Brevet FR2678411A1 — publié le 19921231

DISPOSITIF DE SURVEILLANCE ET DE CENTRALISATION DE MESURES FAITES EN ATMOSPHERE HOSTILE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne la surveillance de l'évolution de nombreux paramètres physique, chimique ou autres d'une atmosphère hostile régnant dans un mi lieu confiné ou non. Elle concerne en particulier le contrôle permanent de l'atmosphère de chantier situé, soit dans des zones dangereuses, soit à proximité de ces zones, en signalant notamment la présence de gaz ou de vapeurs toxiques ou inflammables. L'invention concerne en particulier un dispositif commun de surveillance et de centralisation de différentes mesures faites sur pLace. ART ANTERIEUR La recherche permanente d'une meilleure sécurité et Le renforcement de la rigueur des normes imposées rendent nécessaire la mise au point de différents dispositifs destinés à détecter, contrôler ou mesurer la présence de liquide, de vapeur, ou de gaz dangereux produits ou utilisés dans de nombreux chantiers de l'industrie. En effet, lorsqu'il n'est pas possible d'utiliser des capteurs de détection directement raccordés à une salle de contrôle placée à l'abri, pour permettre ainsi une mesure à distance, on utilise des dispositifs autonomes, tels que des détecteurs portatifs. De plus, pour assurer un contrôle permanent, on est amené à utiliser des appareils plus importants, plus lourds et volumineux, dont la sécurité de fonctionnement doit être assurée dans toutes les conditions, même très défavorables. A cet effet, comme le décrit la demande de brevet français n 2 455 730, il existe des enceintes pressurisées de sécurité destinées à la détection, au contrôle et à la mesure des liquide, gaz et vapeur. Une enceinte d'un tel type est constituée d'un caisson contenant des appareils de détection, de contrôle ou de mesure, des moyens de signalisation sonores et/ou visuels, une alimentation en gaz comprimé pour la mise sous pression de l'enceinte, et le cas échéant pour le fonctionnement des moyens de signalisation sonores et un pressostat pour mettre automatiquement hors de tension Les différents appareils électriques, dès que la pression dans l'enceinte est inférieure à une valeur prédéterminée. Dans ce type d'enceinte, c'est la technologie de sécurité, dite "anti-déflagrante", appliquée aux capteurs et à Leurs connecteurs, qui impose le fait que l'enceinte soit pressurisée, qu'elle soit constituée de parois ayant des grosses épaisseurs, ou que les circuits électroniques soient enfermés dans des blindages, ou isolés dans l'huile. Une telle enceinte ou balise pressurisée constitue un matériel qui s'avère trop lourd, de L'ordre de cinquante kilogrammes, et encombrant. D'autre part, ce type d'enceinte contient différents modules ou équipements relatifs à des capteurs de mesure bien déterminés. IL est alors impossible d'utiliser une telle enceinte pour des capteurs effectuant d'autres mesures. Le but de L'invention est de remédier à ces différents inconvénients en réalisant un dispositif susceptible de permettre un plus grand nombre de mesures nécessaires en milieu confiné et hostile, à L'aide d'un unique appareil portable. Ce dernier doit pouvoir être mis en place sur n'importe quel chantier ou pour n'importe quelle intervention comportant des risques à atmosphère dangereuse. La mise en place doit se faire rapidement, c'est-à-dire en quelques minutes, et le matériel doit assurer, outre la mesure instantanée, une surveillance continue et le déclenchement des alarmes en temps réel. De manière plus précise, on cherche à fournir un dispositif d'environ dix kilogrammes et permettant la mise en service simultanée de huit voies de mesures différentes. On a également pour objectif de permettre l'utilisation de capteurs de seize catégories différentes. On peut citer par exemple Les explosimètres pour gaz et vapeurs légères, des explosimètres pour vapeurs d'hydrocarbures lourds, des anémomètres pour la mesure de débit d'air, des cellules électrochimiques pour détecter la présence de différents gaz, tels que de l'hydrogène sulfuré, du chlore, du dioxyde de soufre, de l'ammoniac et des toximètres. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'objet principal de l'invention est un dispositif de surveillance et de centralisation de mesures faites en atmosphère hostile par une pluralité de capteurs et constitué d'une enceinte étanche comportant : - des moyens de connexion pour recevoir des signaux issus des capteurs - des moyens de traitement des signaux ; et - des moyens d'exploitation des signaux. Selon l'invention, le dispositif revêt un caractère portable, du fait que, principalement, les moyens de traitement sont constitués pour l'ensemble de tous les capteurs d'une unique unité de traitement numérique des signaux pilotée par un microprocesseur. Ceci permet de mettre en commun les appareils d'alimentation et d'exploitation des signaux de mesure, et par conséquent, de réduire le volume et le poids du dispositif. Il est prévu d'utiliser le dispositif selon l'invention avec des capteurs compatibles avec des connecteurs à broches pour que les moyens de connexion soient des fiches identiques, destinées à recevoir chacune un connecteur à broches dont le câblage particulier des broches détermine l'identité du capteur auquel le connecteur est associé. On dispose ainsi d'une série de moyens de connexion identiques capables d'accepter n'importe quel capteur compatible avec le système de connexion à broches. Dans la réalisation principale du dispositif selon L'invention, L'enceinte est un boitier en alliage léger étanche. De préférence, l'étanchéité de L'enceinte est du type IP 54, c'est-à-dire conformément à la norme NFC 20 010. Dans sa version, avec alimentation continue, le dispositif selon L'invention comprend des accumulateurs au plomb placés dans la base de l'enceinte, les moyens de traitement étant placés dans la partie supérieure. Une poignée est de préférence prévue au-dessus du dispositif pour que ce dernier puisse être transporté rapidement par un opérateur. De préférence, dans les moyens de traitement, les fiches de connexion sont reliées à une interface de multiplexage numérique, dont la sortie délivre les informations numériques concernant L'état de fonctionnement et L'identité des capteurs reliés sur les fiches. Dans ce cas, les moyens de traitement sont avantageusement complétés par une deuxième interface de multiplexage analogique, à laquelle sont reliées les fiches de connexion et dont la sortie qui fournit les signaux de mesure est reliée à un convertisseur analogique/numérique dont la sortie est reliée à des interfaces de dialogue, de visualisation, d'impression et de mémorisation. La sortie du convertisseur analogique numérique peut être également reliée à un circuit de comparaison de seuil S1 et S2 pour produire un premier signal d'alarme lorsque celui-ci est compris entre les deux valeurs S1 et S2 et un deuxième signal d'alarme quand le signal de sortie est supérieur au seuil supérieur S2. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement : - figure 1, en vue cavalière, le dispositif de surveillance et de centralisation selon l'invention ; - figure 2, en coupe verticale, le dispositif de la figure 1 ; - figure 3, un capteur et son câble de connexion utilisables avec le dispositif selon l'invention ; - figure 4, en vue schématique, le type de connexion des capteurs sur le dispositif selon l'invention ; - figure 5, en vue schématique, une réalisation possible des moyens de traitement dans le dispositif selon l'invention ; et - figure 6, un exemple d'implantation du dispositif selon l'invention sur un site à surveiller. DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE REALISATION DE L'INVENTION La figure 1 montre La configuration générale extérieure du dispositif de centralisation et de surveillance selon l'invention. Il se compose principalement d'une enceinte étanche constituée d'un corps 2 fermé à ses deux extrémités par deux flasques 4. Ces éléments sont de préférence réalisés en alliage léger étanche. Leur jonction est réalisée de manière à assurer un degré de protection au moins égal au degré IP 54 de la norme NFC 20 010. Ceci signifie que L'enceinte assure une protection contre les quantités importantes et nuisibles de poussières et contre les projections d'eau à la lance dans toutes les directions Les deux flasques 4 sont maintenus serrés contre le corps 2 grâce à des tirants 5 placés dans La partie inférieure de ceux-ci.Ils peuvent être complétés par un tirant 5 placé à l'intérieur d'une poignée 8 qui relie les parties supérieures des deux flasques 4 et permet la manutention du dispositif. Des pieds 6 peuvent être aménagés dans la partie inférieure des flasques pour assurer la stabilité du dispositif quand celui-ci est posé. Dans la partie supérieure du corps 2, on place de préférence Les moyens de visualisation et de communication pour l'opérateur. L'ensemble peut avoir une hauteur de l'ordre de cinq cents millimètres et une longueur de trois cent quatre vingt millimètres. Le poids est de l'ordre de dix kilogrammes. La figure 2 permet de mieux comprendre l'agencement des différents éléments principaux de cette balise. En effet, on voit mieux la forme que peut adopter le corps 2 du dispositif en délimitant principalement deux parties, une partie inférieure 3 et une partie supérieure 5. On retrouve dans la partie inférieure 3 des accumulateurs de courant 11, car cette figure 2 représente la réalisation du dispositif selon l'invention dans sa version avec alimentation continue, incorporés au dispositif Lui-même. Les accumulateurs au plomb sont particulièrement bien adaptés à ce type d'utilisation. La partie supérieure 5 renferme les moyens de traitement 12 qui sont bien sûr alimentés par tes accumulateurs Il par l'intermédiaire de câbles d'alimentation 13. L'exploitation de ces résultats peut être effectuée sur place par l'opérateur grâce à des moyens d'exploitation des signaux situés sur la surface supérieure 15 de la partie supérieure 5. Ces moyens d'exploitation peuvent être par exemple constitués d'un écran 16 et de différents voyants lumineux 17 par exemple du type feu à éclats permettant entre autres de visualiser les états d'alarme en fonction des signaux de mesure. Le franchissement d'un seuil d'alarme se traduit par le déclenchement d'un feu à éclat et d'un signal sonore intermittent. A ce sujet, on peut définir deux seuils d'alarme S1 et S2 qui se différencient par des fréquences sonores et lumineuses différentes. La figure 3 montre un exemple de réalisation d'un capteur du type explosimètre. Le capteur est référencé 20 et est relié par l'intermédiaire d'un câble de liaison 22 à une prise de branchement à broches 21. L'élément capteur de ltexplosimètre est une cellule 23 placée à l'extrémité du capteur 20. Elle est fixée dans le corps 24 du capteur 20 par l'intermédiaire de vis 25 et d'un joint torique 26 assurant l'étanchéité à l'intérieur du capteur 20. Un circuit d'équipement 27 est connecté d'une part à la cellule 23 et d'autre part à une extrémité du câble de liaison 22 par l'intermédiaire d'un embout 28 monté sur le corps 20 par L'intermédiaire d'un joint torique 26. Du brai peut être employé pour combler L'espace libre entre l'extrémité du câble de liaison 22 et L'embout 28. Le câble 22 peut être placé dans un manchon moulé. La tête de connexion 21 comprend une fiche mâle 30 et un bouchon 29. La figure 4 montre un exemple de disposition de quelques broches 31 d'une tête de connexion 21. En correspondance, le dispositif selon L'invention a des moyens de connexion 33 qui sont les prises femelles correspondant à ces prises mâles représentées par la figure 4. Les broches 31 sont placées en correspondance avec les douilles de la fiche femelle du dispositif. Un pion d'indexage 34 permet de positionner angulairement la tête de connexion mâle 21 dans la fiche femelle 33. Le raccordement spécifique de cinq des broches 31 permet de définir, parmi les seize catégories de capteurs possibles, le capteur associé à cette tête de connexion 21.Ainsi, lors du branchement d'une tête de connexion 21, associée à un capteur, sur le dispositif selon L'invention, les moyens de traitement peuvent identifier aussitôt, par les signaux reçus sur les douilles des fiches femelles 33, le type de mesure du capteur. Le schéma de la figure 4 n'est évidemment qu'un exemple d'une possibilité d'identification par positionnement des broches 31. Le nombre des broches utilisé par capteur n'est pas limitatif, de même que le type de positionnement. En se reportant à la figure 5, l'organisation des circuits de traitement dans la partie supérieure du dispositif peut être la suivante. Des signaux d'identification SI issus des capteurs 20 sont connectés à une première interface 35 qui est un multiplexeur numérique. Les signaux SI traités par ce multiplexeur numérique 35 concernent essentiellement les informations d'identification et de défaut de fonctionnement délivrées par les capteurs 20 connectés sur les fiches femelles 33. Les signaux de mesure SM issus également des capteurs 20 sont aussi appliqués à une deuxième interface qui est un multiplexeur analogique 36, dont la sortie est reliée à un convertisseur analogique/numérique 38, par l'intermédiaire d'un amplificateur 37, dans le but d'être appliqué également au bus 42 du microprocesseur 40. Le bus 42 est de toute façon reliée à un comparateur numérique 43 pour comparer certains signaux S à deux valeurs de seuil d'alarme S1 et S2. En effet, il est ainsi possible, lorsque les signaux sont supérieurs à une première valeur S1 d'actionner un dispositif d'alarme par un premier signal d'alarme A1. Si les signaux S sont supérieurs à la deuxième valeur de seuil S2, il est alors possible d'actionner le dispositif d'alarme par un deuxième signal d'alarme A2. On peut, à l'aide d'une lampe 44 ou d'un haut parleur 45 visualiser directement sur le dispositif l'état d'alarme commandé par les signaux S. En outre et de manière générale, les signaux d'alarme A1 et A2 sont envoyés dans le bus externe 14. Le bus 42 est également relié à une mémoire numérique 41 qui outre les informations de mesure mémorise également l'heure de la mesure et le type de capteur. Ainsi, il est possible de relier à ce bus 42 des dispositifs de déchargement des mesures 53 permettant une éventuelle visualisation sur un écran 16 de mesure, ou une impression de celle-ci par une imprimante 46. Il est également possible de gérer directement ces mesures au moyen d'une interface de dialogue 47 d'un clavier 48 et d'un dispositif d'affichage 49. L'alimentation des moyens de traitement se fait par exemple au moyen d'accumulateurs 11. Ces derniers peuvent être rechargés par une source de tension électrique amovible 50. Le dispositif selon l'invention doit respecter certaines normes de sécurité. Les éléments d'étanchéité, tels que les joints, les capteurs, leur câble de liaison et leur connexion, sont choisis en conséquence ; une technologie de sécurité du type "intrinsèque" peut avantageusement être utilisée. La sécurité intrinsèque est définie par les normes française NFC 23 520 ou européenne EN 50 020. Un dispositif assurant une protection en sécurité intrinsèque est tel que l'énergie développée par les arcs ou les étincelles, susceptibles de se produire dans les conditions normales ou accidentelles, est insuffisante pour provoquer l'inflammation d'une atmosphère explosive. Dans le même ordre de disposition vis-à-vis de la sécurité, on remarque que les fiches femelles de connexion 33 sont placées verticalement, leur face de connexion étant orientée vers le bas. En référence à la figure 6, l'utilisation du dispositif selon l'invention peut être la suivante : un local 61 comprenant plusieurs pièces 62 dans lesquelles règnent des atmosphères toxiques ou dangereuses qui doivent être surveillées en permanence. On place alors le dispositif portable selon L'invention 1 dans ou à proximité du local 61. En fonction des différents paramètres physiques ou chimiques à mesurer dans chacune des pièces 62, on dispose une série de capteurs 20 dans lesdites pièces 62. Chaque capteur 20 est relié par un câble 22 au dispositif portable 1 qui effectue la surveillance en permanence. Il est ainsi possible d'effectuer une surveillance permanente, par exemple pendant une journée, sans qu'un opérateur n'ait à intervenir sur place. Les interventions d'un opérateur sont nécessitées pour le rechargement des accumulateurs, l'extraction éventuelles des mesures mémorisées, la mise en place ou le retrait du dispositif portable 1. On comprend ainsi qu'en équipant chaque capteur 20 d'un câble de liaison 22 de plusieurs dizaines de mètres, il est possible de surveiller plusieurs sites où règne une atmosphère dangereuse. Un tel dispositif peut facilement gérer simultanément huit capteurs différents 20. Avec le système de connexion, il est également possible de gérer seize types différents de mesure. Un microprocesseur, un bus et des composants numériques à huit bits peuvent convenir pour réaliser les moyens de traitement du dispositif selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de surveillance et de centralisation de mesures faites en atmosphère hostile, constitué d'une enceinte étanche comportant - des moyens de connexion (33) pour recevoir les signaux (SI, SM) issus de capteurs (20) ; - des moyens de traitement (12) des signaux (SI, SM) ; et - des moyens d'exploitation des signaux (SI, SM), caractérisé en ce qu'il revêt un caractère portable, du fait que les moyens de traitement (12) sont constitués pour l'ensemble de tous les capteurs (20) d'une unique unité de traitement numérique des signaux (SI, SM), pilotés par un microprocesseur (40). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion (33) sont des fiches identiques destinées à recevoir chacune une fiche de connexion à broches (30), dont la combinaison particulière des broches (31) détermine l'identité du capteur (20) auquel la fiche de connexion (30) est associée. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que L'enceinte est un boitier (2) en alliage léger étanche. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étanchéité de l'enceinte est du type IP 54, c'est-à-dire conformément à la norme NFC 20 010. 5. Dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans sa version avec alimentation continue, il comprend des accumulateurs (11) au plomb placés dans la base (3) de l'enceinte, les moyens de traitement (12) étant placés dans la partie supérieure (5) de L'enceinte. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend au-dessus de la partie supérieure (5) une poignée (8) pour que le dispositif puisse être transporté par un opérateur. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fiches de connexion (33) sont reliées à une première interface de multiplexage (35) dont la sortie fournit des signaux numériques permettant la reconnaissance par le microprocesseur (40) de l'identité et de l'état de fonctionnement des capteurs (20) connectés sur les fiches (33). 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fiches de connexion (33) sont reliées à une deuxième interface de multiplexage analogique (36) dont la sortie qui fournit les signaux de mesure (SM) est reliée à un convertisseur analogique/numérique (38) dont la sortie est reliée au microprocesseur (40), à des interfaces de dialogue (47, 48, 49), de visualisation (16), d'impression (46) et de mémorisation (41). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la sortie du convertisseur analogique/numérique (38) est reliée à un circuit de comparaison (43) de seuil (S1, S2 > pour produire un premier signal d'alarme (A1) lorsque le signal (SI, SM) est compris entre les deux valeurs de seuil (S1 et S2), et un deuxième signal d'alarme (A2), lorsque le signal (SI, SM) est supérieur aux deux valeurs de seuil (S1 et S2).