Brevet FR2844594A1 — publié le 20040319

DISPOSITIF UNIVERSEL DE MESURE D'UN VOLUME DE LIQUIDE DANS UNE CUVE L'invention concerne un dispositif universel de mesure d'un volume de liquide contenu dans une cuve. L'invention peut être notamment utilisée dans des cuves contenant des hydrocarbures tels que des gazoles, fiouls, lubrifiants, etc. Pour la mesure du volume d'une cuve contenant un hydrocarbure, un dispositif couramment utilisé comprend une ficelle munie d'un lest suffisamment léger pour flotter sur le liquide contenu dans la cuve. Le 10 dispositif comprend également un système de mesure apte à tendre la ficelle et à mesurer la longueur de la ficelle restante. Le volume de liquide est ensuite obtenu à partir de la longueur mesurée et de la section de la cuve. Un inconvénient d'un tel dispositif est que la ficelle s'use et casse facilement, le dispositif doit donc être changé régulièrement. Par ailleurs, la mesure est relativement peu fiable et il est difficile d'obtenir une mesure à une précision inférieure à 10 ou 20%. Une autre méthode connue pour mesurer le volume dans une cuve consiste à émettre un signal ultrason depuis le haut de la cuve et à détecter le temps mis par le signal pour retourner jusqu'à la source après réflexion sur le liquide. La hauteur de liquide dans la 25 cuve est dans ce cas inversement proportionnelle au temps mesuré entre le signal émis et le signal réfléchi. Cette méthode donne des résultats d'une plus grande précision. Toutefois, un dispositif de mesure utilisant ce principe est assez onéreux, du fait du cot élevé 30 d'une source d'ultrasons. Vu les inconvénients des dispositifs connus pour la mesure du volume dans une cuve, un premier but de l'invention est de proposer un dispositif de mesure plus fiable, plus simple et / ou moins onéreux que les dispositifs de mesure existants. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de mesure pouvant renvoyer des informations à distance, ou être piloté à distance, et permettant une gestion automatisée du contenu de la cuve avec laquelle 10 il est associé. Pour atteindre ces objectifs, l'invention propose un dispositif de mesure du volume d'un liquide, par exemple un hydrocarbure, dans une cuve, comprenant: - une unité de commande pour activer un moyen de mesure d'une pression relative au fond de la cuve, et pour calculer une hauteur de liquide en fonction de la pression relative puis calculer le volume de liquide dans la cuve en fonction de la hauteur, et - un moyen de communication pour communiquer le volume de liquide obtenu à un utilisateur. Le moyen de mesure comprend de préférence une sonde de mesure de pression absolue immergée dans le liquide au fond de la cuve, et une seconde sonde de mesure de la 25 pression au-dessus de la surface du liquide, généralement la pression atmosphérique au-dessus de la cuve. Ainsi, selon l'invention, la hauteur de liquide dans la cuve est obtenue par mesure de la pression relative au fond de la cuve. Une telle mesure de pression 30 est fiable et de plus, une sonde apte à mesurer une telle pression est très peu chère comparativement à une source d'ultrasons. L'invention a également pour objet un procédé de mesure d'un volume d'un liquide, par exemple un 35 hydrocarbure, dans une cuve, comprenant: - une étape de mesure d'une pression relative au fond de la cuve, - une étape de calcul d'une hauteur de liquide en fonction de la pression relative puis de calcul du volume 5 de liquide dans la cuve en fonction de la hauteur, et de la densité du liquide, et - une étape d'information pour communiquer le volume de liquide obtenu à un utilisateur. Enfin, l'invention a aussi pour objet un système de 10 gestion et surveillance de contenus de cuves contenant des liquides, par exemple de type hydrocarbures, comprenant: - plusieurs dispositifs de mesure tels que décrits ci-dessus, chaque dispositif de mesure étant associé à 15 une cuve, et - un dispositif de pilotage comprenant un moyen de communication associé au moyen de communication de chaque dispositif de mesure, pour recevoir de l'un ou de plusieurs des 20 dispositifs de mesure une indication d'un volume mesuré à un instant prédéfini, et /ou, optionnellement, - émettre un signal pour activer l'un des dispositifs de mesure et recevoir du dit dispositif une indication d'un volume mesuré. 25 L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre d'un dispositif de mesure de volume selon 30 l'invention. La description est à lire en relation aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de mesure selon l'invention, et - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un 35 système utilisant plusieurs dispositifs de mesure selon l'invention. Le dispositif de la figure 1 permet de mesurer le volume de liquide restant dans une cuve, par exemple une cuve contenant un produit hydrocarbure, généralement 5 comportant un évent de mise à l'air libre. Le produit peut être plus ou moins visqueux (par exemple un carburant ou un lubrifiant). Le dispositif de la figure 1 comprend une sonde immergée 10, un organe de commande tel qu'un bouton 20 ou 10 une horloge 120, une sonde atmosphérique 40, une mémoire , un dispositif d'affichage 60, une source d'énergie 70 et une unité de commande 80. La source d'énergie 70 est de préférence une source d'énergie autonome telle qu'une pile ou un accumulateur 15 rechargeable. La source d'énergie 70 pourrait également être une prise de connexion à un réseau public de distribution d'énergie. Sur instruction de l'unité de commande 80, la source 70 alimente en énergie la sonde immergée 10 et la sonde atmosphérique 40. La source 70 20 alimente par ailleurs en continu l'unité de commande 80, y compris dans un mode de veille, lorsque les sondes 10, ne sont pas alimentées. La sonde immergée 10 est une sonde de mesure de pression absolue. La sonde est placée au fond de la cuve 25 dont on souhaite déterminer le volume de liquide restant, et de préférence assez loin des bords de la cuve. La sonde 10 est une sonde conventionnelle, de préférence une sonde de pression absolue de grande précision, qui a été rendue étanche et présentant des caractéristiques anti30 déflagrantes, pour éviter des risques d'explosion. La sonde 40 est une sonde de mesure de pression absolue conventionnelle, utilisée ici pour mesurer une pression atmosphérique P0. Lorsqu'elle reçoit une énergie de la source 70, la sonde 40 transmet à l'unité de 35 commande 80 une mesure de la pression atmosphérique. La mémoire 50 est une mémoire non-volatile, et de préférence une mémoire électriquement modifiable, par exemple une mémoire de type EEPROM. La mémoire 50 contient notamment des valeurs d'un ou plusieurs 5 paramètres caractéristiques du liquide contenu dans la cuve instrumentée, et notamment la valeur de la densité du liquide. La mémoire contient de préférence également des valeurs de paramètres caractéristiques de la cuve et plus précisément de sa forme géométrique, comme on le 10 verra mieux par la suite. L'afficheur 60 est un afficheur conventionnel à LED, affichant par exemple 4 chiffres. Il est utilisé pour afficher une information relative au volume de liquide contenu dans une cuve donnée. L'information peut 15 être le volume du liquide dans la cuve ou le volume libre dans la cuve, exprimé dans une unité telle que le litre ou le gallon. L'afficheur est directement commandé par l'unité 80 qui lui transmet une information à afficher. L'afficheur peut comprendre un dispositif de 20 temporisation, utilisé pour limiter la durée de l'affichage d'une information. Ceci permet de limiter la consommation d'énergie du dispositif de mesure de volume. Lorsqu'il n'est pas sollicité par un utilisateur ou 25 par l'horloge, le dispositif de la figure 1 est dans un mode de veille, dans lequel seule l'unité de commande est partiellement alimentée en énergie par la source 70 et est en attente d'un signal de commande. En mode veille, les autres éléments du dispositif de mesure, notamment 30 les sondes 10, 40, ne sont pas alimentés en énergie. On limite ainsi la consommation globale du dispositif. Lorsqu'un utilisateur souhaite obtenir une information sur le contenu de la cuve instrumentée par le dispositif de la figure 1, il peut appuyer sur le bouton 35 poussoir 20 pour signaler à l'unité de commande 80 qu'il souhaite une information. L'unité de commande 80 transmet un signal de démarrage à la source d'alimentation, qui fournit en retour une énergie aux sondes 10, 40. Lorsqu'elles sont alimentées en énergie, la sonde immergée 10 fournit à l'unité 80 une mesure de la 5 pression absolue P au fond de la cuve et la sonde 40 fournit à l'unité 80 une mesure de la pression atmosphérique Po. L'unité 80 va lire dans la mémoire des paramètres caractéristiques du liquide et de la cuve puis calcule le volume de liquide dans la cuve en fonction de 10 ces paramètres et de la pression relative P - P0 au fond de la cuve. L'unité 80 transmet finalement le résultat sur l'afficheur 60. Selon un mode de réalisation, l'unité 80 calcule la hauteur H de liquide dans la cuve à partir de la pression 15 relative P - Po et de la densité d du liquide dans la cuve. La hauteur est donnée par la relation: H = CTE*d*(P-Po), ou CTE est une constante L'unité 80 calcule ensuite le volume de liquide dans la cuve en fonction de la géométrie de la cuve et de 20 la hauteur H calculée V = f(H) Si la cuve a une section constante sur toute sa hauteur, dans ce cas le paramètre de la cuve utilisé est la valeur constante S de cette section: le volume est 25 calculé en multipliant la hauteur mesurée par la section S. Si la cuve a une section variable avec la hauteur H et si le volume de la cuve peut être défini par une fonction f mathématique simple, dans ce cas, les paramètres de la cuve utilisés sont utilisés sont les paramètres 30 nécessaires à la définition de la fonction f. Dans certains cas cependant, il n'est pas possible de définir le volume de la cuve de manière simple en fonction de sa hauteur. C'est le cas notamment des cuves réalisées par soufflage de matières synthétiques dans un 35 moule qui peuvent avoir une forme particulière pour s'adapter par exemple à un environnement particulier. Dans le cas o le volume de la cuve en fonction de la hauteur ne peut pas être défini par une relation mathématique simple, le volume peut être défini par une table à deux colonnes, indiquant la valeur du volume pour 5 différentes hauteurs dans la cuve. La table peut par exemple être obtenue au cours d'une phase d'étalonnage du dispositif de mesure. Les valeurs non enregistrées dans la table seront obtenues par exemple par interpolation ou extrapolation. Différentes améliorations du dispositif de mesure décrit peuvent être envisagées, seules ou ensemble, en fonction de l'application qui est envisagée pour le dispositif de mesure. Toutes les améliorations envisagées 15 ont essentiellement pour avantage de faciliter l'exploitation à distance du dispositif de mesure de l'invention, et de faciliter la gestion du contenu de la cuve. Une première amélioration envisageable est l'ajout d'un moyen de communication externe, pour permettre à l'unité de commande 80 de communiquer avec des dispositifs de gestion extérieurs ou de pilotage. Lorsqu'une mesure de volume est effectuée, le résultat de 25 la mesure peut alors être transmis par l'unité de commande sur un signal radio modulé en direction d'un dispositif récepteur approprié. La transmission du résultat peut être envisagée avant, pendant, après ou à la place de l'affichage. Le dispositif de mesure de 30 l'invention est dans ce cas associé à un dispositif centralisateur à distance comprenant des moyens de réception appropriés. Dans un exemple, le moyen de communication externe comprend un module radiofréquence 90 et une antenne 100 35 représentés en pointillés sur la figure 1. Le module radio est apte à moduler des signaux numériques ou analogiques sur des signaux hertziens. Dans un autre exemple, le moyen de communication comprend un modem apte à transmettre ou à recevoir une 5 information numérique ou analogique sur un réseau de distribution d'énergie par courants porteurs, ou bien sur un réseau téléphonique câblé. Dans un autre exemple, le moyen de communication comprend un dispositif de connexion à une liaison dédiée, 10 telle qu'une liaison bifilaire, une liaison Ethernet, une liaison dite liaison RS232, etc. Un deuxième groupe d'améliorations envisageables concerne l'ajout de dispositifs de protection, ou 15 d'alerte pour faciliter la gestion du contenu de la cuve instrumentée ou assurer la maintenance du dispositif de mesure. Le dispositif de mesure peut ainsi être amélioré par l'ajout d'une horloge 120 programmable, apte à 20 activer le dispositif de commande 80 à des intervalles de temps réguliers prédéfinis (par exemple toutes les quatre heures), en lieu et place de l'utilisateur. Dans ce cas, le résultat de la mesure du volume restant dans la cuve sera de préférence transmis à un dispositif de réception 25 externe via le moyen de communication à ces mêmes intervalles. Il peut être également prévu que, avant d'activer la source d'alimentation 70 pour effectuer une mesure, le dispositif de commande vérifie la charge électrique de la 30 source 70. Si la charge est inférieure à un niveau bas prédéfinie, une alerte est transmise sur l'afficheur 60 ou au moyen de communication externe. Il peut encore être prévu que, si le volume de liquide mesuré est inférieur à un niveau minimal 35 prédéfini et / ou si une des sondes 10, 40 signale un défaut de fonctionnement, le dispositif de commande transmet une alerte correspondante sur l'afficheur 60 ou au moyen de communication externe. La figure 2 est un exemple d'un système de 5 surveillance de contenus de trois cuves Ai, Bi, Cl. Le système comprend trois dispositifs de mesure tels que décrits ci-dessus. La sonde immergée 10 de chaque dispositif de mesure est immergée au fond de la cuve à laquelle est associé le dispositif de mesure. Les autres 10 éléments de chaque dispositif de mesure sont regroupés dans des boîtiers A2, B2, C2 correspondants, fixés par exemple sur une paroi de la cuve correspondante. La forme des cuves est quelconque, deux cuves peuvent avoir des formes différentes. Pour chaque cuve, une table contenant 15 des valeurs du volume en fonction de différentes hauteurs de liquide est stockée dans la mémoire 50 du dispositif de mesure associé. Enfin, chaque dispositif de mesure est équipé d'un émetteur radiofréquence (intégré dans le boîtier correspondant) et d'une antenne incorporée A3, 20 B3, C3. Le système comprend également un dispositif de réception ou de pilotage D comprenant un boîtier de réception radiofréquence et une antenne associée interne ou externe. Dans un exemple, le dispositif D reçoit simplement des signaux représentatifs du volume de liquide dans la cuve associée au dispositif de mesure émetteur des signaux, à des instants prédéfinis. Dans un autre exemple, le dispositif D peut aussi 30 émettre un signal de commande pour activer le dispositif de mesure de l'une des cuves et recevoir en retour un signal correspondant au volume mesuré. Ceci peut être réalisé par exemple par l'action d'un utilisateur sur un bouton de sélection prévu à cet 35 effet sur le dispositif de pilotage D. L'utilisateur a ainsi immédiatement une information sur le contenu d'une cuve, sans avoir besoin de se déplacer jusqu'à la cuve. La transmission du signal de mesure peut également être réalisée automatiquement à des instants prédéfinis, 5 la production des signaux de commande étant dans ce cas préférentiellement gérée par un moyen logiciel prévu à cet effet dans le dispositif de mesure, qui de plus pourra fournir une alerte au dispositif de réception D. Une telle alerte pourra par exemple être activée 10 lorsque le volume de liquide dans une cuve aura atteint un niveau minimum, ou lors d'une défaillance d'une sonde immergée ou lors d'un défaut d'alimentation du dispositif de commande de l'un des dispositifs de mesure. Le dispositif de réception D pourra aussi afficher un signal 15 lumineux et/ou sonore en cas de détection d'une absence de réception de signal en provenance d'un des dispositifs de mesure, pour quelque cause que ce soit, en particulier pour défaut d'alimentation, significatif par exemple de l'épuisement d'une batterie d'alimentation. Au lieu d'avoir une liaison filaire 110 établie directement à partir du dispositif de mesure, comme représenté figure 1, on pourra aussi utiliser une liaison radiofréquence entre le dispositif de mesure et un dispositif de réception, ce dernier étant alors 25 directement alimenté par une source d'alimentation 75 et comportant, comme illustré figure 2, des moyens 115 de connexion interne à une liaison filaire dédiée, telle qu'une liaison bifilaire, ethernet, RS232, etc. reliant le dispositif récepteur D à des moyens de pilotage, 30 d'affichage ou de gestion distants, non représentés. il REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du volume d'un liquide, par exemple un hydrocarbure, dans une cuve, comprenant: - une unité de commande (80) pour activer un moyen de mesure (10, 40) d'une pression relative (P-P0) au fond 5 de la cuve, pour calculer une hauteur (H) de liquide en fonction de la pression relative puis calculer le volume de liquide dans la cuve en fonction de la hauteur (H), et - un moyen de communication (60, 90, 110) pour communiquer le volume de liquide obtenu à un utilisateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen de mesure comprend une sonde (10) de mesure de pression absolue immergée dans le liquide au fond de la cuve, et une sonde (40) pour mesurer une pression 15 atmosphérique (P0), le moyen de mesure fournissant une pression relative représentative de la pression exercée par le liquide sur le fond de la cuve. 3. Dispositif selon l'une des revendications 20 précédentes, dans lequel le moyen de communication comprend un afficheur (60) et/ou un module radiofréquence et une antenne radiofréquence (90, 100), et /ou un modem apte à émettre ou recevoir des signaux par courants porteurs et/ou un moyen de connexion à une liaison 25 filaire dédiée (110). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant également une mémoire (50) pour mémoriser des paramètres caractéristiques du liquide 30 et/ou des paramètres caractéristiques de la cuve, notamment un paramètre relatif à la densité du liquide et un ou des paramètres relatifs au volume de la cuve en fonction de la hauteur. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant également une horloge (120) pour activer l'unité de commande (80) à un ou des instants prédéfinis. 6. Procédé de mesure d'un volume d'un liquide, par exemple un hydrocarbure, dans une cuve, comprenant: - une étape de mesure d'une pression relative (P-P0) 10 au fond de la cuve, - une étape de calcul d'une hauteur (H) de liquide en fonction de la pression relative puis de calcul du volume de liquide dans la cuve en fonction de la hauteur (H), et - une étape d'information pour communiquer le volume de liquide obtenu à un utilisateur. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la hauteur de liquide dans la cuve est obtenue par 20 multiplication de la pression relative mesurée par une densité du liquide. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le volume de liquide est obtenu par multiplication 25 de la hauteur du liquide par une section de la cuve, la dite section étant fonction de la hauteur de liquide. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel les variations du volume de la cuve en 30 fonction de la hauteur de liquide sont définies par une table à deux colonnes indiquant une valeur du volume pour différentes valeurs de la hauteur de liquide. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, 35 dans lequel l'étape de mesure, l'étape de calcul et l'étape de communication sont répétées, sur demande d'un utilisateur ou à des instants prédéfinis. 11. Système de gestion surveillance de contenus de 5 cuves contenant des liquides, par exemple de type hydrocarbures, comprenant: - plusieurs dispositifs de mesure (A2, A3; B2, B3 C2, C3) selon l'une des revendications 1 à 5, chaque dispositif de mesure étant associé à une cuve (Ai, BI, 10 CI), et - un dispositif (D) de réception ou de pilotage comprenant un moyen de communication associé au moyen de communication (90, 100) de chaque dispositif de mesure, pour - recevoir de l'un ou de plusieurs des dispositifs de mesure une indication d'un volume mesuré à un instant prédéfini ou déterminé par un utilisateur, ou, optionnellement, - émettre un signal pour activer l'un des 20 dispositifs de mesure et recevoir du dit dispositif une indication d'un volume mesuré. 12. Système de gestion surveillance selon la revendication 11, dans lequel le dispositif de réception 25 comporte des moyens (115) de connexion à une liaison filaire dédiée reliant le dispositif récepteur (D) à des moyens de pilotage, d'affichage ou de gestion distants.