Brevet FR2965049A1 — publié le 20120323

Dispositif de mesure avec capteur capacitif pour un réservoir de liquide présentant une évacuation de trop plein La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure avec capteur capacitif pour un réservoir de liquide présentant une évacuation de trop plein. Plus particulièrement sans que cela soit limitatif, elle concerne un tel dispositif de mesure en fonction dans un déversoir pour un réseau d'assainissement d'eau, un capteur présent dans le dispositif de mesure servant à détecter si le niveau dans le déversoir atteint un certain niveau et avantageusement à mesurer pendant combien de temps ce niveau est maintenu dans le déversoir afin de pouvoir calculer éventuellement un volume d'eau usée ayant quitté le déversoir. Dans un réseau d'assainissement d'eau, il est connu de prévoir un déversoir afin de réguler les écoulements dans le réseau, le surplus d'eau à traiter dans le réseau d'assainissement étant transféré dans ce déversoir. Ceci trouve une application dans le cas d'orage où la quantité d'eau à traiter dans le réseau augmente et dépasse les capacités de traitement dudit réseau. Classiquement, un déversoir doit assurer quatre fonctions principales qui vont être détaillées ci-après en se référant aux figures 1 et 2 de la présente demande. La première fonction est de laisser transiter le débit des eaux usées de temps sec sans surverse et sans faire chuter la vitesse de l'écoulement afin de limiter la décantation des matières en suspension présentes dans l'eau usée, ce qui est montré à la figure 1 de la présente demande, où le déversoir 1 présente un niveau 2 d'eau inférieur au niveau maximal 3 et où il n'y a pas surverse par l'évacuation 4 de trop plein dans un contenant final 5 quelconque, ce contenant 5 étant classiquement une rivière. La seconde fonction est de laisser transiter l'eau usée et celle de petites pluies sans surverse jusqu'au niveau maximum de référence du déversoir correspondant au débit maximal pour un traitement efficace de l'eau usée dans le réseau. Ceci est aussi illustré à la figure 1, où le niveau 2 d'eau dans le déversoir 1 peut monter tout en restant inférieur au niveau maximal 3. La troisième fonction est de déverser hors du déversoir 1 le débit excédentaire de pluie au dessus de ce niveau maximum 3 par l'évacuation 4 de trop plein dans le contenant final 5, ce niveau maximum 3 correspondant audit débit maximal que peut traiter le réseau d'assainissement. Ceci est montré à la figure 2 de la présente demande. La quatrième fonction est d'empêcher l'entrée d'eau en provenance du milieu naturel. Ceci est assuré en fermant presque complètement le déversoir 1 à l'exception de son évacuation 4 de trop plein dans le contenant final 5, ce qui est fait par les côtés latéraux la et 1 b du déversoir dont l'un 1 b comprend l'évacuation 4 de trop plein et par la partie supérieure 1c recouvrant ce déversoir 1 en formant un ensemble fermé avec les côtés latéraux la et 1 b. On comprend aisément qu'un contrôle de mesure du niveau maximum dans le déversoir est important afin de savoir quand il y a surverse ou non dans le contenant final, ce contenant étant fréquemment une rivière. Ceci est fait d'une manière classique par un dispositif de mesure comprenant un capteur 6 positionné à la même hauteur que le niveau maximum 3 dans le déversoir 1. Ce capteur 6 fonctionne avantageusement en tout ou rien, c'est-à-dire qu'il détermine seulement si le niveau 2 d'eau usée dans le déversoir est inférieur au niveau maximum 3 auquel cas il n'y a pas surverse et le dispositif capteur 6 n'a pas besoin de relever la durée pendant laquelle le niveau 2 reste inférieur au niveau maximum. Le capteur 6 peut déterminer aussi si le niveau d'eau 2 usée dans le déversoir 1 est supérieur au niveau maximum 3, auquel cas il se produit une surverse et le dispositif capteur 6 relève aussi avantageusement la durée de cette surverse pour estimer le volume d'eau usée surversée dans la rivière illustrant le contenant final 5, ceci en effectuant une suite de mesures dans le temps. Il est connu d'utiliser un capteur de niveau résistif pour effectuer cette mesure de niveau. L'utilisation d'un tel capteur présente cependant une précision de mesure insuffisante pour un déversoir contenant de l'eau usée, étant donné qu'un tel capteur s'encrasse rapidement du fait des impuretés contenues dans l'eau, par exemple des matières organique, de la graisse etc.. Quand ce capteur est alimenté en extérieur par un câble, il y a risque de détérioration et d'arrachement de ce câble, ce qui est à éviter. Il est aussi connu d'utiliser un capteur de niveau à flotteur ou un capteur de niveau à pression. Pour de tels capteurs, la précision de mesure est insuffisante et il reste toujours un problème d'alimentation en énergie pour ces capteurs. Du fait de l'utilisation de l'eau usée, les capteurs sont donc susceptibles d'être facilement encrassés et donc d'être mis rapidement hors d'usage tandis qu'une alimentation extérieure d'un tel capteur pose problème. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients et de proposer un dispositif de mesure permettant de régler au mieux le cycle d'activation du capteur tout en limitant l'énergie consommée par ce dernier. A cet effet, le dispositif de mesure concerne un dispositif de mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir, le dispositif comprenant un capteur de niveau adapté à détecter au moins le dépassement du niveau du produit liquide au-delà d'un niveau maximum, caractérisé en ce que le capteur est un capteur capacitif, le dispositif de mesure présentant une alimentation électrique intégrée et un émetteur radio fréquence pour sa communication avec l'extérieur. Selon d'autres caractéristiques avantageuses: - le dispositif comprend au moins une antenne pour l'émission radiofréquence, cette antenne étant de préférence une antenne céramique, - l'émetteur radio fréquence fait aussi fonction de récepteur, - le dispositif comporte un microprocesseur présentant des moyens de mémorisation d'au moins une donnée, cette donnée étant le dépassement du niveau maximum du produit liquide dans le réservoir, - une autre donnée concerne la durée de dépassement du niveau maximum dans le réservoir. L'invention concerne aussi un système de mesure comprenant un tel dispositif de mesure, dans lequel au moins une unité de traitement reçoit par radio fréquence les mesures effectuées ou traitées par le dispositif de mesure. Avantageusement, le système de mesure comprend un dispositif de mesure auxiliaire, ce dispositif étant activé par l'unité de traitement et étant apte à effectuer au moins une mesure auxiliaire d'un paramètre du réservoir ou du produit liquide. L'invention concerne aussi un réservoir rempli d'un produit liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un tel dispositif de mesure. Avantageusement le réservoir est un déversoir d'eau, ce déversoir comprenant une évacuation de trop plein et le capteur étant disposé à hauteur de ladite évacuation dans le déversoir. L'invention concerne enfin un réseau de traitement de l'eau usée, caractérisé en ce qu'il comprend un tel réservoir et un tel système de mesure. 10 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit réalisée sur la base des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif de mesure 15 disposé dans un déversoir ou un bassin de rétention d'eau, le niveau d'eau dans ce déversoir étant inférieur au niveau maximum prévu pour un tel déversoir, - la figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif de mesure disposé dans un déversoir ou un bassin de rétention d'eau, le niveau d'eau 20 dans ce déversoir étant supérieur au niveau maximum prévu pour un tel déversoir et l'eau s'écoulant de ce déversoir par une évacuation de trop plein. Les figures 1 et 2 ont déjà été décrites dans la partie introductive de la présente description. Il sera aussi fait référence à ces figures dans ce qui suit. 25 Les inconvénients principaux posés par un produit liquide placé dans un réservoir 1, par exemple un déversoir ou un bassin d'eau, ce réservoir 1 étant muni d'une évacuation de trop plein est que, d'une part, le produit liquide étant susceptible d'être sale ou collant peut encrasser le capteur 6 et, d'autre part, l'écoulement du produit liquide par l'évacuation de trop plein peut 30 endommager l'alimentation en énergie extérieure du capteur 6 quand celui-ci est alimenté de cette manière. Pour éviter ces inconvénients, la présente invention propose un dispositif de mesure du niveau 2 d'un produit liquide dans un réservoir 1, le dispositif comprenant un capteur 6 de niveau adapté à détecter le dépassement du niveau du produit liquide au-delà d'un niveau maximum 3, caractérisé en ce que le capteur 6 est un capteur capacitif, le dispositif de mesure présentant une alimentation électrique intégrée et un émetteur radio fréquence pour sa communication avec l'extérieur. Par mesure du niveau 2 d'un liquide dans un réservoir 1 par rapport à un niveau maximum 3, il est entendu une mesure permettant de savoir si ce niveau 2 est supérieur ou inférieur au niveau maximum 3 permis dans ce réservoir 1 sans avoir besoin de connaître précisément la valeur du niveau 2. Si la détermination du niveau 2 exact de produit liquide dans le réservoir est souhaitée, il est possible d'adjoindre au dispositif de mesure un capteur de mesure précis de ce niveau, avantageusement commandé par une unité de traitement étant en communication radio fréquence avec le dispositif de mesure et formant avec ledit dispositif de mesure un système de mesure, le capteur étant un dispositif auxiliaire de ce système de mesure. Cette unité de traitement sera ultérieurement décrite. Le capteur de ce dispositif auxiliaire peut être du type capteur à ultrason. Dans ce cas, ledit capteur se trouve avantageusement intégré dans le dispositif de mesure ou à distance de celui-ci. De préférence, un tel capteur ultrason se trouve à distance du dispositif de mesure en étant disposé sur la partie supérieure l c du réservoir, sensiblement au milieu de celle-ci et à l'intérieur du réservoir 1 et ce capteur ultrason produisant des ondes ultrasonores perpendiculairement au plan du niveau 2 du produit liquide. Un tel capteur auxiliaire de mesure précise du niveau du produit liquide n'est pas nécessaire mais seulement optionnel et un système de mesure avec unité de traitement et dispositif de mesure selon la présente invention ne comporte pas obligatoirement un tel capteur auxiliaire. Le dispositif de mesure selon l'invention comporte un capteur 6 capacitif de niveau adapté à produire un signal lorsque la valeur du niveau du produit liquide a atteint un seuil donné, correspondant au niveau maximum souhaité de produit liquide dans le réservoir et ceci avant l'écoulement du produit liquide par l'évacuation de trop plein. Le capteur capacitif est un capteur de proximité permettant de détecter la présence d'un objet dans son champ de détection, ici le produit liquide. Lorsque le niveau de produit liquide entre dans le champ de détection des électrodes sensibles du capteur, il provoque des oscillations en modifiant la capacité de couplage du condensateur se trouvant relié aux deux électrodes, ce qui provoque la détection. Le capteur 6 fonctionne de la manière suivante. Lorsque le niveau 2 du produit liquide est inférieur au niveau maximum 3, il n'y a pas de modification de la capacité du condensateur du capteur 6. Lorsque ce niveau 2 augmente jusqu'à atteindre le niveau maximum 3, du fait de la position du capteur 6 sensiblement aligné avec ce niveau maximum, le capteur 6 détecte la présence du niveau de produit liquide et le dispositif de mesure transmet par radiofréquence l'information que le niveau de produit liquide a été atteint, ceci avantageusement à une unité de traitement placée à distance du dispositif comme il sera décrit ultérieurement. Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, le capteur 6 du dispositif de mesure selon l'invention est un capteur capacitif. Il s'est avéré qu'un tel capteur capacitif est moins sensible que d'autres types de capteurs à l'encrassage par des impuretés contenues dans le produit liquide. II permet de mesurer la présence du liquide devant lui dans une zone de 0 à 30 mm. Par exemple, dans le cas d'une eau usée comme produit liquide, cette eau contenant notamment de la graisse, une épaisseur de graisse de 5 mm déposée sur le capteur 6 ne faussera pas la mesure prise par ce capteur 6, ce qui ne serait pas le cas pour un capteur résistif. Selon une autre caractéristique essentielle de la présente invention, le dispositif de mesure selon l'invention est sans fil avec une alimentation électrique intégrée et une communication par radio fréquence avec l'extérieur, le dispositif de mesure étant muni au moins d'un émetteur radio fréquence. Comme précédemment mentionné dans le cas d'un déversoir 1 d'eau usée, ce qui peut être généralisé à d'autres types de réservoirs contenant un produit liquide, des liaisons par fil peuvent être endommagées par le flot d'écoulement passant par l'évacuation 4 de trop plein hors du réservoir 1, ce qui est à éviter. Un débit d'eau usée trop important peut détériorer un appareil de mesure présent à proximité de l'évacuation 4 et le dispositif de mesure avec son capteur 6 peut représenter un obstacle à l'écoulement d'eau usée hors du déversoir faisant office de réservoir 1. Plus le dispositif de mesure est encombrant, plus il représente un frein à l'écoulement d'eau et plus il y a un risque de détérioration de ce dispositif de mesure. Le dispositif de mesure est donc avantageusement compact et présente un profil extérieur aérodynamique afin de faire moins possible frein à l'écoulement du produit liquide par l'évacuation de trop plein 4 du réservoir 1. Le dispositif de mesure est avantageusement placé dans un boîtier. Le matériau et la forme du boîtier du dispositif de mesure sont avantageusement sélectionnés pour ne pas favoriser l'accrochage des matières transitant dans le produit liquide sortant du réservoir 1. Par exemple, sans que cela soit limitatif, la matière plastique utilisée pour le boîtier du dispositif de mesure peut être du type cristallin et le boîtier peut présenter une forme arrondie pour son bord d'attaque. Il peut être judicieux d'utiliser le dispositif de mesure pour le relevé de mesures et leur émission à au moins une unité de traitement disposée à distance du dispositif de mesure, cette unité de traitement n'étant pas illustrée aux figures. Le dispositif de mesure peut aussi comprendre des moyens de mémorisation des mesures faites ainsi qu'un microprocesseur pour le traitement de ces mesures. Ainsi, la fonction du dispositif de mesure peut ne pas être seulement limitée à une détermination d'un niveau du produit liquide inférieur ou supérieur à un niveau maximum dans le réservoir mais peut aussi relever d'autres données, comme par exemple la durée de dépassement du niveau maximum par le niveau de produit liquide et effectuer le calcul du volume de produit liquide ayant quitté le réservoir. Ceci peut être fait soit localement dans le dispositif de mesure ou soit après envoi en radiofréquence des données nécessaires pour que l'unité de traitement placée à distance le fasse. Avantageusement, l'émetteur radio fréquence fait aussi fonction de récepteur, réalisant ainsi un transmetteur. Ceci est avantageux quand l'unité de traitement envoie des informations au dispositif de mesure, par exemple pour déclencher des prises de mesures afin de limiter celles-ci et d'économiser l'énergie du dispositif de mesure. Avantageusement, l'émetteur ou l'émetteur-récepteur radiofréquence du dispositif de mesure comprend une antenne accordée sur une fréquence déterminée pour la communication en réception ou en transmission à l'unité de traitement, cette unité de traitement étant équipée directement ou indirectement d'une antenne similaire. De manière non limitative, l'antenne du dispositif de mesure peut être une antenne céramique, avantageusement une antenne céramique pouvant être montée en surface. Le dispositif de mesure peut être équipé d'au moins une pile qui est amovible. Il est procédé au changement de la pile à intervalle régulier. Le dispositif de mesure peut être équipé d'au moins une batterie qui est amovible. Ceci présente l'avantage de lui permettre de fonctionner en mode passif et/ou actif et de lui conférer une certaine autonomie énergétique. Le dispositif de mesure 1 de rotation peut aussi recevoir l'énergie nécessaire à son fonctionnement par radiofréquence par l'intermédiaire de l'unité de traitement disposée à distance. Dans un tel cas, le dispositif de mesure est muni des éléments permettant la récupération de cette énergie envoyée par radiofréquence, par exemple oscillateur de puissance, amplificateur, redresseur, condensateurs etc... Le dispositif de mesure peut s'appliquer pour la mesure du niveau d'eau dans un bassin de rétention, dans un réseau d'eau usée, pluviale ou potable, ou dans une station d'épuration. Le dispositif selon l'invention permet, à moindre coût, en réduisant l'énergie consommée, de délivrer une réponse appropriée pour éviter des crues et de détecter des anomalies dans les réseaux, des bouchons, des fuites, des pollutions. Grâce à l'unité de traitement disposée à distance du réservoir, l'opérateur n'a plus besoin de se déplacer pour collecter les données et, de plus, le temps de détection de l'anomalie est réduit. Enfin la réduction de la consommation d'énergie permet une diminution de dépense d'énergie, pouvant par exemple augmenter la durée de vie de la pile ou de la batterie et par conséquence la durée d'utilisation du capteur 6. Dans le cas où le dispositif de mesure est associé à un dispositif de mesure auxiliaire, par exemple un capteur ultrason, lorsque le niveau 2 de produit liquide atteint le niveau du capteur 6 du dispositif de mesure, ce dernier transmet à l'unité de traitement une donnée indiquant que la valeur maximale de niveau est atteinte. Le capteur ultrason auxiliaire peut alors être activé pour réaliser des mesures appropriées. L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et 5 illustrés ci-dessus, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure du niveau (2) d'un liquide dans un réservoir (1), le dispositif comprenant un capteur (6) de niveau adapté à détecter au moins le dépassement du niveau (2) du produit liquide au-delà d'un niveau maximum (3), caractérisé en ce que le capteur (6) est un capteur capacitif, le dispositif de mesure présentant une alimentation électrique intégrée et un émetteur radio fréquence pour sa communication avec l'extérieur. 2. Dispositif de mesure selon la revendication précédente, lequel comprend au moins une antenne pour l'émission radiofréquence, cette antenne étant de préférence une antenne céramique. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'émetteur radio fréquence fait aussi fonction de récepteur. 4. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel comporte un microprocesseur présentant des moyens de mémorisation d'au moins une donnée, cette donnée étant le dépassement du niveau maximum (3) du produit liquide dans le réservoir (1). 5. Dispositif de mesure selon la revendication précédente, pour lequel une autre donnée concerne la durée de dépassement du niveau maximum (3) dans le réservoir (1). 6. Système de mesure comprenant un dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une unité de traitement reçoit par radio fréquence les mesures effectuées ou traitées par le dispositif de mesure. 7. Système de mesure selon la revendication précédente, caractérisé ence qu'il comprend un dispositif de mesure auxiliaire, ce dispositif étant activé par l'unité de traitement et étant apte à effectuer au moins une mesure auxiliaire d'un paramètre du réservoir (1) ou du produit liquide. 8. Réservoir (1) rempli d'un produit liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 9. Réservoir (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est un déversoir d'eau, ce déversoir comprenant une évacuation de trop plein et le capteur (6) étant disposé à hauteur de ladite évacuation dans le déversoir. 10. Réseau de traitement de l'eau usée, caractérisé en ce qu'il comprend un système de mesure selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 et un réservoir (1) selon la revendication 9.20