Brevet FR2840070A1 — publié le 20031128

de disponibilite operationnelle (442) du detecteur. - 1 - 2840070 s La presente invention concerne un procede et un dispositif permettant d'effectuer une detection securisee de la pollution de l'eau. D'une facon generale, on salt que pour detecter des seuils de pollution, on place des poissons, habituellement des truites, dans un bac a l'interieur duquel circule l'eau a controler et on detecte des parametres representatifs du comportement des poissons. Un signal d'alarme est emis lorsque les parametres detectes reverent un comportement anormal des poissons susceptible d'etre engendre par un depassement du seuil de pollution. Ainsi, notamment dans le brevet Francais n 98 01387, depose au nom de la demanderesse, on a propose un procede consistent: - a engendrer dans lteau du bac une succession de trains d'ondes ultrasonores espaces les uns des autres par des periodes de silence, a detecter pendant les periodes de silence les echos engendres par chacun desdits trains, - a effectuer l'analyse temporelle desdits echos et a memoriser les resultats de ces analyses, - 2 - 2840070 - a comparer les resultats de l'analyse temporelle des echos resultant de chaque train d'onde avec des valeurs de reference et/ou avec les resultats de l'analyse temporelle des echos resultant du train d'onde precedent, a determiner le degre de pollution de l'eau en fonction des resultats de la susdite comparaison. Ce procede est base sur le fait que la forme et la disposition des echos (variation dans le temps de l'analyse du signal) dependent de la position des differents obstacles et quten consequence, en comparant la forme de differents echos detectes au cours de deux periodes de silence successives, il est possible de determiner une modification de mouvement des poissons. En cas d' absence de mouvement, les echos seront toujours identiques et la difference entre deux echos successifs sera nulle. Au contraire, en presence de poissons en mouvement, la difference entre deux echos est proportionnelle a la quantite de mouvement. En dessous ou audessus d'un seuil reglable de difference entre deux echos, une alarme pourra etre declenchee. I1 s'avere que cette solution presente un inconvenient important du au fait qu'a l'instar de la plupart des animaux, les truites vent sujettes au sommeil. En consequence, pendant les periodes de sommeil, habituellement la nun', l' altitude de la truite stapparente au comportement anormal donnant lieu a ['emission du signal d'alarme. En consequence, il se produit des fausses alarmes qui rendent inutilisable ce procede pendant les periodes ou les truites vent susceptibles de s'endormir. L'invention a done plus particulierement pour but de supprimer ces inconvenients. A cet effet, elle se base sur le fait qu'il est possible de provoquer artificiellement des periodes de sommeil des poissons en placant les bacs sous eclairage artificiel et en alternant des periodes d'eclairement et des periodes d'obscurite. En consequence, le procede selon ['invention consiste: - a prevoir deux bacs alimentes par la source d'eau dont on veut mesurer la pollution, chacun de ces deux bacs contenant des poissons et etant equipe de moyens apses a detecter un comportement anormal desdits poissons, a alterner des periodes d'eclairement et d'obscurite des deux bacs de maniere a ce que lorsque l'un des deux bacs est eclaire, l'autre bac est dans l'obscurite et inversement, a effectuer la detection du comportement des poissons dans les deux bacs, et - a declencher un signal d'alarme lorsque la susdite detection revere un comportement anormal des poissons selon que le bac se trouve eclaire ou pas. Grace a cette disposition, la detection de la pollution peut s'effectuer en continu sans que cette detection soit perturbee par les periodes de sommeil des poissons qui se produisent exclusivement pendant les periodes dans lesquelles les bacs se trouvent dans l'obscurite. Bien entendu, les informations resultant de la detection effectuee pendant les periodes d'obscurite des bacs, pourront etre utilisees pour valider les anomalies de comportement relevees pendant les phases d'eclairement. Ce processus pourra particulierement concerner une periode transitoire incluant le - 4 - 2840070 passage des bacs d'une periode eclairee a une periode d'obscurite. En effet, le comportement des poissons a ltoccasion de ces passages est revelateur de la sante des poissons. Un mode d'execution de ['invention sera decrit ci-apres, a titre d'exemple non limitatif, avec reference aux dessins annexes dans lesquels: La figure 1 est une representation schematique en coupe horizontale d'une installation selon ['invention comprenant deux bacs, La figure 2 est une representation schematique en coupe verticale de l'un des deux bacs de ['installation representee figure 1. Dans cet exemple, ['installation se compose de deux bacs B. - B2 1S partiellement remplis d'eau, et alimentes par une source d'eau commune dont on souhaite surveiller le niveau de pollution. Ces deux bacs B. - B2 vent disposes dans deux cellules C - C2 etanches a la lumiere et disposant chacune de moyens d'eclairement E - E2 commandables par l'intermediaire d'un processeur 22 de maniere a provoquer une alternance de periode d' eclairage et de periode d' obscurite, la periode d' eclairement de l'un des bacs B correspondent a la periode d'obscurite de l'autre bac B2 et inversement. Les periodes d'eclairage peuvent se chevaucher pour tenir compte du delai d'eveil et d'endormissement du poisson: Grace a cette disposition, on s'assure que les poissons de l'un des deux bacs vent reveilles pendant que les poissons de l'autre bac vent endormis, se reveillent ou meme d'endorment. Chacun des bacs B - B2 peut etre equipe de la facon illustree sur la figure 2 et etre divise en trots chambres 3, 4, 5 par deux cloisons verticales 6, 7, a savoir: - 5 - 2840070 une chambre d'admission d'eau et de refroidissement eventuel 3, une chambre principale 4 dans laquelle vent places les poissons, une chambre d'evacuation 5 munie d'un circuit de trop plein 6'. s La chambre d' admission et la chambre d' evacuation peuvent etre communes pour les bacs B - B2 avec la chambre principale 4. L'alimentation en eau de chacun des bacs B - B2 s'effectue par un circuit d'admission d'eau 7' debouchant dans la chambre d'admission 3 et comprenant successivement un manometre 8, une vanne de reglage 9 et un venturi lO destine a assurer une oxygenation de l'eau. La chambre d'admission 3 peut renfermer un echangeur thermique 11 (serpentin) connecte a un dispositif de climatisation 12 regle de maniere a ce que l'eau penetrant dans la chambre principale 4 par des orifices ou des chicanes situes de preference dans la partie inferieure de la cloison 6 soit a une temperature constante (par exemple inferieure a 15 C) correspondent a la temperature a laquelle les poissons vent habitues a vivre. Ce dispositif de climatisation 12 peut comprendre un circuit d'asservissement comprenant un capteur de temperature place en sortie de la chambre d'admission. La chambre d'evacuation 5 communique avec la chambre principale 4 par l'intermediaire d' orifices prevus dans la clois on 7, le circuit de trop plein 6' dont ['orifice de sortie est muni d'une crepine 13, determinant le niveau de l'eau contenue dans le bac B. Ce circuit de trop plein 6' est connecte a un circuit de vidange 14 qui debouche dans le fond de la chambre principale 4 par l'intermediaire d'une vanne de vidange 17. Les orifices de passage d'eau realises dans les cloisons 6 et 7 vent congus de maniere a interdire tout passage de poissons et a assurer un ecoulement exempt de turbulences ou de tout phenomene hydrodynamique susceptible - 6 - 2840070 d'engendrer des ondes de pression perceptibles dans la chambre principale 4 et de nature a perturber celles produites par les poissons. La chambre principale 4 est munie d'un ensemble emetteur/recepteur ER d'ondes ultrasonores dont la partie emettrice E est connectee a un generateur de signaux ultrasonores pilote par un processeur 22 dont on a represente schematiquement le clavier 23 et l'ecran 24. Sous la commande du processeur 22, ce generateur emet dans l'eau une succession de trains d'ondes ultrasonores separes les uns des autres par des periodes de silence. L'ensemble emetteur/recepteur contient aussi un capteur de temperature T permettant d'informer apres traitement par le circuit 21 le processeur 23 de la temperature de l'eau. La partie receptrice R de ['ensemble ER est. quant a elle, connectee a un circuit recepteur RC, egalement pilote par le processeur 22, de maniere a recevoir le signal d'echos recu par la partie receptrice pendant les periodes de silence. Apres traitement par le circuit recepteur RC, le signal d'echos est transmis a un circuit d'analyse 21 couple au processeur 22. Grace a ces dispositions, toutes les secondes (valeurs reglables), pendant une periode de une milliseconde (valeur reglable), un train d'onde ultrasonique, par exemple a 40 kilohertz (valeur reglable), pourra etre emis par la partie emettrice E dans l'eau du bac B - B2 qui se trouve eclaire. Ces ondes vent reflechies par tous les obstacles qu'elles rencontrent, principalement par les poissons et les parois de verre de ['aquarium. Les ondes ainsi reflechies (echos) vent detectees pendant la periode de silence par la partie receptrice qui delivre un signal d'echos dont la forme (variation dans le temps de ['amplitude du signal) depend de la position (notamment de la distance obstacle/partie receptrice). Ce signal, une fois numerise par le circuit d'analyse, est memorise et traite par le processeur. Ce traitement pourra comprendre une comparaison du signal d'echos obtenu a la suite de ['emission d'un train d'ondes avec le signal d'echos engendre par un train d'ondes emis anterieurement, en vue de determiner l'etat physiologique des poissons, etant entendu que: dans le cas d'une absence de mouvement des poissons, les echos seront touj ours identiques et la difference entre deux signaux d'echos sera nulle, - en presence de poissons en mouvement, la difference de forme de deux signaux d'echos consecutifs est representative de la quantite de mouvement. En dessous ou au-dessus d'un seuil reglable de difference entre deux echos, le processeur pourra declencher une alarme. Le mouvement des poissons etant dependent de la temperature de l'eau, la mesure de la quantite de mouvement sera ponderee par la mesure de la temperature. Le processeur pourra etre programme de maniere a effectuer une analyse numerique telle que la Transformee de Fourrier des signaux d'echos, pour effectuer ltetude de la frequence d'agitation des poissons et de son amplitude, parametres indicatifs de l'etat ou du stress des poissons. Dans cet exemple, la chambre centrale 4 est en outre equipee d'au moins un capteur piezometrique 18 relic au circuit d'analyse 21 par l'intermediaire d'un amplificateur 19 et d'un filtre 20. Apres numerisation par le circuit 21, les signaux delivres par le capteur 18 qui vent representatifs a la fois de la puissance et de la rapidite des mouvements et done de la vivacite des poissons, vent analyses par le processeur 22 en vue de detecter un changement anormal du comportement des poissons (acceleration, fibrillation, ralentissement, absence prolongee des mouvements). Ces - 8 - 2840070 informations pourront servir a valider ou a completer les informations deduites des signaux d'echos en provenance de la partie receptrice R. Bien entendu, le processeur 22 peut etre programme de maniere a identifier les changements de comportement des poissons et a les comparer a un classement typologique de changements prealablement memorise de maniere a determiner la nature de la pollution qui a cause ces changements et/ou orienter des recherches chimiques vers les polluants ainsi determines. Avantageusement, le processeur 22 pourra transmettre un signal d'alarme S par l'intermediaire d'une interface 25 et/ou elaborer en continu un signal audio qui, applique a un haut-parleur 26 ou analogue, engendre un signal sonore dont la frequence est proportionnelle a [' agitati on general e du bane de p ois sons present dans la chambre 4. Eventuellement, ce processus pourra etre conduit dans le bac non eclaire dans loquel les poissons vent censes etre endormis. De la meme facon, le processeur pourra etre programme de maniere a identifier les changements de comportement des poissons en vue de determiner ltoccurrence d'une pollution. De meme, le processeur pourra etre programme de maniere a analyser le comportement des poissons lors du passage de l' etat eclaire a l' etat non eclaire ou inversement, de maniere a pouvoir par exemple discerner les poissons qui vent morts pendant la periode de sommeil. Grace a ces dispositions, il devient possible d'obtenir un fonctionnement fiable exempt de fausses alertes. 9 2840070 Revendications 1. Procede pour la detection securisee de la pollution de l'eau, caracterise en ce qu'il consiste: a prevoir deux bacs (B - B2) alimentes par la source d'eau dont on veut mesurer la pollution, chacun de ces deux bacs (B - B2) contenant des poissons et etant equipe de moyens apses a detecter un comportement anormal desdits poissons, - a alterner des periodes d'eclairement et d'obscurite des deux bacs (B - B2) de maniere a ce que lorsque l'un des deux bacs (B) est eclaire, l'autre bac (B2) est dans l'obscurite et inversement, - a effectuer la detection du comportement des poissons dans les deux bacs (B - B2), et - a declencher un signal d'alarme lorsque la susdite detection revere un comportement anormal des poissons dans l'un des deux bacs (B - B2) selon l'eclairement. 2. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend la detection du comportement des poissons pendant les periodes d'obscurite des bacs (B - B2), cette detection etant 2s utilisee pour valider les anomalies de comportement relevees pendant les phases d'eclairement. 3. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il comprend la detection du comportement des poissons pendant des periodes transitoires incluant le passage de l'etat eclaire a l'etat d'obscurite des bacs. - 10 - 2840070 4. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que les periodes d'eclairage des deux bacs (B - B2) se chevauchent pour tenir compte du delai d'eveil et d'endormissement des poissons. 5. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que la susdite detection du comportement des poissons consiste: - a engendrer dans l' eau du bac une succession de trains d'ondes ultras onores espaces les uns des autres par des periodes de silence, - a detecter pendant les periodes de silence les echos engendres par chacun desdits trains, - a effectuer l'analyse temporelle desdits echos et a memoriser les resultats de ces analyses, - a comparer les resultats de l'analyse temporelle des echos resultant de chaque train d'onde avec des valeurs de reference et/ou avec les resultats de l'analyse temporelle des echos resultant du train d'onde precedent, - a determiner le degre de pollution de l'eau en fonction des resultats de la susdite comparaison. 6. Procede selon la revendication 5, caracterise en ce que la susdite analyse temporelle est ponderee par la temperature. 7. Procede selon la revendication 5, caracterise en ce qu'il comprend la detection de la variation de la quantite de mouvements des poissons en comparant la forme des echos detectes au cours de deux periodes de silence successives. 8. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce que la susdite variation est detectee par la difference entre les echos detectes au cours des deux periodes de silence successives. 9. Procede selon la revendication 7, caracterise en ce qu'une alarme est declenchee lorsque la difference entre les echo s detectes au cours de deux periodes de silence succ es sives s'abais s e au dessous ou depasse un seuil reglable. 10. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il comprend ['etude de la frequence des mouvements des poissons et de son amplitude par des techniques d'analyse numeriques telles que la Transformee de Fourrier. 1 1. Procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il comprend en outre la detection de ['amplitude et/ou de la frequence des variations de pression engendrees dans l'eau par le mouvement des poissons et l'utilisation des informations resultant de cette detection pour completer et/ou valider les informations resultant de la detection des susdits echos. 12. Dispositif pour la mise en aeuvre du procede selon l'une des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il comprend deux bacs alimentes par une source d'eau dont on veut mesurer la pollution et contenant chacun des poissons, deux sources d'eclairage respectivement destinees a eclairer les deux bacs selon des sequences alternees d'eclairage et d'obscurite de maniere a ce que lorsque l'un des deux bacs est dans l'obscurite, l'autre soit eclaire, des moyens de detection du comportement des poissons dans chacun des deux bacs et des moyens permettant de declencher un signal d'alarme lorsque lesdits moyens de detection detectent un comportement anormal des poissons. - 12 - 2840070 13. Dispositif pour la mise en oeuvre du procede selon la revendication 12, caracterise en ce que, pour chacun des bacs (B - B2), il comprend un ens emble emetteur/rec epteur d' ondes ultras onores dont la p artie emettrice (E) est connectee a un generateur d' ondes ultras onores (G) de maniere a emettre dans l' eau une succes s ion de trains d' ondes ultras onores separes les uns des autres par des periodes de silence et dont la partie receptrice (R) est connectee a un circuit recepteur (RC) apte a recevoir le signal d'echos recu par la partie receptrice (R) pendant les periodes de silence, et a transmettre ce signal a un circuit d'analyse (21). 14. Dispositif selon la revendication 13, caracterise en ce que, pour chacun des bacs (B - B2), il comprend en outre un capteur de temperature (T) de l'eau du bac dont les informations vent transmises au circuit d'analyse (21). 15. Dispositif selon la revendication 13, caracterise en ce que le susdit circuit d'analyse (21) est couple a un processeur (22). 16. Dispositif selon la revendication 15, caracterise en ce que le susdit processeur (22) est programme de maniere a effectuer la Transformee de Fourrier des signaux d'echos. 17. Dispositif selon l'une des revendications 13 a 16, caracterise en ce qu'il comprend en outre un capteur piezometrique (18) relic au circuit d'analyse (21) en meme temps que le capteur (T) de temperature de l'eau.