Brevet FR2946370A1 — publié le 20101210

La présente invention concerne un dispositif destiné à aider le gestionnaire d'un réseau d'assainissement à recueillir des informations sur l'état de son réseau afin de le maintenir opérationnel. Un réseau doit être curé périodiquement pour supprimer les dépôts et autres obstructions et maintenir le meilleur écoulement des effluents dans ses canalisations. La fréquence requise de l'opération de curage est très variable en fonction des caractéristiques du réseau et de ses effluents, et se situe dans une plage très large d'environ 6 mois à 12 ans avec des valeurs courantes autour des 3 ans. L'observation du réseau est généralement effectuée afin d'ajuster la fréquence de curage et afin de diagnostiquer l'état structurel des constituants de ce réseau qui, outre les obstructions courantes par dépôts peuvent être affectés par des 10 désordres de nature différente. Traditionnellement, on observe directement à l'oeil les regards de visite et les collecteurs de grands diamètres dits visitables, et on observe avec une caméras montées au bout d'une perche les collecteurs de petit diamètre sur une longueur limitée. L'observation sera plus ou moins complète et plus ou moins lourde à mettre en place suivant qu'elle est faite sans vidange 15 et nettoyage du collecteur ou avec vidange et nettoyage préalables. Après vidange et curage on peut de plus observer l'état des collecteurs visitables ou non visitables avec l'aide de cameras montées sur chariots robotisés se déplaçant sur la surface inférieure des collecteurs. Les inconvénients de ces dispositifs sont qu'ils impliquent suivant le cas : 20 une présence humaine dans une conduite ou un regard avec des risques hygiéniques et d'exposition aux émanations gazeuses éventuellement dangereuses comme c'est le cas du H2S, la nécessité d'impliquer en continu pour l'observation directe un technicien capable d'interpréter directement les observations, 25 nécessitent la présence d'une équipe complète plus facilement mobilisable durant les horaires de jour où l'on note souvent les débits de pointe, ils sont longs à mettre en oeuvre et ont donc des rendements limités en homme heure par mètre linéaire de conduite observée, ils nécessitent l'absence ou la limitation de l'écoulement des eaux usées empruntant 30 normalement le collecteur et imposent un système de détournement des eaux, elles nécessitent une surface inférieure des conduites sans obstacles majeurs ou dénivelés, certains équipements employés sont relativement chers et ne peuvent donc pas être engagés dans les endroits où ils risquent d'être bloquée et irrécupérables, sont en général disponibles en nombre limité pour un gestionnaire. 35 les opérations nécessitent l'ouverture de plusieurs regards pour accès, visualisation ou ventilation et donne donc lieu à des gènes olfactives, de sécurité et de circulation pour les riverains, ces méthodes imposent des distances limitées entre regards d'accès, Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients tout en assurant de façon 40 légère et économique l'estimation du besoin de curage avec localisation des bouchons, la vérification périodique des collecteurs, le suivi de l'évolution de certains désordres connus ou la vérification d'un comportement après interventions de travaux. Il consiste en l'utilisation d'un ensemble d'équipements d'observation montés sur un boitier flottant relié par son arrière à un câble de retenue que l'opérateur situé au niveau de la surface 5 du regard amont contrôle. Les équipements d'observation sont alimentés électriquement par des batteries à courant continu également embarquées et émettent leurs signaux par ondes électromagnétiques qui sont relayées au moyen d'une (ou plusieurs) antenne embarquée vont remonter le long du collecteur jusqu'à l'antenne d'un récepteur situé au niveau du regard amont ou éventuellement 10 du regard aval, pour être finalement amenés par ondes aérienne ou par câble jusqu'au poste d'observation et d'enregistrement situé en surface. Les équipements choisis sont peu encombrants, fiables et préférablement dérivés d'équipements de série largement distribués afin de rester dans un investissement économiques. 15 Le dispositif comporte selon une première caractéristique un boitier flottant constitué d'un compartiment médian inférieur logeant les batteries, d'un compartiment avant inférieur logeant une caméra et étant muni d'un hublot étanche, transparent et antichoc situé face vers le bas et sous la ligne de flottaison, d'un hublot transparent bombé et étanche logeant une caméra préférablement orientable sur la partie haute hors eau à son avant, d'un compartiment logeant 20 l'électronique de transmission des signaux et les antennes sur son arrière, et enfin éventuellement d'autres hublots permettant de loger des systèmes de mesure de distances. La surface extérieure du boitier assure des liaisons étanches avec les différents hublots, et une partie démontable constitue un couvercle fermant de façon étanche sur sa partie médiane supérieure, ce qui permet le démontage des différents objets qu'il loge. L'étanchéité sera la 25 meilleure possible afin d'éviter les pénétrations d'eau, mais aussi la pénétration de gaz afin d'éviter les effets oxydants du H2S. Cette étanchéité peut être améliorée par application d'un revêtement souple sur les joints après montage des équipements dans le boitier et par utilisation d'imprégnations tropicalisées de l'électronique ou de sachets dessiccateurs. Une prise extérieure avec traversée étanche des câbles électriques permet de réaliser la recharge 30 des batteries sans démontage. La forme et le volume du boitier et l'implantation des éléments lourds sous sa ligne de flottaison permet d'assurer la flottaison de l'ensemble et une certaine stabilité latérale, au roulis et au tangage par rapport aux remous de l'écoulement liquide dans le collecteur. La surface vitrée du hublot inférieur est située sous la ligne de flottaison, directement en contact de l'eau afin de 35 faciliter la visualisation à travers le fluide. Le hublot supérieur est en matière antichoc et éventuellement protégé par des tiges métalliques. La matière du boitier peut être métallique, en plastique, en résine renforcée fibres de verre ou encore tout autre matériau adéquat. De toutes façons, la matière des surfaces et la position par rapport au niveau de la ligne de flottaison seront adaptées au droit des équipements nécessitant ou non d'être atteints par les ondes 40 électromagnétiques. Le dispositif comporte selon une deuxième caractéristique un câble fin permettant à l'opérateur de contrôler l'avancée du boîtier lui même poussé par le courant de liquide. Le câble est suffisamment long pour permettre le contrôle du déplacement du boitier sur un ou plusieurs intervalles entre regards et suffisamment fin pour constituer une bobine peu encombrante lorsqu'il est complètement enroulé. Sa consistance soit en ficelle de fibres tressées, en fil en nylon mono brin type fil de pèche, en câble acier multibrins ou autres est à déterminer suivant la longueur entre regards, le type d'effort de retenue ou éventuellement de rappel à fournir, et la recherche du minimum de traînée dans l'eau et de risques d'accrochage. Dans certains cas on profitera de l'avantage de la légèreté d'un câble qui flotterait sur l'eau plutôt que d'un câble qui frotterait les dépôts de fond, de l'imperméabilité d'un câble monobrin plus facile à égoutter et à nettoyer. Le type de bobine peut être simple ou à enrouleur de type moulinet. La descente du câble jusqu'au fond du regard peut être faite simplement par déroulement ou au bout d'un prolongateur semi rigide. L'ensemble peut prendre la forme d'une canne à pèche 15 télescopique, moulinet et câble nylon. Afin d'optimiser l'observation, l'exploitant choisira le moment le plus propice à la meilleure hauteur d'eau dans la conduite, vitesse et stabilité d'écoulement, clarté de l'eau. Ces conditions peuvent ne pas être suffisantes pour assurer l'avancée du flotteur, il sera possible d'aider à cette avancée par traction sur un autre câble placé à l'avant du flotteur, cet autre câble étant 20 introduit au préalable sur toute la longueur d'une conduite lorsque les conditions de débit sont suffisante pour déplacer un simple flotteur utilisé comme furet. Il est également possible de motoriser le flotteur d'inspection à l'image d'un bateau ou sous marin miniaturisé télécommandé. Les câbles sont une bonne assurance de retour du flotteur en cas d'avarie ou de perte de 25 contact. Le dispositif comporte selon une troisième caractéristique une caméra de surface de préférence orientable. Cette caméra peut rester fixe suivant le diamètre du collecteur et l'angle d'ouverture de son optique, ou peut être remplacée par plusieurs caméras fixes, mais l'objectif est de pouvoir visualiser au maximum la surface interne du collecteur à partir d'une position de 30 dispositif que l'on ne peut maîtriser que par rapport à sa position longitudinale. La caméra sera de préférence munie d'un dispositif d'autofocus ou de focus réglable. L'orientation de la caméra sera suivant les deux axes haut/bas et droite/gauche, et les mouvements resteront à l'intérieur de l'espace du hublot bombé. Cette disposition permet de garantir l'étanchéité du système et peut être réalisée avec des éléments de type caméra de 35 surveillance et de hublots anti-vandales. Le dispositif comporte selon une quatrième caractéristique une caméra de fond en général fixe mais qui peut être également orientable. Cette caméra est protégée par un hublot à surface plane. Elle va visualiser la partie inférieure immergée du collecteur, en fonction de la distance au fond de collecteur et de la clarté de l'eau. La visualisation est possible jusqu'à la zone agitée 40 et très turbide située entre la zone d'écoulement liquide et le radier du collecteur. Cette caméra permet éventuellement de visualiser les traces des équipements optiques de mesure de profondeur. Le dispositif comporte selon une cinquième caractéristique un système d'éclairage pour les cameras. Ce système peut être intégré aux caméras de type visualisation nocturne par lumière infra rouge ou être indépendant des caméras, à lumière blanche ou infra rouge. On prendra les précautions afin d'éviter les reflets de lumière sur les faces internes des hublots. Le dispositif comporte selon une sixième caractéristique un ou plusieurs équipement de sondage permettant de mesurer la distance des parois du collecteur ou des dépôts par rapport au boitier. La mesure se fait dans les 2 directions principales haut et bas, et éventuellement sur les cotés. Les systèmes peuvent être à ultrason (radar), hydrostatiques ou optiques. Une solution optique consiste par exemple en l'utilisation de deux faisceaux concentrés de type mini lampes � laser � rouge situées dans un même plan vertical, fixées a distance l'une de l'autre sur le boitier et dirigées vers le bas ou le haut en formant un angle relativement aigu. L'écartement des traces visibles sur la surface observée est proportionnel à la distance du boitier à la surface. Le sondage hydrostatique réalisé par sonde piézométrique délivrant un signal ou par une sonde constituée d'une poche à l'intérieur d'une capsule lourde qui va racler sur le fond du collecteur, et reliée au boitier par un cordon creux contenant un liquide de densité différente de 1. la variation de profondeur de cette sonde se traduira par une variation du niveau de la colonne liquide du cordon qui pourra être visualisée par la caméra. Le dispositif comporte selon une septième caractéristique un ou des systèmes d'émission / réception de signal. Bien que la transmission de signaux par câbles soit tout à fait possible, les systèmes sans fil seront privilégiés. Les signaux vidéo des caméras seront soit traités à l'intérieur de l'électronique de la caméra pour être transmis directement sous forme d'ondes électromagnétiques vers le récepteur situé au niveau du regard amont (ou aval) ou seront traités par des systèmes indépendants d'émetteurs et récepteurs. II existe plusieurs systèmes économiques largement distribués et utilisés dans le marché de la vidéo surveillance (caméras avec fil, caméras sans fil avec récepteur, ou caméras sans fil à adresse IP fonctionnant avec la technologie Wi-Fi) de l'audiovisuel (transmetteurs audio-vidéo sans fils), et dans l'informatique de type Wi-Fi ou encore les télécommande à hautes fréquences pour les commandes de mouvement. Les antennes seront disposées de façon optimale hors eau afin de garantir la meilleure transmission de signal.et seront de préférence à haut gain. Les systèmes d'émission/réception font communiquer les équipements du boitier avec l'unité correspondante située au niveau du regard amont (ou aval) qui va elle-même transmettre des signaux avec ou sans fil vers un système de visualisation et éventuellement enregistrement situé en surface. Le dispositif comporte selon une huitième caractéristique un système de visualisation et 40 d'enregistrement qui va traiter les signaux que lui envoie le dispositif récepteur et éventuellement émetteur pour les systèmes à caméras mobiles) situé dans le regard de proximité. Outre les unités électroniques, le système de visualisation est constitué d'un écran vidéo et éventuellement d'un système d'enregistrement . Les ensembles TV et enregistreur vidéo peuvent être utilisés, de même qu'un ordinateur équipé des entrées vidéo adéquates ou des cartes de transmission Wi-Fi. L'ordinateur regroupe les fonctions de visualisation, d'enregistrement et de traitement de l'image. Il peut également traiter d'autres types de signaux directement et transcrire les mesures sur un plan de profil du collecteur. La description sommaire des dessins montre en Planche N° 1 : schéma en perspective transparent du flotteur avec les équipements principaux. La configuration et les équipements représentés ne sont pas limitatif dans le cadre de l'invention, les dimensions et les formes sont simplifiées pour la clarté de la vue. Fig. 1 : Flotteur (1) et de ses principaux équipements , le hublot bombé contenant la caméra de surface (2), le hublot sous ligne de flottaison logeant la caméra de fond (3), en bas de flotteur, la batterie de courant continu (4), le bloc électronique émetteur de signal (5), les détecteurs de distance (6) à faisceau lumineux, un autre détecteur de distance arrière (7), le crochet arrière (8) pour câble de contrôle, le cochet avant (9) pour câble de traction. Une manière standard de réaliser l'invention est à base de caméras de vidéo surveillance orientables et sans fil. Un router peut servir de relais au niveau du regard de proximité, et l'ordinateur convenablement équipé servira à la visualisation et l'enregistrement. Cette configuration est adaptée pour l'utilisation par un technicien, alors qu'une version plus rustique à base d'équipements de vidéo surveillance sans fil reliée à un écran de surveillance et un système d'enregistrement vidéo est plus adapté à l'utilisation par un personnel moins qualifié. Dans les deux cas, l'observation en direct permet de repérer les lieux de défauts potentiels dans la conduite et de prolonger les prises de vue correspondantes. De nombreuses applications existent au niveau des très nombreux exploitants de réseaux d'assainissement. 35 40