la disymétrie de charge et/ou déclenchement d'une alarme après mesure de la résistance d'isolement. La préalarme peut prendre la forme d'un.voyant jaune sur l'unité centrale et rouge sur l'unité de baie concernée, tandis que l'alarme peut prendre celle de deux voyants rouges allumés tant sur l'unité centrale que sur l'unité de baie. L'unité centrale de mesure du dispositif selon llinven- tion comporte avantageusement une liaison série avec un terminal permettant la lecture des mesures enregistrées in-situ ou à distance ainsi que la synchronisation du cycle de mesures avec une horloge. Selon un mode de réalisation préférentiel, le terminal est associé à un moyen tel qu'un MODEM permettant de transmettre des informations à distance par ligne téléphonique, de manière à permettre l'interrogation à distance de n'importe quelle unité centrale. Un tel MODEM peut être constitué par exemple d'un minitel ou d'un ordinateur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortent de la description détaillée qui suit d'un de ses modes de réalisation illustré par le dessin annexé, étant bien entendu que cette description ne présente aucun caractère limitatif vis-à-vis de l'invention. Dans le dessin annexé - la figure 1 représente en vue schématique un dispositif de contrôle selon l'invention. - la figure 2 est une représentation synoptique d'une unité de baie du dispositif selon l'invention. - la figure 3 est une représentation synoptique de l'unité centrale de mesure d'un dispositif selon l'invention. - la figure 4 représente une vue schématique d'un réseau de vidéocommunication à fibres optiques. Si on se réfère d'abord à la figure l, on voit que le dispositif de contrôle selon l'invention comprend une unité centrale de mesure UC connectée électriquement à un certain nombre d'unités de baies, parmi lesquelles les unités de baies UB 1 et UB 2. Chaque unité de baie est reliée, à travers un bornier Bi, respectivement B2, à un certain nombre de câbles à fibres optiques FO, par ailleurs reliés à la terre. L'unité centrale UC comporte d'autre part deux sorties, une S1, conduisant aux dispositifs d'alarme, et l'autre S2, servant à son alimentation en courant continu. Si on se réfère ensuite à la figure 2, on voit que chaque unité de baie comporte un bornier 1 la reliant à l'unité centrale de mesure et un bornier 2 la reliant d'une part à la terre et d'autre part aux câbles à fibres optiques regroupés en une baie 3. Un relais 4 relié par l'intermédiaire de connexions 5 et 5' à l'unité de mesure, permet, sur ordre de cette dernière, de déconnecter de la terre les câbles de la baie 3, deux éclateurs 6 et 7. disposés en amont et en aval du relais 4 servant à la protection du dispositif contre des surtensions éventuelles. Le point commun des câbles de la baie 3, normalement relié à la terre, est alors relié à travers des connexions 8 et 8' au point de mesure situé dans l'unité centrale. La mesure de la résistance d'isolement des câbles 3 est effectuée, et comparée à une résistance prise comme seuil d'alerte, provenant d'un diviseur potentiométrique d'une résistance étalon. En cas de dépassement de cette dernière, un dispositif d'alarme 9 est déclenché à partir de l'unité centrale au travers des connexions 12 et 12', provoquant l'allumage d'un voyant lumineux rouge sur la façade de l'unité de baie. Par ailleurs un voyant lumineux de couleur blanche ou verte peut s'allumer sur sa façade signalant sa sélection par l'unité centrale, dès que cette dernière commande le relais 4, grâce à un dispositif d'alarme 10 placé entre la connexion électrique 5 et les connexions il et ll' d'alimentation de l'unité de baie en courant continu. Si on se réfère maintenant à la figure 3, on voit que l'unité centrale de mesure du dispositif selon l'invention comprend un bornier 14 vers les unités de baies, et un bornier d'alimentation 15 en courant continu. Son circuit d'alimentation comprend un con- vertisseur 16 DC/DC isolé galvaniquement, qui transforme la tension d'alimentation générale continue de 48 V en deux tensions continues + 15V et -15V destinées à alimenter sa partie analogique. Les entrées et sorties des convertisseurs sont pourvues d'éclateurs 17 et 17' respectivement 18 et 18' protégeant l'unité centrale et le réseau. d'alimentation 48 V des surtensions éventuelles, tandis que la sortie + 15V est connectée à un régulateur 13 5V alimentant les circuits de la partie numérique. Dans la partie analogique de l'unité centrale, un générateur 19 de tension 10V, suivi d'un amplificateur 20, délivre les deux tensions étalons de mesure + 10V et - 10V, un commutateur analogique 21 permettant de choisir l'une ou l'autre. Le commutateur 21 est suivi d'une résistance étalon 22 et d'un multiplexeur analogique 23 permettant la connexion à l'unité de baie sélectionnée. Une fois la connexion établie, le signal de mesure traverse le filtre 24 puis un suiveur 24' à entrée haute impédance éliminant les courants parasites, et atteint un convertisseur analogique numérique 25 qui rend le signal utilisable par la partie numérique de l'unité centrale. La.partie numérique-de l'unité centrale comprend un microprocesseur 26 qui traite les données numériques, une mémoire 27 (RAM) qui stocke les données nécessaires au logiciel, ainsi que les mesures effectuées, une mémoire 28 (EPROM) effaçable par UV, qui contient le logiciel de contrôle du dispositif, ainsi qu'une hPr- loge 29 qui synchronise le dispositif, cette horloge 29 étant par ailleurs reliée à un MODEM 35. Elle comprend en outre deux périphériques 30 et-31 (PIA) gérant les entrées-sorties. Le périphérique 30 (PIA) gère le multiplexeur analogique 23 ainsi qu'un multiplexeur numérique 23' commandant les relais des unités de baie à travers des connexions 33, et dont les sorties sont bufférisées par des transistors 32 montés en collecteur ouvert, destinés à augmenter leur puissance. I1 gère en outre les voyants d'alarme des unités de baies à travers des connexions 34, ses sorties étant également bufférisées par des transistors 32' montés en collecteur ouvert. Le périphérique 31 (PIA2) gère les voyants d'alarme et de marche/arrêt de l'unité centrale, la sélection de l'unité de baie et les seuils de référence en tension, ainsi que le bouton de remise à zéro. La partie numérique de l'unité centrale comprend en outre une pile branchée sur un circuit de détection de chutes de tension : si la tension d'alimentation baisse, l'horloge 29 et la mémoire 27 sont alimentées par la pile, ce qui assure la synchronisation du système et la sauvegarde des données stockées dans la mémoire 27. Un circuit de démultiplexage des données utilisées par le microprocesseur 26, ainsi qu'un circuit programmable composé de portes logiques réalisant la logique nécessaire au système complètent la partie numérique de l'unité centrale. Si on se réfère enfin à la figure 4, on voit un réseau comportant, entre le centre de distribution CD et les points de branchement PB1, PB2, PB3 et PB4, une ligne de fibres optiques CL qui se ramifie trois fois au niveau de points d'épissurage A, B et C séparés par deux tronçons de ligne b et c, le tronçon d séparant le point d'épissurage C du point de branchement PB4. L'exament de cette figure permet de comprendre le principe de fonctionnement du dispositif de contrôle selon l'invention, installé dans le centre de distribution. En effet, plusieurs mesures successives effectuées sur les tronçons correspondant aux dif- férents points de branchement permettent de localiser un défaut éventuel, par exemple situé sur le tronçon d. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant : chacune des unités de baies est testée cycliquement, selon une séquence définie par un logiciel enregistré dans la mémoire effaçable 28, la synchronisation de la séquence étant assurée par l'horloge 29 et son exécution par le microprocesseur 26. L'unité de baie (par exemple UB1) étant sélectionnée, le microprocesseur 26 envoie, par l'intermédiaire de son bus, l'ordre de basculer le relais de l'UBl. Cet ordre est répercuté par le périphérique 30 (PIA1) sur le multiplexeur numérique 23', qui aiguille l'ordre vers l'UBl, la baie correspondante étant aussitôt déconnectée de la terre. Le microprocesseur 26 envoie alors au multiplexeur analogique 23, toujours par l'intermédiaire du bus et du périphérique 30 (PIA1) l'ordre de placer le point de mesure sur l'UBl. Le signal de mesure, après avoir traversé le filtre 24 et le suiveur 24', est numérisé par le convertisseur analogique numérique 25, de même que la tension étalon. Ces deux valeurs numériques permettent le calcul de la résistance d'isolement de l'UBl, dont la valeur est comparée au seuil de référence choisi. Le contrôle du couple électrochimique se fait de la même maniere, après changement du signe de la tension étalon, et les valeurs obtenues sont comparées aux précédentes. Selon le résultat de la comparaison, une alarme peut être déclenchée : le microprocesseur 26 donne alors l'ordre, par l'intermédiaire du périphérique 31, de faire basculer le relais du voyant d'alarme de l'UC, qui s'allume. Le même ordre envoyé à l'UBl par l'intermédiaire du périphérique 30 (PIA1) et du multiplexeur numérique 23', provoque l'allumage du voyant d'alarme sur l'UBl. Les données mesurées sont stockées dans la mémoire 27 (RAM) sur l'ordre du microprocesseur 26, ce qui permet d'observer le vieillissement du câble. Le dispositif selon l'invention présente l'avantage déjà exposé de permettre un contrôle efficace, dans le temps, de l'é- tanchéité d'un réseau de câbles à fibres optiques. La détection d'une anomaliesur une unité de baie permet de localiser le câble défectueux, autorisant une remise en état rapide, sans conséquence sur le fonctionnement du réseau. Bien entendu, la présente invention ne saurait être li-mitee à la description qui précède d'un de ses modes de réalisation, susceptible de subir un certain nombre de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En particulier l'enregistrement des mesures peut être réalisé de manière à fournir des indications utiles sur le vieillissement du réseau en fonction du temps et des variations météorologiques, permettant d'établir un plan de maintenance préventive des réseaux et de réaliser un lissage de la charge des travaux tout en améliorant la fiabilité des réseaux. I1 s'ensuit une diminution notable du coût d'exploitation des réseaux. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour le contrôle d'étanchéité d'un réseau de câbles à fibres optiques à gaine métallique,basé sur la mesure de la résistance d'isolement de ladite gaine par rapport à la terre, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison a) un moyen pour sélectionner un à un les ensembles de câbles constitutifs du réseau ; b) un moyen pour réaliser la déconnexion de la terre de l'ensemble de câbles sélectionné ; c) un moyen de mesure de la résistance de cet ensemble de câbles, associé à un moyen de comparaison de cette résistance avec un seuil de référence réglable d) un moyen d'alarme se déclenchant lorsqu'un défaut d'étanchéité est manifesté. e) un moyen permettant d'enregistrer, de traiter et de fournir toutes les informations concernant ces ensembles. f) un moyen permettant d'interroger le système à distance ou in-situ. 2) Dispositif selon la revendication i, caractérisé en ce que le moyen de mesure de la résistance des câbles sélectionnés comprend un moyen pour appliquer successivement, au point de mesure, deux tensions étalons continues égales en valeur absolue mais de signes opposés, permettant de mesurer d'une part la résistance d'isolement des câbles par rapport à la terre, et d'autre part le couple électrochimique, manifesté par la dissymétrie de charge lors de l'inversion de polarité. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en une unité centrale de mesure (UC) reliée à des unités de baies (UB), les ensembles de câbles contrôlés étant constitués par les baies du réseau. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque unité de baie (UB) comporte un relais permettant de déconnecter la baie sélectionnée de la terre et de la mettre en contact avec le point de mesure, et un système d'alarme permettant l'allumage d'un voyant lumineux sur sa façade lorsqu'un défaut d'étanchéité est manifesté. 5) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité centrale de mesure (UC) comporte en combinaison - un circuit d'alimentation permettant de générer les tensions étalons opposées servant à la mesure - un circuit de génération des tensions seuils de référence - un-système de déclenchement de la mesure' - un système d'acquisition des informations de mesure et de traitement de ces informations; - un système d'alarme. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation de l'unité centrale (UC) comprend un convertisseur (16) DC/DC transformant la tension d'alimentation générale de 48V en deux tensions continues + 15v et - 15V. 7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de déclenchement de la mesure de l'unité centrale (UC) comprend un microprocesseur (26) relié à un périphérique (30) lui-même relié d'une part à un multiplexeur numérique (23') qui aiguille vers l'unité de baie sélectionnée l'ordre de basculer le relais (4) correspondant, et d'autre part à un multiplexeur analogique (23) qui place le point de mesure sur la même unité de baie, le microprocesseur (26) assurant l'exécution d'une séquence définie -par un logiciel enregistré dans une mémoire effaçable (28) et la -synchro- nisation de la séquence étant assurée par une-horloge (29). 8) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de génération des tensions seuils de référence comprend un générateur (19) de tension 10V suivi d'un amplificateur (20), un commutateur analogique (21) permettant de sélectionner l'une ou l'autre des deux tensions de référence + 10V et - 10V délivrées, un multiplexeur analogique (23) permettant la connexion avec l'unité de baie sélectionnée. 9) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système d'acquisition et de traitement des informations de mesure comprend un convertisseur analogique numérique (25) qui reçoit le signal de mesure et la tension de référence, et envoie les données numériques correspondantes au microprocesseur (26) qui en-établit la comparaison et donne si nécessaire l'ordre par l'intermédiaire d'un périphérique (31) de déclancher les alarmes tant dans l'unité de baie sélectionnée que dans l'unité centrale. 10) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen d'alarme comprend des voyants lumineux s'allumant sur l'unité centrale de mesure ainsi que sur l'unité de baie concernée, avec renvoi automatique de l'alarme vers un centre de surveillance. 11) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un ordinateur piloté par un logiciel spécifique et muni de moyens permettant de transmettre des informations à distance. 12) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens permettant de transmettre des informations à distance consistent en un MODEM.