Brevet FR2857749A1 — publié le 20050121

c L'invention concerne un procédé de détection d'une consommation anormale d'un fluide dans un circuit de distribution de ce fluide, un dispositif de détection réglé selon un tel procédé ainsi qu'un circuit de distribution de fluide comprenant un tel dispositif. L'invention s'applique notamment à des circuits de distribution d'eau dans un appartement, un bâtiment ou encore un quartier. Elle s'applique également à des circuits de distribution de fluides tels que le pétrole ou le gaz dans des installations industrielles. L'invention ne se limite toutefois pas à ces quelques 10 exemples. Dans le cas de la distribution d'eau, on connaît déjà des circuits de distribution d'eau dans un bâtiment tels que des habitats individuels, collectifs, des immeubles de bureaux ou autres bâtiments comprenant des points de 15 distribution d'eau. Dans de tels bâtiments, le débit d'eau peut être contrôlé par un compteur d'eau. Toutefois, la simple lecture du cadran du compteur ne permet pas de conclure 20 sur une consommation anormale d'eau que ce soit une fuite importante du type rupture de canalisations ou une faible fuite continue. Et, en l'absence d'individus, une fuite importante, telle qu'une rupture de canalisations ne peut être détectée et donc arrêtée. Dans le cas d'une fuite faible et continue, telle qu'une fuite de chasse d'eau, même la présence d'individus ne garantit pas que la fuite soit détectée. Ainsi, les circuits existants ne proposent pas de moyens de contrôle efficaces, 30 fiables et rapides de détection de consommation anormale d'eau. Les circuits connus pour d'autres fluides posent les mêmes problèmes. Le but de l'invention est de proposer un procédé permettant de remédier à certains des inconvénients précités en proposant une détection automatique de la consommation anormale de fluide dans un circuit de distribution. A cet effet et selon un premier aspect, I'invention concerne un procédé de détection d'une consommation anormale d'un fluide dans un circuit de distribution du fluide, le circuit comprenant notamment un compteur apte à réaliser des mesures de débit de fluide, des moyens d'analyse des mesures reliés au compteur et des moyens d'alerte de consommation anormale du fluide 10 commandés par les moyens d'analyse, une consommation anormale correspondant notamment à une fuite dans le circuit. Selon une définition générale de l'invention, le procédé comprend plusieurs cycles comprenant les étapes suivantes: - on effectue une mesure du débit de fluide consommé à l'aide des moyens de mesure; - à l'aide des moyens d'analyse, on calcule deux variables en fonction de la mesure de débit, une première variable étant la variation de débit entre deux mesures consécutives, une deuxième variable étant le temps 20 écoulé pendant lequel le débit reste compris dans une gamme de valeur de débit prédéterminées; - à l'aide des moyens d'analyse, on calcule une probabilité de consommation anormale en fonction du débit mesuré et des première et seconde variables - on compare à l'aide des moyens d'analyse la probabilité calculée à une probabilité seuil définie à l'avance et stockée en mémoire dans les moyens d'analyse; - si la probabilité calculée est supérieure à la probabilité seuil, un signal est transmis aux moyens d'alerte. Le procédé peut comprendre les étapes préalables consistant à: - Effectuer une série de mesures de référence de débit de fluide dans le cadre d'une consommation normale de fluide; - stocker la série de mesures de référence dans les moyens d'analyse. On peut stocker en mémoire dans les moyens d'analyse les mesures et probabilités calculées. On peut calculer la probabilité de consommation anormale également en fonction des mesures antérieures et/ou de mesures de référence, en mémoire dans les moyens d'analyse. n0 Le procédé peut comprendre en outre l'étape consistant à couper l'arrivée de fluide à l'aide de moyens de coupure tels qu'une vanne, les moyens de coupure étant commandés par les moyens d'alerte. Le procédé peut aussi comprendre l'étape au cours de laquelle les moyens 15 d'alerte envoient un signal d'alerte à un terminal distant. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un dispositif de détection d'une consommation anormale d'un fluide dans un circuit de distribution de fluide, le circuit comprenant notamment un compteur apte à réaliser des mesures de 20 débit de fluide. Le dispositif comprend: - des moyens d'analyse des mesures de débit de fluide reliés au compteur, les moyens d'analyse calculant une probabilité de 25 consommation anormale et comparant ladite probabilité à une probabilité seuil définie à l'avance; et - des moyens d'alerte de consommation anormale de fluide commandés par les moyens d'analyse destinés à signaler une consommation anormale de fluide. Les moyens d'analyse peuvent comprendre une mémoire dans laquelle peuvent être stockées les mesures de débit de fluide et des valeurs de probabilités calculées et de probabilités seuil. Les moyens d'analyse peuvent comprendre en outre une interface permettant de programmer le calcul de la probabilité. Le dispositif peut comprendre en outre une série d'entrées aptes à recevoir des signaux, la série étant reliée à des moyens de contrôle de paramètres tels que la température, le voltage, la présence de fumée, etc. , les moyens de contrôle étant extérieurs au dispositif les moyens d'analyse reliés à la série étant capables de déterminer en fonction du signal reçu un dysfonctionnement relatif 10 au paramètre contrôlé. Selon un autre aspect, I'invention concerne un circuit de distribution de fluide. Le circuit comprend un compteur apte à mesurer un débit de fluide et un 15 dispositif de détection d'une consommation anormale de fluide tel que décrit précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description donnée ci-après et des dessins dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention, associé à un circuit de distribution d'eau et à un terminal distant; - la figure 2 représente la consommation d'eau et la probabilité de 25 consommation anormale d'eau en fonction du temps pour un bâtiment dans le cas d'une fuite d'eau continue; - la figure 3 représente la consommation d'eau et la probabilité de consommation anormale d'eau en fonction du temps pour un bâtiment dans le cas d'une rupture de canalisation; - la figure 4 représente l'enchaînement des étapes du premier cycle du procédé selon l'invention; - la figure 5 représente l'enchaînement des étapes d'un cycle du procédé selon l'invention. On a choisi de décrire le procédé et le dispositif revendiqué dans le cas d'un circuit de distribution d'eau d'un bâtiment. Toutefois l'invention ne se limite pas à un circuit d'eau. Elle ne se limite pas non plus à un bâtiment. L'invention concerne également tous les circuits de distribution de fluide tels que le pétrole, les produits chimiques liquides mais aussi les gaz, dans un bâtiment, une portion de bâtiment, un quartier de ville, une installation industrielle, etc. En référence à la figure 1, le bâtiment est équipé d'un circuit de distribution 1 d'eau équipé d'un dispositif de détection de consommation anormale d'eau 2. Le dispositif 2 est destiné à détecter une fuite d'eau et à signaler le 15 dysfonctionnement afin que celui-ci soit arrêté aussi rapidement que possible. Un circuit 1 de distribution d'eau comprend en outre une arrivée d'eau. Le dispositif 2 est de préférence placé au niveau de cette arrivée ou entre cette arrivée d'eau et la première sortie d'eau. Le circuit 1 comprend également un ensemble de sorties d'eau: robinets, arrivée d'eau de machine à laver, de chasse d'eau, etc. Ces différentes sorties d'eau sont reliées à l'arrivée d'eau générale par un 25 ensemble de tuyaux. Le circuit d'eau 1 est représenté de façon partielle sur la figure 1 par une portion de tuyau. Le dispositif 2 comprend un compteur 3, des moyens d'analyse 4 et des moyens d'alerte 5. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif 2 est placé dans un boîtier. Dans d'autres modes de réalisation non représentés les différents éléments 3, 4, 5 peuvent être placés à distance les uns des autres. Le compteur 3 donne une mesure du volume d'eau arrivant dans le circuit. Le 5 cadran du compteur 3 indique donc un volume total d'eau consommée correspondant à la consommation d'eau totale. Rapportée à une unité de temps: par jour, heure, seconde, cette consommation devient un débit d'eau. Débit et consommation sont donc liés. Le compteur 3 est équipé d'un capteur apte à relever la consommation instantanée: le débit d'eau à un instant t. Le capteur réalise donc des mesures de débit d'eau. Dans le mode de réalisation représenté, une mesure est effectuée chaque minute. Dans d'autres modes de réalisation, la fréquence de prise de mesures peut être différente. Dans le dispositif 2, les liaisons entre les différents éléments 3, 4, 5 sont 20 réalisées à l'aide de fils de connexion. Dans d'autres modes de réalisation non représentés, les liaisons peuvent être réalisées par d'autres moyens tels que signaux radio, signaux infrarouge etc. Les moyens d'analyse 4 sont pourvus d'une mémoire dans laquelle sont stockées des données: les mesures effectuées par le capteur du compteur 3 et d'autres données entrées par un opérateur. Ces autres données sont par exemple une série de mesures de référence 30 correspondant à un profil de consommation normale de consommation du circuit d'eau par les utilisateurs du bâtiment. En variante, les mesures de référence peuvent être effectuées par le capteur lors d'un fonctionnement normal, c'est à dire sans fuite. Elles sont alors stockées en mémoire des moyens d'analyse 5 et prêtes à être utilisées. Les moyens d'analyse 5 sont également pourvus d'un calculateur capable de traiter les différentes données. Le calculateur utilise pour cela un programme de calcul entré à l'avance dans les moyens d'analyse 4. Le programme de calcul permet de calculer en fonction des mesures effectuées 10 de débit d'eau une probabilité de consommation anormale d'eau. La probabilité de consommation anormale d'eau est une valeur indiquant le risque que le débit d'eau consommé à l'instant t soit supérieur au débit d'eau attendu dans des conditions normales d'utilisation. Cette probabilité est calculée à partir de trois facteurs: la mesure du débit à l'instant t et deux variables dépendant de cette mesure du débit: - une première variable: la variation de débit entre deux mesures; - une seconde variable: le temps écoulé pendant lequel le débit reste 20 compris dans une gamme de valeurs prédéterminées. La variation de débit est simplement calculée par soustraction de la mesure de débit effectuée à la mesure de débit précédente. Dans le mode de réalisation, la plage des valeurs que peut prendre le débit est divisée en intervalles réguliers de quelques litres par seconde. Le débit mesuré est donc toujours compris entre deux bornes successives. La deuxième variable correspond donc au temps pendant lequel les mesures de débit restent entre ces deux bornes successives. Dans le calculateur, ces trois données sont entrées. L'historique des calculs et les mesures de références sont aussi utilisées. L'algorithme comprend un minimum de 128 règles donnant chacune un résultat correspondant à la façon dont les valeurs du débit, de la première et de la deuxième variable sont reliées l'une à l'autre. Tous ces résultats sont compilés ensemble pour obtenir un résultat final. Dans un autre mode de réalisation, I'algorithme peut comprendre un nombre inférieur de règles. On attribue à chaque règle un coefficient de vraisemblance qui exprime la confiance accordée à la conclusion. Une règle peut avoir d'autres caractéristiques comme une priorité sur une autre règle. Le résultat final de ce calcul de probabilité est une probabilité de consommation anormale d'eau c'est à dire que le débit d'eau mesuré correspond plus ou moins au débit attendu statistiquement au vu des différentes données mesurées et/ou prises en compte. Les moyens d'analyse 4 sont ensuite aptes à comparer ce résultat à une probabilité seuil. La probabilité seuil correspond au risque maximal acceptable par l'utilisateur. Au dessus de ce seuil, on considère que le risque est trop important et qu'une action doit être entreprise. Dans le cas d'une fuite d'eau, la probabilité calculée augmente donc jusqu'à ce que la fuite soit arrêtée. Les moyens d'analyse 4 sont reliés à l'aide de fils de connexion aux moyens 30 d'alerte 5. Dans le mode de réalisation représenté, les moyens d'alerte 5 sont un modem GSM capable de communiquer avec un téléphone cellulaire. Les moyens d'alerte 5 comprennent une entrée et une sortie. L'entrée permet aux moyens d'alerte 5 de recevoir un signal en provenance des 5 moyens d'analyse 4. Ce signal peut être une simple impulsion ou la valeur de la probabilité calculée supérieure à la probabilité seuil. En sortie, les moyens d'alerte 5 émettent un signal qui peut également être soit une simple impulsion soit la valeur de la probabilité calculée. Le signal émis est reçu par un terminal distant 6. Le terminal 6 est un téléphone cellulaire d'un utilisateur ou d'un opérateur de maintenance. Le boîtier du dispositif 3 est en outre pourvu d'une interface permettant à un opérateur d'entrer des données et un programme dans les moyens d'analyse 4. Cette interface comprend dans le mode de réalisation un clavier ainsi qu'un moyen de lecture tel qu'un lecteur de CD-ROM. Selon une variante, l'interface peut consister en un récepteur permettant de recevoir les informations envoyées par l'opérateur à distance. L'opérateur peut à tout moment entrer des données par l'intermédiaire de cette interface. En référence aux figures 2, 3, on décrit maintenant le lien entre la probabilité calculée et le débit d'eau. Sur le graphique de la figure sont représentés en abscisse le temps écoulé et 30 en ordonnées le débit d'eau exprimé ici en L/min. Sur la figure 2, les débits mesurés sont représentés par des pics. On voit de hauts pics de débits 7 répartis au cours du temps. Ils correspondent à des débits d'eau élevés et donc une consommation d'eau élevée. Les pics sont isolés, cela signifie que la consommation est élevée mais courte. Cela correspond typiquement à l'ouverture d'un robinet avec une utilisation de l'eau pour une période limitée. On voit également des plages sur lesquelles le débit de l'eau est nul ce qui signifie qu'on utilise pas d'eau. Sur la deuxième moitié de l'axe des abscisses, on voit une série de petits pics de débits 8. Cela signifie que de l'eau est utilisée en permanence et en petite quantité. Ceci est caractéristique d'une fuite d'eau. Ce peut être un robinet qui fuit ou un joint défectueux entre deux tuyaux. En pointillés, au dessus des pics, est représentée la courbe de probabilité de consommation anormale d'eau. Lorsque la probabilité est à O, cela signifie qu'il n'y a pas de risque de fuite. La 20 probabilité croît lorsque le risque croît. La présence de hauts pics n'influence pas particulièrement la courbe de probabilités. L'influence de ces hauts pics est compensée par le fait que le débit revient à niveau plus bas très rapidement et par ailleurs, il est prévu que le débit 25 soit élevé à certains moments. En revanche, on voit que dans la deuxième moitié du graphique, la courbe croit de manière importante et ne diminue pas. Ceci est dû à la présence continue de petits pics synonymes de débit faible mais constant. Sur cette figure, on n'a pas représenté la valeur de probabilité seuil. Si tel était le cas, une procédure d'alerte aurait été déclenchée au moment où la probabilité calculée franchit le seuil, la fuite aurait été arrêtée et la probabilité calculée aurait commencé à décroître. L'augmentation de la probabilité de consommation anormale d'eau signifie que 5 l'existence de ces petits pics et donc de cette consommation d'eau continue correspond avec le temps de moins en moins à une situation de consommation normale d'eau. Cela illustre par ailleurs le fait que le calcul ne se fait pas simplement avec la 10 mesure instantanée du débit. En effet, dans un tel cas, la simple constatation d'une faible consommation d'eau à un instant t ne permettrait pas de conclure à une fuite d'eau. La figure 3 est un graphique du même type que celui de la figure 2. On y a 15 représenté le débit non pas par des pics mais par une représentation continue. La figure 3 illustre le cas d'une fuite d'eau importante du type d'une rupture de canalisation. La rupture intervient au point 9 et dure jusqu'au point 10. Avant le point 9, on voit que la probabilité est quasiment à 0. Après le point 9, la courbe de probabilité suit la courbe de débit avec un 25 décalage. En effet, la forte augmentation du débit si elle avait été momentanée aurait été due à une utilisation d'eau importante, soudaine mais courte. La consommation se prolongeant, la probabilité de consommation anormale, c'est à dire la probabilité qu'il s'agisse d'une fuite, augmente et reste élevée 30 jusqu'à ce que la fuite soit arrêtée. On observe après le point 10 correspondant en ordonnées à la valeur de la probabilité seuil, que la probabilité calculée va commencer à décroître avec le même décalage qu'après le point 9. Cela signifie que l'alerte a été donnée et la fuite arrêtée. Selon une variante non représentée du mode de réalisation, le dispositif est en outre pourvu d'une série d'entrée pour signaux, par exemple des signaux binaires. Les moyens d'analyse 4 sont programmés pour pouvoir traiter ces 10 signaux. Chaque entrée est reliée à des moyens de contrôle d'un paramètre. Les moyens de contrôle peuvent être un détecteur de fumée, un thermomètre mesurant la température ambiante ou une température quelconque du bâtiment ou de l'installation, un voltmètre placé sur le circuit électrique ou autre et tout 15 autre appareil de mesure ou de contrôle. A l'aide de fils de connexion, d'ondes radio ou autre, ces moyens de contrôle sont aptes à envoyer des informations telle que la valeur du paramètre ou simplement un signal indiquant une valeur anormale du paramètre (température 20 trop élevée, absence de tension, etc.) vers la série d'entrées le dispositif 1. Les signaux sont reçus et analysés par les moyens d'analyse 4 et transmis aux moyens d'alerte 5 qui les traitent de la même façon que la probabilité de consommation anormale d'eau, à savoir qu'un autre signal est transmis à un 25 centre de surveillance, un opérateur ou encore un appareil destiné à résoudre automatiquement le dysfonctionnement. En référence aux figures 4, 5, on décrit maintenant le procédé selon l'invention. La figure 4 représente les étapes à réaliser préalablement aux cycles répétés du procédé selon l'invention. On programme les moyens d'analyse 4 en entrant à l'aide de l'interface l'algorithme de calcul ainsi qu'une valeur de probabilité seuil, les bornes des gammes de valeurs de débit, la fréquence des mesures de débit, etc. (Etape A). Après contrôle visuel et détaillé du circuit d'eau, on effectue une série de mesures de références, le circuit fonctionnant dans des conditions normales d'utilisation sans fuite (Etape B). On stocke ces mesures en mémoire des moyens d'analyse 4 (Etape C). Selon une variante, on peut stocker un profil de mesures standard adapté au bâtiment concerné. La figure 5 représente les étapes du cycle répété du procédé. On décrit un cycle qui se déroule après le déroulement de n cycles. On mesure le débit d'eau à l'aide du capteur du compteur 3. (Etape I) Cette mesure est transférée aux moyens d'analyse. A l'aide de cette mesure, sont calculées les première et seconde variable. (Etape 11) L'algorithme est alors calculé à partir de ces trois variables. Le résultat est la probabilité de consommation anormale (Etape IV). Cette probabilité est comparée à la probabilité seuil (Etape V). Si la probabilité calculée est supérieure à la probabilité seuil, I'information est transférée aux moyens d'alerte qui eux-mêmes vont adresser un signal d'alerte. 30 Ce dernier peut être adressé à un opérateur, un poste de surveillance ou encore à une vanne pilotable à distance afin qu'elle se ferme pour couper l'arrivée d'eau. (Etape VI). Le signal dont il est question à l'étape VI est de préférence un signal transmis par système GSM. Il est reçu par un terminal de type terminal téléphonique GSM. Le signal peut notamment être un message SMS. Dans le cas automatisé où les moyens d'alerte 5 agissent directement sur une vanne, la transmission de l'information peut se faire par tout moyen qui convient notamment par des fils de connexion lorsque moyens d'alerte 5 et vanne d'arrivée d'eau sont à proximité. o10 Un autre cycle commence au bout de la période de temps déterminée. On a décrit le procédé et le dispositif selon l'invention en rapport avec un circuit de distribution d'eau dans un bâtiment mais l'invention s'applique à tous circuit de distribution de fluide dans un appartement, un bâtiment, un quartier d'une 15 ville, une usine, une installation industrielle etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'une consommation anormale d'un fluide dans un 5 circuit (1) de distribution du fluide, le circuit (1) comprenant notamment un compteur (3) apte à réaliser des mesures de débit de fluide, des moyens d'analyse (4) des mesures reliés au compteur (4) et des moyens d'alerte (5) de consommation anormale du fluide commandés par les moyens d'analyse (4), une consommation anormale correspondant notamment à une fuite 10 dans le circuit, le procédé comprenant plusieurs cycles comprenant les étapes suivantes: - on effectue une mesure du débit de fluide consommé à l'aide des moyens de mesure (4); - à l'aide des moyens d'analyse (4), on calcule deux variables en fonction 15 de la mesure de débit, une première variable étant la variation de débit entre deux mesures consécutives, une deuxième variable étant le temps écoulé pendant lequel le débit reste compris dans une gamme de valeur de débit prédéterminées; - à l'aide des moyens d'analyse (4), on calcule une probabilité de 20 consommation anormale en fonction du débit mesuré et des première et seconde variables; - on compare à l'aide des moyens d'analyse (4) la probabilité calculée à une probabilité seuil définie à l'avance et stockée en mémoire dans les moyens d'analyse (4); - si la probabilité calculée est supérieure à la probabilité seuil, un signal est transmis aux moyens d'alerte (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue des mesures de débit à intervalles réguliers. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes préalables consistant à: - Effectuer une série de mesures de référence de débit de fluide dans le cadre d'une consommation normale de fluide; - stocker la série de mesures de référence dans les moyens d'analyse (4). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à stocker en mémoire dans les moyens d'analyse (4) les mesures et probabilités calculées. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on calcule la 10 probabilité de consommation anormale également en fonction des mesures antérieures et/ou de mesures de référence, en mémoire dans les moyens d'analyse (4). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il 15 comprend en outre l'étape consistant à couper l'arrivée de fluide à l'aide de moyens de coupure tels qu'une vanne, les moyens de coupure étant commandés par les moyens d'alerte (5). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il 20 comprend en outre l'étape au cours de laquelle les moyens d'alerte (5) envoient un signal d'alerte à un terminal distant. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide est choisi parmi le groupe comprenant: I'eau, un produit chimique 25 liquide, un gaz, le pétrole. 9. Dispositif (1) de détection d'une consommation anormale d'un fluide dans un circuit (2) de distribution de fluide, le circuit (2) comprenant notamment un compteur (3) apte à réaliser des mesures de débit de fluide, le dispositif (1) 30 étant caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens d'analyse (4) des mesures de débit de fluide reliés au compteur (3), les moyens d'analyse (4) calculant une probabilité de consommation anormale et comparant ladite probabilité à une probabilité seuil définie à l'avance; et - des moyens d'alerte (5) de consommation anormale de fluide commandés par les moyens d'analyse (4) destinés à signaler une consommation anormale de fluide. 10.Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (4) comprennent une mémoire dans laquelle peuvent être stockées les mesures de débit de fluide et des valeurs de probabilités calculées et de probabilité seuil. 11.Dispositif (1) selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les moyens d'analyse (4) comprennent une interface permettant de programmer le calcul de la probabilité. 12. Dispositif (1) selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une série d'entrées pour recevoir des signaux, reliée à des moyens de contrôle de paramètres tels que la température, la présence de fumée, le voltage, etc. les moyens de contrôle étant extérieurs au 20 dispositif (1), les moyens d'analyse (4) reliés à la série étant apte à déterminer en fonction du signal reçu un dysfonctionnement relatif au paramètre contrôlé. 13.Circuit (2) de distribution de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un 25 compteur (3) apte à mesurer un débit de fluide et un dispositif de détection d'une consommation anormale de fluide selon l'une des revendications 9 à 12. 14.Circuit (2) selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il distribue un 30 fluide choisi parmi le groupe comprenant l'eau, un produit chimique, liquide, un gaz, le pétrole.