Brevet FR2669421A1 — publié le 19920522

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'enregistrement de paramètres pour une canalisation dans laquelle circule un fluide. Les réseaux d'assainissement et d'alimentation en eau potable sont des réseaux qui s'agrandissent progressivement en fonction des besoins et qui se détériorent aÜ fil du temps en fonction de l'utilistation Les entreprises qui gèrent de tels réseaux sont amenées à les contrôler périodiquement afin de connaltre l'état des canalisations du réseau existant et de suivre son évolution dans le temps. Cette surveillance s effectue par enregistrement de caractéristiques, par exemple de débit en un point déterminé du réseau et ceci à des intervalles de temps donnés. En fonction de la dimension du réseau plusieurs dizaines de points peuvent store surveillés simultanément. S'il ne s'agit pas d'une surveillance systématique mais d'une campagne d'étude la durée peut aller jusqu'a une quinzaine de jours avec des mesures très fréquentes de l'ordre de une mesure toutes les 20 secondes De plus, pour certains diagnostics plus complets et afin de modéliser au mieux le réseau à étudier il est nécessaire de mesurer plusieurs paramètres simultanément autres que le débit qui pourraient être la pression ou la température par exemple. Ainsi donc, de façon générale, les mesures enregistrées en chacun des points sont collectées pour faire l'objet en différé d'une étude globale à l'aide de moyens informatiques et de logiciels existants de façon à modéliser le réseau en fonction de ces mesures enregistrées. Cette étape de dépouillement des résultats est bien connue mais les enregistrements et la collecte à l'aide des dispositifs existants posent de nombreux problèmes. En effet, ainsi que cela a été indiqué précédemment, les points de mesure peuvent se compter par dizaines et il est nécessaire en chaque point d'avoir un dispositif complet comprenant un capteur et un dispositif o'enregistrement correspondant ainsi que des moyens d'alimentation en énergie électrique. Les dispositifs existants sont coteaux puisqu'il faut un dispositif d'enregistrement par capteur et qu'il faut multiplier ce nombre par le nombre de paramètres à enregistrer et qu'il faut ensuite multiplier le nombre obtenu par le nombre de points de mesure. Comme les enregistrements s'effectuent simultanément, le parc de matériel devient très important et immobilise des sommes d'argent très élevées. De plus, il faut une source d'alimentation en énergie électrique et les points de mesure sont généralement éloignés de toute connection sur le réseau électrique général. I1 faut donc une source autonome en chaque point de mesure. Lorsqu'il s'agit de canalisations importantes et pour lesquelles on dispose de conditions d'accès aisées, des battis de type connu s'imposent et permettent l'installation des matériels existants. Dans ce cas, néanmoins, le poids et l'encombrement des sources d'énergie électrique conduisent à des problèmes de manutention importants. Une première constatation s'impose, les dispositifs de l'art antérieur présentent un volume, un encombrement, un coût qui ne correspondent pas aux besoins actuels des sociétés de diagnostic de ré seaux De plus, compte tenu du fait que les modélisations deviennent de plus en plus précises et complexes, il est nécessaire d'obtenir un grand nombre de mesures et ainsi que cela a été indiqué précédemment, la fréquence étant de l'ordre d'une mesure toutes les 20 secondes, l'utilisateur est conduit à prévoir une source d'énergie suffisante pour alimenter un capteur à cette fréquence durant des campagnes allant jusqu'à 15 jours, en ajoutant à cette consommation celle des enregistrements. I1 est donc nécessaire de diminuer la consommation en énergie électrique afin de réduire la capacité de la source autonome en énergie électrique ce qui réduit d'autant son volume. Compte tenu des conditions d'exploitation de tels dispositifs, il est nécessaire de prévoir un dispositif étanche au ruissellement qui ne soit pas sensible à l'humidité Dans certains cas, les mesures sont fait'es en continu et de façon systématique sur des durées plus longues si bien que l'installation doit rester en place et que seuls doivent store changés le dispositif d'-enregistrement et la source d'alimentation comme c'est le cas actuellement. En effet, lors de la surveillance d'une canalisation ouverte de gros diamètre dans laquelle il est prévu, de façon connue, un seuil permettant de mesurer une hauteur d'eau, l'utilisateur peut être amené à laisser en place son installation de base tout en ayant la possibilité de changer la source d'énergie et de récupérer les enregistrements. En ce qui concerne le dispositif, il est apparu nécessaire que l'utilisateur puisse à tout moment et de façon simple constater que le dispositif d'enregistrement fonctionne et que l'acquisition des données s'effectue correctement. Or, les dispositifs de l'art antérieur ne permettent pas de vérifier en continu la bonne acquisition des données ce qui conduit bien souvent à la perte d'informations préjudiciable à l'établisse- ment d'un diagnostic de haute qualité. On connaît par exemple le brevet européen 87 401239 qui décrit un procédé de mesures des valeurs d'au moins un paramètre évoluant dans le temps de façon répétitive avec surveillance de seuils à niveau variable. Ce procédé de mesure est utilisé par exemple dans un réseau de collecteurs d'eaux usées dans une station d'épuration de façon à connaltre l'évolu- tion au cours du temps des valeurs d'un paramètre important qui est le débit des eaux usées. Le suivi de ces valeurs permet d'une part de déclencher des alarmes pour toute valeur anormale mais également de déclencher à des instants précis des prélèvements séquentiels d'échantillons en vue d'analyses ultérieures. Un tel procédé permet un travail en temps réel en un point particulier d'un réseau préalablement - déterminé et invariable. Quant au dispositif, il s'agit d'un dispositif de surveillance et de traitement délocalisés et cen tralisés, ce qui exclut les problèmes d'alimentation et d'autonomie ainsi que tous les problèmes d'encombrement et de pilotage de plusieurs capteurs simultanément, si bien qu'une tel dispositif et le procédé de pilotage correspondant ne peuvent être transposés à l'application indiquée dans le préambule de la présente demande, à savoir la surveillance et le diagnostic de l'état d'un réseau quelconque avec centrale multipoints. De tels dispositifs et procédés de mesure sont applicables aux réseaux d'assainissement et d'alimentation en eau potable, qu'il s'agisse d'une mesure de hauteur d'eau dans un château d'eau, d'une mesure de pression dans une canalisation fermée, ou d'une mesure de débit ou de vitesse dans une canalisation fermée, si bien qu'il apparalt nécessaire de disposer de moyens d'enregistrement adaptables à l'une quelconque de ces applications moyennant le changement du capteur uniquement. La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'enregistrement en un point de valeurs d'au moins un paramètre d'une canalisation dans laquelle circule un fluide, qui pallient les inconvénients précités en proposant un procédé d'enregistrement qui permet d'économiser l'énergie électrique consommée, ainsi qu'un dispositif modulable compact, peu couteuxl pouvant fonctionner de façon fiable en milieu humide sur des durées et avec des fréquences de mesure compatibles avec les besoins des utilisateurs, qui permet la vérification en continu de la bonne acquisition des don nées, qui est insensible aux perturbations d'origine électro-magnétique et dont le poids est faible. Ninsi, selon l'invention, le procédé d'enregistrement en un point de valeurs d'au moins un paramètre d'une canalisation appartenant a un réseau, dans laquelle circule un fluide, valeurs mesurées à l'aide d'un capteur tel qu'un capteur de mesure de hauteur d'eau, se caractérise en ce qu'il consiste à déclencher au temps TO une mesure à l'aide d'un micro-ordinateur pendant une durée de mesure tl jusqu'au temps T1, inférieure à la durée t0 qui sépare deux mesures consécutives et qui est fonction d'une fréquence programmée dans le microordinateur, ce declenchement de mesure étant obtenu par envoi d'un signal à une interface électronique qui alimente le capteur au temps T2 sensiblement identique à TO à partir d'une source d'énergie électrique autonome pendant une durée t2 inférieure a tl jusqu'à l'instant T3, à convertir la mesure générée par le capteur à l'aide d'un convertisseur analogique numérique et à transmettre cette mesure convertie a des moyens amovibles de stockage de données du micro-ordinateur durant le temps t3 et à mettre en veille l'interface électronique à un instant T4 situé entre T3 et T1 de façon que les différents éléments ne soient alimentés que pendant le temps nécessaire à la mesure et à l'enregistre- ment. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention le procédé se caractérise également en ce que la lecture et la conversion par le convertisseur de la mesure du capteur sont temporisés de façon que le capteur soit stabilisé. n titre d'exemple, les temps T1 T3 et T4 sont respectivement égaux à 1 seconde, 40 10- 2 secondes, et 55 10-2 secondes. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de stockage contenant les données enregistrées sont retirés du micro-ordinateur à la fin de chaque campagne de mesure. L'invention comprend également le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et ce dispositif comprend un micro-ordinateur, une source autonome d'énergie électrique connectée à une interface électronique commandée par le micro-ordinateur et au moins un capteur relié à l'interface électronique. Selon une caractéristique particulière, le microordinateur comprend un écran, des moyens de stockage des données correspondant aux valeurs mesurées et des moyens de visualisation en temps réel des données. Ces moyens de visualisation comprennent par ailleurs un affichage des données sous forme graphique. Quant aux moyens de stockage des données, ils sont amovibles dans un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention. De plus, ces moyens de stockage amovibles de données peuvent être connectés à un ordinateur central de façon à décharger les données qu'ils contiennent pour leur traitement. Quant à l'interface électronique du dispositif selon l'invention, elle comprend un convertisseur analogique numérique relié directement au capteur. L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation préféré de l'invention en regard des dessins annexés qui représentent - la figure 1 une vue schématique d'un dispositif selon l'invention, et - - la figure 2 une représentation graphique suivant l'échelle du temps du procédé d'enregistrement selon l'invention. Sur la figure 1 on a représenté un dispositif d'enregistrement selon l'invention qui comprend un micro-ordinateur 10, une interface électronique 12 avec un convertisseur analogique numérique 14, une source d'énergie électrique autonome 16 un premier capteur 18 et un second capteur 20. Le micro-ordinateur 10 comprend un écran d'affichage 22 et, de façon connue, un clavier de fonctions 24 ainsi que des mémoires vive et morte (non représentées). De plus, ce micro-ordinateur 10 comprend des moyens de stockage de données amovibles 26 schématiquement représentés sur cette figure 1 et plus couramment dénommés "datapack". Un tel micro-ordinateur est vendu dans le commerce sous la marque "Psion" et un modèle pouvant convenir à la réalisation du dispositif suivant l'invention est le modèle "OR- ANISER II LZ 32. Ce micro-ordinateur 10 comprend de façon connue une horloge interne et une source propre d'énergie électrique. Ce micro-ordinateur est relié directement à l'interface électronique 12. Cette interface électronique est reliée directement à la source d'alimentation en énergie électrique 16 qui est du type batterie, dont les dimensions peuvent être réduites et une batterie du type 17 Rh, 12 V peut convenir a la réalisation d'un tel dispositif. L'interface électronique est également équipée d'un convertisseur analogique numérique 14, du type 12 bits. L'interface gère simultanément les deux capteurs 18 et 20. Le dispositif qui vient d'être décrit doit être conditionné pour être étanche au ruissellement si bien que la source d alimentation électrique 16 et l'interface électronique 12 munie de son convertisseur analogique numérique, ainsi que le microordinateur 10, sont disposés dans un bottier étanche dont la partie supérieure peut être transparente de façon à rendre visible le contenu de ce boîtier. Les capteurs 18 et 20 sont disposés sur un piquage d'une tuyauterie fermée ou bien fixés sur un seuil assurant en continu une rétention d'eau, de façon à calculer un débit grâce à des formules de calcul connues de 1 ' homme de l'art. De tels capteurs sont disponibles dans le commerce et l'on connalt des capteurs permettant la mesure de hauteur d'eau par le biais de la pression et de tels capteurs ont un signal qui varie entre 4 et 20 mA par exemple pour une échelle de pression variant de O à 100 mb. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est maintenant décrit en regard de la figure 2. Le micro-ordinateur 10 grâce à son horloge est utilisé comme base temps et pour un exemple donné dans lequel la fréquence de mesure est de une mesure toutes les 20 secondes, il est programmé dans le micro-ordinateur l'envoi d'un signal à l'interface électronique 12 toutes les 20 secondes. Le micro-ordinateur est donc en fonctionnement continu tandis que l'interface électronique est à l'état de veille, à savoir qu'elle est en attente d'un signal en provenance du micro-ordinateur. Quant aux capteurs, ils ne sont pas alimentés et restent à 1 ' arrt. u bout de 20 secondes, soit au temps TO le microordinateur 10 envoie un signal à l'interface élec tronique de façon à ce qu'elle soit totalement alimentée, ainsi que le convertisseur analogique numérique 14 et dès que l'interface est alimentée, les deux capteurs 18 et 20 sont quasiment simultanément alimentés. C'est l'instant T2. Une temporisation est prévue au niveau de l'interface électronique de façon que les capteurs soient stabilisés au niveau de l'alimentation avant que la valeur enregistrée par ces capteurs ne soit convertie par le convertisseur analogique numérique. Cette mesure n'est effectuée qu'au moment T3 qui dans l'exemple indiqué se situe à 40 10- 2 secondes du temps TO Dès que la conversion est effectuée pour le premier capteur, la valeur est transmise directement au micro-ordinateur 10 par l'intermédiaire de l'interface électronique. La mesure du deuxième capteur est également convertie et transmise. Ces opérations de conversion et de transmission sont terminées au temps T4 dont la valeur peut être considérée comme étant très proche de 55 10-""' secondes du temps TO. Ru temps T4, l'interface est remise en veille et à l'instant T1, par exemple 1 seconde, correspondant sensiblement à la durée complète de la mesure, le micro-ordinateur provoque l'arrêt de la mesure. Les capteurs ne sont plus alimentés pendant 19 secondes, l'interface électronique est en veille durant cette période, si bien que la consommation électrique est excessivement limitée, seul le micro-ordinateur restant en fonctionnement avec une consommation électrique négligeable L'utilisateur peut à tout moment intervenir et visualiser sur l'écran graphique 22, la courbe correspondant aux dernières mesures enregistrées et l'enregistrement des mesures au fil du temps. De m?me il est possible d'extraire les moyens amovibles de stockage de données 26 que l on remplace par d'autres moyens amovibles de stockage sans que l'ensemble de l'installation soit démonté. Ces moyens de stockage peuvent etre transportés au lieu de traitement des données et transférés directement dans un micro-ordinateur type PC de façon à leur faire subir un traitement grâce à des logiciels adaptés, en vue de l'établissement d'un diagnostic précis. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit il est prévu deux capteurs qui sont gérés par le micro-ordinateur qui fait basculer la mesure sur l'un ou sur l'autre. Dès lors, il est possible de rajouter d'autres capteurs pilotés à l'aide du même matériel. Il suffit de prévoir dans le programme du micro-ordinateur le basculement sur les différents capteurs supplémentaires et le stockage correspondant. En ce qui concerne la durée de conversion et de transfert des données, elle est totalement compatible, meme dans les plages de temps prévues dans le mode de réalisation principal puisque l'on estime à 0,1 10-""' secondes le temps de la mesure et à 0,2 10-" secondes le temps de transfert. Selon une variante, il existe des micro-ordinateurs "Psion" munis d'enveloppes étanches aux poussières et au ruissellement, modèle "ROC". Dans ce cas, le micro-ordinateur reste extérieur au boîtier et il est accessible à tout moment, l'interface électronique restant parfaitement protégée. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enregistrement en un point de valeurs d'au moins un parametre d'une canalisation appartenant à un réseau, dans laquelle circule un fluide, ces valeurs étant mesurées à l'aide d'un capteur tel qu'un capteur de mesure de hauteur d'eau, caractérisé en ce qu'il consiste å dbclen- cher au temps TO une mesure a l'aide d'un microordinateur pendant une durée de mesure tl jusqu'au temps T1, correspondant a l'arr?t de la mesure, tl inférieur à la durée tO qui sépare deux mesures consécutives et qui est fonction d'une fréquence programmée dans le micro-ordinateur, ce déclenchement de mesure étant obtenu par envoi d'un signal à une interface électronique qui alimente le capteur au temps T2, sensiblement identique à TO, à partir d'une source d'énergie électrique autonome pendant une durée t2 inférieure à tl jusqu'à l'instant T3, a convertir la mesure générée par le capteur à l'aide d'un convertisseur analogique numérique et à transmettre cette mesure convertie à des moyens amovibles de stockage de données du micro-ordinateur durant le temps t3 jusqu'à l'instant T4 et à mettre en veille l'interface électronique à cet instant T4 situé entre T3 et T1 de façon que les différents éléments tels que les capteurs ou l'interface électronique ne soient alimentés que pendant le temps nécessaire à la mesure et à l'en- registrement. 2, Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que la lecture et la conversion par le convertisseur de la mesure des capteurs sont temporisées de façon que le capteur soit stabilisé. 3. Procédé selon la revendication 1 OU 2, caractérisé en ce que les temps T1, T3, T4, sont respectivement égaux à 1 seconde, 40 10- secondes et 55 10- secondes. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de stockage contenant les données enregistrées sont retirés du micro-ordinateur à la fin de chaque campagne de mesure. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en ce qu'il comprend une source d'énergie autonome (16), un micro-ordinateur (10), une interface électronique (12) commandée par le micro-ordinateur et au moins un capteur (18, 20) déclenché par une alimentation séquentielle en énergie électrique suivant la programmation du micro-ordinateur. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le micro-ordinateur comprend un écran (22), des moyens (26) de stockage des données correspondant aux valeurs mesurées, des moyens de visualisation en temps réel de ces données. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de visualisation comprennent -un affichage des données sous forme graphique. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens (26) de stockage des données sont amovibles. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'interface électronique (12) comprend un convertisseur analogique-numérique (14).