Brevet FR3063143A1 — publié le 20180824

STRUCTURE MUNIE D'UN DISPOSITIF DE MESURE DE NIVEAU D'EAU La présente invention concerne une structure comportant une surface. Une localité comporte des éléments qui doivent être protégés de l'eau. Ces éléments sont par exemple des équipements techniques tels que des équipements électriques, des portions de routes, des voitures, des portions de voies ferrées, des personnes. Ainsi, dans une localité habitée telle une ville sont disposés des postes de transformation électrique, chaque poste comportant un local avec un transformateur qui transforme le courant haute tension provenant d'une source d'électricité (tel qu'une centrale, un barrage hydraulique) en un courant basse tension destiné à alimenter des immeubles. Ces postes de transformation sont en général souterrains, le local du poste étant accessible depuis la surface par un puit d'accès. Un poste de transformation est conçu pour continuer à fonctionner normalement dans le cas ou de l'humidité 20 est présente dans le local où est situé le transformateur. En revanche, en cas d'évènement exceptionnel (fortes pluies, infiltrations dues à une fuite sur une canalisation d'eau) qui entraîne une inondation du 25 local avec un niveau d'eau dépassant un seuil critique, le fonctionnement du transformateur sera perturbé. Il est nécessaire de déconnecter le transformateur avant que le niveau d'eau dépasse ce seuil. Actuellement, un local de poste de transformation 30 comporte un dispositif apte à détecter la présence d'eau dans le local. Si tel est le cas, une première solution est d'envoyer un technicien sur place afin de déconnecter uniquement ce transformateur, ce qui permet de ne couper l'alimentation que dans un ensemble 35 restreint d'immeubles. Une deuxième solution est de disjoncter à distance le câble d'alimentation du groupe de postes de transformation qui inclut le poste où de l'eau a été détectée. 3063143 2 La première solution est coûteuse en homme et en temps, et ce d'autant plus si les locaux de plusieurs postes de transformation sont en danger d'êtres inondés et doivent être déconnectés. 5 La seconde solution prive d'électricité toute la zone alimentée par le câble d'alimentation qui a été disjoncté, ce qui est préjudiciable. Par ailleurs, les dispositifs de détection actuels ne permettent pas de savoir si le poste de 10 transformation (donc le local) risque d'être inondé de façon imminente, ou si le seuil critique du niveau d'eau n'est pas encore prêt d'être atteint. Les problèmes générés par une inondation, décrit ci-dessus dans le cas particulier où la structure est 15 un poste de transformation, la surface est le sol du local, et l'élément à protéger est le transformateur électrique, se posent dans le cas plus général où l'élément à protéger est par exemple un équipement technique, une portion de route, une voiture, une portion de voie ferrée, une personne, cet élément étant situé dans ou sur la structure, ou dans une zone entourant celle-ci. On cherche alors à savoir si la structure risque d'être inondée, car cela signifie que l'élément risque de l'être. De telles structures ne comportent aucun détecteur d'eau, ou si elle en comporte, ce détecteur indique juste la présence d'eau sur la surface de la structure et ne permet pas de savoir si la structure ou la zone autour risque d'être inondée de façon imminente, ou si un seuil critique du niveau d'eau n'est pas encore prêt d'être atteint. Dans le cas où la structure est à proximité d'une route ou d'une voie ferrée, et où on ne sait pas si la route ou la voie ferrée est praticable, la solution est soit d'envoyer un technicien sur place, soit d'interdire l'accès à la route ou à la voie ferrée, ce qui dans les deux cas est préjudiciable. Le problème est par ailleurs multiplié si plusieurs structures 3063 143 3 situées en des lieux éloignés les uns des autres sont affectées. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. 5 L'invention vise à proposer une structure dont on peut évaluer de façon fiable à distance et à tout instant le risque d'inondation de la structure et d'endommagement d'un élément situé dans ou sur la structure, ou dans une zone entourant celle-ci. 10 Ce but est atteint grâce au fait que la structure comprend un dispositif de mesure comportant un capteur apte à effectuer en temps réel des mesures du niveau de l'eau présente sur une surface (de la structure) permettant ainsi de calculer une vitesse de montée des 15 eaux, et un système d'acquisition apte à recueillir des données correspondant à ces mesures, et un émetteur apte à transmettre ces données en temps réel vers un centre de supervision. Grâce à ces dispositions, on peut connaitre à tout 20 instant et en temps réel le niveau d'eau sur la surface, à distance et sans qu'une visite sur place par un technicien soit nécessaire. En étudiant l'évolution dans le temps du niveau d'eau sur la surface (sol), on peut alors estimer de façon fiable le risque et la 25 vitesse d'inondation de la structure et de la zone entourant celle-ci, et décider en conséquence de faire intervenir un technicien avant que l'élément situé dans ou sur la structure, ou dans cette zone soit inondé. Le système de réception des données du centre de 30 supervision peut en outre être paramétré de telle sorte que l'atteinte d'un certain niveau d'eau (niveau d'alerte, niveau critique) déclenche une alerte dans le centre de supervision. De plus, dans la situation où plusieurs structures 35 sont équipées de dispositifs de mesure conformément à l'invention, et que le risque d'inondation est présent pour la plupart ou la totalité des structures situées dans une même région, on peut décider en connaissance 3063143 4 de cause d'interdire l'accès à cette région (si les éléments sont des routes, des voies ferrées) ou de disjoncter le câble d'alimentation des éléments si ceux-ci sont des équipements électriques. 5 Avantageusement, la structure est en outre équipée d'un détecteur d'eau apte à indiquer la présence d'eau sur la surface. Ainsi, on peut concentrer son attention sur le suivi de l'évolution du niveau d'eau dans cette seule 10 structure. Avantageusement, la structure comporte en outre un dispositif de géolocalisation. Ainsi, on peut positionner automatiquement la structure dans un système d'information géographique. 15 Lorsque plusieurs structures sont équipées de dispositifs de mesure conformément à l'invention, on peut alors visualiser sur une carte les structures (et zones qui les entourent) à risque et donc les régions affectées par une inondation le cas échéant. 20 Par exemple, la structure est souterraine. Avantageusement, le transmetteur est un câble, de telle sorte que la transmission jusqu'au centre de supervision s'effectue par ce câble. Ainsi, la transmission des données est plus fiable. 25 Alternativement, le transmetteur est un émetteur sans fil, de telle sorte que la transmission jusqu'au centre de supervision s'effectue par ondes radio. Avantageusement, les ondes radio sont à fort pouvoir de pénétration et à longue portée afin 30 d'assurer leur réception par le centre de supervision. Avantageusement, le capteur est apte à mesurer un niveau d'eau en continu sur une hauteur au moins égale à 30 cm avec une résolution comprise entre 1 et 2 mm. Avantageusement, les mesures sont effectuées avec 35 une fréquence d'acquisition qui est modulable en fonction de la vitesse de montée d'eau ou de l'atteinte d'un seuil de niveau d'eau. 3063 143 5 Avantageusement, une alerte est déclenchée dans le centre de supervision lorsqu'est satisfaite une des conditions choisie parmi : le niveau d'eau sur la surface mesuré par le capteur atteint un seuil 5 d'alerte, la vitesse de montée du niveau d'eau sur la surface mesuré par le capteur atteint une vitesse critique. Un technicien présent dans le centre de supervision a ainsi le temps d'intervenir avant un endommagement de 10 l'élément, par exemple de la route, de la voie ferrée, de l'équipement électrique tel qu'un transformateur. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté 15 à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une structure selon l'invention qui est un poste de transformation; 20 - la figure 2A est une vue de l'arrière d'un dispositif de mesure partie d'un poste de transformation selon l'invention ; - la figure 2B est une vue de l'avant du dispositif de mesure de la figure 2A ; 25 - la figure 3A est une vue de l'arrière d'un autre dispositif de mesure partie d'un poste de transformation selon l'invention ; - la figure 3B est une vue de l'avant du dispositif de mesure de la figure 3A ; 30 - la figure 4 montre un des résultats des essais effectués par le dispositif de mesure partie d'un poste de transformation selon l'invention, - la figure 5 est une vue en perspective du capteur du dispositif de mesure de la structure selon 35 l'invention, 3063143 6 - la figure 6 est une vue schématique d'une structure selon l'invention à proximité d'une route. L'invention est décrite ci-dessous dans le cas où 5 la structure 10 est un poste de transformation et la surface 12 est le sol d'un local 13 du poste de transformation. La figure 1 montre un poste de transformation 10 selon l'invention. Le poste de transformation 10 10 présente un local 13 souterrain et un puit d'accès 11 qui permet d'accéder au local 13. Le local 13 comprend un transformateur 14 et un dispositif de mesure 20. Ce dispositif de mesure 20 comporte un capteur 22 apte à effectuer des mesures du 15 niveau de l'eau 30 présente dans le local 13, un système d'acquisition 24 apte à recueillir des données correspondant à ces mesures, et un transmetteur 26 (moyen de transmission) apte à transmettre ces données en temps réel vers un centre de supervision 40. 20 Ces données sont le niveau d'eau 30, ce qui permet une comparaison avec le niveau d'alerte qui indique que le transformateur 14 est proche d'être endommagé par l'eau, et avec le niveau critique qui indique que le transformateur 14 doit sans délai être déconnecté. 25 Le transmetteur 26 est soit un câble (tel qu'un câble Ethernet) 261, soit un émetteur sans fil 262. En figure 1 ces deux options sont représentées simultanément. Idéalement, le local 13 est muni d'une connexion à 30 un réseau câblé, par exemple un réseau Ethernet. Dans ce cas, le transmetteur 26 est un câble 261, par exemple un câble Ethernet, qui permet une liaison IP. Cette solution est idéale car la transmission des données jusqu'au récepteur (câble 461 et appareil de 35 réception associé) dont est muni le centre de supervision 40 s'effectue par liaison physique (câble) et est donc la plus fiable possible. 3063143 7 Si le local 13 n'est pas muni de connexion à un réseau câblé, le transmetteur 26 est un émetteur sans fil 262, par exemple un émetteur LoRa. Un émetteur sans fil apte à transmettre au travers de solides, tel qu'un 5 émetteur LoRa, est indispensable pour transférer les données du local souterrain (ou d'un local blindé situé en surface) vers l'extérieur car la solution GSM ne peut transmettre au travers de solides trop épais. La transmission depuis le transmetteur 26 10 s'effectue ainsi par liaison radio jusqu'à un routeur LoRa (RL). En milieu urbain, cette transmission est possible dans un rayon de 400 mètres en zone encombrée, et 800 mètres en zone moins dense. En zone rurale la portée de transmission avec la technologie LoRa est 15 typiquement de 12 km à 20 km, en fonction de l'environnement. La transmission depuis le routeur LoRa s'effectue ensuite par liaison GSM vers une antenne réceptrice 462 dont est munie le centre de supervision 40, ou en variante par liaison câblée jusqu'au centre 20 de supervision 40. Dans le cas d'une liaison GSM, le routeur doit nécessairement se situer à l'air libre (ou dans une enceinte permettant la transmission GSM).. Dans les deux cas, les données transmises par le transmetteur 26 et reçues par le centre de supervision 25 40 sont stockées après horodatage, ce qui permet de connaitre l'évolution du niveau d'eau en fonction du temps. Avantageusement, le dispositif de mesure 20 est fixé sur une paroi latérale du local 13, comme 30 représenté en figure 1. Ainsi, on obtient une meilleure stabilité et une meilleure fiabilité des mesures. Les figures 2A et 2B montrent un dispositif de mesure 20 selon l'invention, dans le cas où le transmetteur 26 est un câble Ethernet 261. 35 La figure 2A montre la face arrière du système d'acquisition 24 et le capteur 22 qui est branché sur cette face arrière. Sur cette face arrière se branchent également l'alimentation électrique du système 3063 143 8 d'acquisition 24 (en 12 Volts) et un ou plusieurs détecteurs d'eau 60 (voir ci-dessous). La figure 2B montre la face avant du système d'acquisition 24, sur laquelle se branche le câble 5 (Ethernet) 261. La face avant présente en outre trois voyants lumineux qui indiquent une alimentation électrique du système d'acquisition 24, un niveau d'eau correspondant un niveau d'alerte, et un niveau d'eau correspondant au 10 niveau critique, ces niveaux étant des seuils paramétrables. Le système d'acquisition 24 comprend par exemple un microcontrôleur. Comme indiqué ci-dessus, le capteur 22 est apte à 15 effectuer des mesures du niveau de l'eau 30 présente dans le local 12. Par exemple, le capteur 22 est un capteur analogique. Le capteur 22 comporte une base 221 (extrémité 20 proximale) qui est reliée électriquement au système d'acquisition 24, et qui se prolonge par un tube 223 apte à recevoir de l'eau. Comme illustré un figure 5, qui détaille la structure du capteur 22, le tube 223 comporte une bande 25 résistive 224 qui coure sur toute la longueur du tube 223, et dont la résistivité varie avec la pression auquel cette bande 224 est soumise. Ainsi, au fur et à mesure que le tube 223 se remplit d'eau, la pression sur la bande 224 varie. Un convertisseur dans la base 30 221 convertit la variation de résistance en variation de voltage, cette donnée étant exploitable et apte à être transmise par le transmetteur 26. Le tube 223 est disposé de façon à être sensiblement vertical, et idéalement son extrémité 35 distale (inférieure) est proche du sol (surface 12) du local 13, de manière à pouvoir effectuer des mesures à faibles niveaux d'eau 30 dans le local 13. Lorsque la hauteur de l'eau 30 dans le local 13 augmente, l'eau 30 3063143 9 monte dans le tube 223 par son extrémité distale qui est ouverte. Le capteur 22 mesure ainsi la hauteur de l'eau 30 dans le local 13. Le capteur 22 est apte à mesurer un niveau d'eau en 5 continu sur une hauteur au moins égale à une hauteur L, avec une résolution R. Par exemple la hauteur L est égale à 30 cm et la résolution R est comprise entre 1 et 2 mm. Le capteur 22 prend des mesures à intervalles 10 réguliers, avec une fréquence d'échantillonnage qui est modulable en fonction de la vitesse de montée de l'eau 30 dans le local 13 ou de l'atteinte d'un seuil. Avantageusement, les mesures prises par le capteur 22 sont effectuées avec une fréquence d'échantillonnage 15 plus élevée, par exemple de 0,25 Hz (une mesure toutes les 4 secondes) lorsque la vitesse de montée de l'eau 30 est importante et/ou que le niveau d'eau est proche d'un niveau de seuil. On peut suivre ainsi avec une meilleure précision 20 l'évolution du niveau d'eau, et l'approche d'un niveau (seuil) d'alerte ou d'un niveau (seuil) critique. Une alerte est déclenchée dans le centre de supervision 40 lorsque le niveau d'alerte ou le niveau critique est atteint. 25 Alternativement, ou en complément, une alerte est déclenchée dans le centre de supervision 40 lorsque la vitesse de montée du niveau d'eau atteint une vitesse (seuil) critique. Cette vitesse est paramétrée pour donner au technicien le temps d'intervenir avant un 30 endommagement du transformateur 14. La vitesse de montée de l'eau 30 est estimée en calculant l'évolution du niveau d'eau mesuré par le capteur 22 en fonction du temps. Les figures 3A et 3B montrent un dispositif de 35 mesure 20 selon l'invention, dans le cas où le transmetteur 26 est un émetteur sans fil 262. 3063143 10 La figure 3A montre la face arrière du système d'acquisition 24 et le capteur 22 qui est branché sur cette face arrière. La figure 2B montre la face avant du système 5 d'acquisition 24, qui porte l'émetteur sans fil 262 (antenne). Les autres éléments du système d'acquisition 24 illustrés sur les figures 3A et 3B sont identiques à ceux des figures 2A et 2B. 10 Les essais réalisés par les inventeurs montrent une fiabilité et répétabilité des mesures effectuées par le capteur 22 et des données correspondantes transmises au centre de supervision 40, en particulier dans le cas où la hauteur L est égale à 30 cm et la résolution R est 15 égale à 1 mm. Les essais ont été réalisés avec des débits variables de 1 goutte/seconde à 6 gouttes/seconde. La figure 4 montre un des résultats de ces essais. Le niveau d'eau (en millimètres) est indiqué en 20 ordonnées, et le temps (en secondes) en abscisse. La courbe en gras représente l'évolution du niveau d'eau. Les barres verticales depuis l'axe des abscisses indiquent la vitesse de remplissage en fonction du temps. 25 Avantageusement, le local 13 est en outre équipé d'un détecteur d'eau 60 apte à indiquer la présence d'eau 30 dans le local 13. Ce détecteur d'eau 60 est par exemple un contact sec, et est par exemple situé au niveau du sol du local 30 13, comme représenté en figure 1. Ainsi, l'eau dans le local 13 peut être détectée dès qu'elle y est présente. Le détecteur d'eau 60 indique simplement la présence d'eau, de façon binaire (présence ou absence d'eau). En cas de présence d'eau, le détecteur d'eau 60 35 est apte à générer une alarme, par exemple visuelle ou sonore, dans le centre de supervision 40. Cette alarme attire l'attention du technicien présent dans le centre de supervision 40, et l'informe de la présence d'eau 3063143 11 dans le local 13. Cette information amène le technicien à vérifier le niveau d'eau 30 effectif dans le local 13 fourni en temps réel par le dispositif de mesure 20, et d'agir en fonction de ce niveau d'eau. 5 La présence d'un détecteur d'eau 60 dans un local 13 est spécialement utile lorsque le réseau comporte un nombre important de postes de transformation 10. Chaque détecteur d'eau 60 étant spécifique à un local 13 d'un poste de transformation 10 donné, déclenchera une 10 alarme spécifique à ce local 13. Ainsi, le technicien présent dans le centre de supervision 40 sera apte à savoir dans lequel (ou lesquels) des postes de transformation 10 il existe une présence d'eau. Le technicien peut ainsi porter son attention et 15 surveiller la progression du niveau d'eau spécifiquement dans ces postes de transformation 10. Avantageusement, le local 13 comporte un dispositif de géolocalisation 50, comme représenté en figure 1. Ainsi, la position de chaque local 13 dans lequel 20 est installé un dispositif de mesure 20 est connue. Une carte d'un groupe de postes de transformation 10 et du niveau d'eau dans chaque local 13 peut ainsi être établie, ce qui permet d'avoir une vision spatiale et globale de la situation et de la progression d'une 25 inondation sur la région couverte par ce groupe de postes de transformation 10. L'invention a été décrite ci-dessus dans le cas où le local 13 est souterrain. L'invention s'applique cependant à tout local, souterrain ou en surface. 30 L'invention a été décrite ci-dessus dans le cas où la structure 10 est un poste de transformation et la surface 12 est le sol d'un local 13 du poste de transformation, l'élément à protéger étant le transformateur électrique 14. 35 Plus généralement, la structure 10 est un poste et la surface 12 est le sol d'un local 13 de ce poste, l'élément à protéger étant un équipement électrique 14 situé dans ce poste 13. 3063143 12 L'invention s'applique également au cas d'une structure 10 quelconque comportant une surface (sol) 12, le dispositif de mesure 20 compris dans cette structure 10 étant situé au-dessus (sur) cette surface 5 12, l'élément à protéger étant par exemple un équipement technique, une habitation, une portion de route, une voiture, une portion de voie ferrée, une personne, cet élément étant situé dans ou sur la structure, sur cette surface 12, ou dans une zone 10 entourant la structure 10. Par exemple, la structure 10 comporte un dispositif, par exemple un boitier 17, qui est situé sur la surface 12 et qui porte le dispositif de mesure 20. La surface 12 est en partie ou totalement étanche, 15 afin que le niveau d'eau mesuré par le dispositif de mesure 20 corresponde au niveau d'eau que connait l'élément à protéger si cet élément est situé dans la zone entourant la surface 12, à proximité de celui-ci. La surface 12 est construite (sol ou plaque de béton, 20 de métal, de terre, de bitume, ou autre), ou alternativement est naturelle. Par exemple le boitier 17 ne comporte pas de couvercle (dans ce cas le dispositif de mesure 20 est à l'air libre). La surface 12 est à proximité de cet élément, ou 25 est une partie de cet élément, ou porte cet élément. La situation est illustrée en figure 5, dans le cas où l'élément est une portion de route 70. L'invention concerne également un ensemble constitué d'un centre de supervision 40 et d'un groupe 30 de structures 10 telles que décrites ci-dessus, chacune des structures 10 étant apte à transmettre les données en temps réel vers le centre de supervision 40. REVENDICATIONS1. Structure (10) comportant une surface (12), ladite structure (10) étant caractérisée en ce qu'elle 5 comprend un dispositif de mesure (20) comportant un capteur (22) apte à effectuer en temps réel des mesures du niveau de l'eau présente sur ladite surface (12) permettant ainsi de calculer une vitesse de montée des eaux, un système d'acquisition (24) apte à recueillir 10 des données correspondant auxdites mesures, et un transmetteur (26) apte à transmettre lesdites données en temps réel vers un centre de supervision (40). 2. Structure (10) selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est en outre équipée d'un 15 détecteur d'eau (60) apte à indiquer la présence d'eau sur ladite surface (12). 3. Structure (10) selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif de géolocalisation (50). 20 4. Structure (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle est souterraine. 5. Structure (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ledit 25 transmetteur (26) est un câble (261), de telle sorte que la transmission jusqu'audit centre de supervision (40) s'effectue par ledit câble (261). 6. Structure (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ledit 30 transmetteur (26) est un émetteur sans fil (262), de telle sorte que la transmission jusqu'audit centre de supervision (40) s'effectue par ondes radio. 7. Structure (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que ledit 35 capteur (22) est apte à mesurer un niveau d'eau en 3063143 14 continu sur une hauteur au moins égale à 30 cm avec une résolution comprise entre 1 et 2 mm. 8. Structure (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que les mesures sont effectuées avec une fréquence d'acquisition qui est modulable en fonction de la vitesse de montée d'eau ou de l'atteinte d'un seuil de niveau d'eau. 9. Structure (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'une alerte est déclenchée dans ledit centre de supervision (40) lorsqu'est satisfaite une des conditions choisie parmi : le niveau d'eau sur ladite surface (12) mesuré par ledit capteur (22) atteint un seuil d'alerte, la vitesse de montée du niveau d'eau sur ladite surface (12) mesuré par ledit capteur (22) atteint une vitesse critique. 10. Structure (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est un poste (10) comportant un local (13) et en ce que ladite surface (12) est le sol dudit local (13) dans lequel est situé un équipement électrique (14). 11. Structure (10) selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit poste (10) est un poste de de transformation et ledit équipement électrique (14) 25 est un transformateur électrique. 12. Ensemble constitué d'un centre de supervision (40) et d'un groupe de structures (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, chacune desdites structures (10) étant apte à transmettre 30 lesdites données en temps réel vers ledit centre de supervision (40). 35