Brevet FR3134887A1 — publié le 20231027

Dispositif , pouvant être enterré , de mesure et de communication d’une information mesurée au moyen d’un organe de mesure Dispositif de mesure et de communication sans-fil d’une information mesurée au d’un organe de mesure (202, 202’, 203) d’une information relative à la canalisation pouvant être enterrée et mesurée depuis l’extérieur de cette canalisation, avec l’organe de mesure pouvant être enterré, le dispositif étant configuré pour pouvoir être enterré au voisinage de la canalisation par exemple lorsqu’une communication filaire n’est pas permise et comprenant : - un interrogateur (101) connecté à l’organe de mesure et configuré pour délivrer l’information mesurée, - un module de communication sans-fil (103), - un module de contrôle (102) de l’interrogateur et du module de communication sans-fil, configuré pour obtenir l’information mesurée délivrée par l’interrogateur et pour la fournir, pour transmission, au module de communication sans-fil, - une source d’alimentation en énergie électrique (104) alimentant le module de contrôle, l’interrogateur, et le module de communication sans-fil. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif pouvant être enterré de mesure et de communication d’une information mesurée au moyen d’un organe de mesure La présente invention concerne les dispositifs de mesure de propriétés concernant les canalisations enterrées ou non. Plus particulièrement, elle concerne les mesures réalisées au moyen d’organes de mesure installés au voisinage de canalisations. Par exemple, ces organes de mesure peuvent être des jauges de déformation ou des capteurs de température, et préférentiellement des fibres à réseau de Bragg posées sur des canalisations ou dans des systèmes de réparation ou sur des systèmes de réparation des canalisations. Les canalisations enterrées (ou même non-enterrées) de transport de fluides, par exemple de transport de gaz naturel, peuvent être réparées par application de bandages composites (« composite wrap » en anglais) qui entourent les portions endommagées des canalisations. Par exemple, la corrosion peut diminuer la résistance mécanique d’une canalisation métallique, et l’on va appliquer un bandage composite comprenant de la fibre par exemple de verre ou de carbone noyée dans une résine par exemple de type époxy. On peut noter que l’on peut désigner un bandage composite par l’expression renforcement composite. Comme on le conçoit, il est particulièrement d’intérêt de pouvoir vérifier la continuité de l’efficacité de la réparation des portions de canalisation métalliques qui ont été renforcées structurellement au droit de leurs endommagements. En fait, il peut être intéressant de surveiller l’évolution des déformations de la canalisation sous l’effet des contraintes qui lui sont appliquées du fait par exemple de la pression interne, ou bien encore par exemple du fait de la température au niveau des portions qui ont été renforcées par le système de réparation. Des capteurs bien connus de l’art antérieur peuvent être utilisés pour mesurer des déformations mécaniques et remonter ensuite des informations sur l’état de contrainte comme des jauges résistives, des jauges piézoélectriques, ou bien encore pour mesurer la température de paroi des fibres optiques à réseau Bragg. S’il est concevable d’instrumenter une structure composite qui constitue le bandage avec des jauges de déformation, une limitation spécifique peut empêcher l’utilisation de ces jauges sur des canalisations notamment enterrées si l’utilisation d’un système de communication filaire entre la jauge et le système d’interrogation n’est pas compatible avec l’environnement de la canalisation, notamment mais non exclusivement la nature de l’occupation de la zone en surface. Par exemple, une zone de cultures agricoles est une situation où il n’est pas possible de laisser émerger à moins de 80 cm de la surface un dispositif de connections aux capteurs pour effectuer les mesures sans risquer l’endommagement de ce dispositif. Pour des canalisations non-enterrées, il peut parfois être difficile d’installer une communication filaire entre la jauge, le ou les capteurs, et un système d’interrogation. . Cette solution n’est pas satisfaisante et constitue un frein à l’instrumentation des structures. L’invention vise à résoudre certains au moins des inconvénients précités. À cet effet, l’invention propose un dispositif de mesure et de communication sans-fil d’une information mesurée au moyen d’un organe de mesure d’une information relative à une canalisation par exemple enterrée (la canalisation est une canalisation enterrée ou non enterrée) et mesurée depuis l’extérieur de cette canalisation, le dispositif étant par exemple configuré pour pouvoir être enterré au voisinage de la canalisation (le dispositif peut être configuré pour être enterré, ou, de manière alternative, il peut ne pas être configuré pour être enterré), le dispositif comprenant : - un interrogateur, connecté à l’organe de mesure et configuré pour délivrer l’information mesurée, - un module de communication sans-fil, - un module de contrôle de l’interrogateur et du module de communication sans-fil, configuré pour obtenir l’information mesurée (par l’organe de mesure qui peut être extérieur au dispositif) délivrée par l’interrogateur et pour la fournir, pour transmission, au module de communication sans-fil (qui est contrôlé pour cette transmission par le module de contrôle), - une source d’alimentation en énergie électrique alimentant le module de contrôle, l’interrogateur, et le module de communication sans-fil. Il est donc proposé d’utiliser un dispositif, qui communiquera les informations mesurées (typiquement une température ou une déformation/une contrainte mécanique) sans qu’il ne soit nécessaire de mettre en œuvre une excavation dans le cas d’une canalisation enterrée, car le dispositif peut être enterré (il communique de manière sans-fil et embarque une source d’alimentation en énergie électrique). L’obtention des informations peut être réalisée simplement en utilisant un récepteur des informations transmises par le module de communication sans-fil. Pour une canalisation non-enterrée mais pour laquelle il n’est pas possible de connecter avec un fil l’organe de mesure au dispositif, on pourra également laisser le dispositif dans une zone non accessible mais avoir accès aux données sans pénétrer dans la zone non accessible. Ici, un interrogateur est un module qui peut interroger un organe de mesure pour obtenir une information mesurée par cet organe de mesure. En fait, les inventeurs ont observé qu’il est concevable d’utiliser certains interrogateurs pour un organe de mesure (par exemple une optique à réseau de Bragg) ayant de petites dimensions pour une application telle que celle du présent dispositif, car ils ont une consommation en énergie électrique limitée et peuvent facilement être intégrés dans le dispositif. En outre, on connait des organes de mesure de faible encombrement, qui peuvent être intégrés très près d’une canalisation et notamment dans un renforcement de canalisation, et ce sans modifier leur efficacité structurelle (du fait de leur faible encombrement). Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif est configuré pour être enterré (il est enterrable) au voisinage de la canalisation qui est une canalisation enterrée. Ainsi, ce dispositif est configuré pour pouvoir fonctionner (obtention de l’information mesurée, transmission au module de communication sans-fil, fourniture, pour transmission, au module de communication sans-fil) lorsqu’il est dans le sol. Le dispositif est ainsi un dispositif au fonctionnement autonome, qui ne comporte pas d’autre connexion filaire que la connexion à l’organe de mesure (typiquement un capteur). Par exemple, pour pouvoir être enterré, le dispositif est protégé par un boîtier. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte en outre un relai électrique configuré pour permettre dans sa position passante ou empêcher dans sa position bloquée l’alimentation du module de contrôle, de l’interrogateur, et du module de communication sans-fil, sur la base d’un signal de commande. Pour un dispositif enterré pour lequel l’accès est difficile sans excavation ou pour lequel l’accès est impossible, il est nécessaire de limiter la consommation d’énergie électrique, en particulier si la source d’alimentation en énergie électrique est une batterie, pour que le dispositif puisse fonctionner le plus longtemps possible. Ici, il est proposé d’utiliser un relai électrique pour autoriser l’alimentation des différents éléments du dispositif que lorsque cela est nécessaire. En fait, les différents éléments du dispositif pourront être préférentiellement alimentés lorsqu’un opérateur amène un module de réception en surface à l’aplomb du dispositif (s’il est enterré) pour recevoir la transmission sans-fil transmise par le module de communication sans-fil du dispositif, et l’alimentation de ces éléments pourra être coupée le reste du temps. Dans la présente demande, par à l’aplomb, on entend à la position directement au-dessus à la surface ou dans une région à la surface d’au moins d’un diamètre inférieur à 1m centrée à cette position. Selon un mode de réalisation particulier, le signal de commande est généré par un module d’horloge du dispositif équipé d’une horloge temps réel, le module d’horloge étant configuré pour délivrer un signal de commande plaçant le relai électrique dans sa position passante pendant des plages de temps données, en tenant compte de l’horloge temps réel (les plages de temps seront identifiées en utilisant le temps réel), et pour délivrer un signal de commande plaçant le relai électrique dans sa position bloquée en dehors des plages de temps données. Ainsi, il est proposé d’utiliser un module d’horloge, qui peut avoir une consommation électrique limitée, pour placer le relais dans sa position passante uniquement pendant des plages de temps données. L’horloge temps réel est généralement désignée par l’acronyme anglo-saxon « RTC : Real Time Clock ». À titre indicatif, le module d’horloge peut être alimenté en énergie électrique par la source d’alimentation en énergie électrique ou encore par une source d’alimentation en énergie électrique supplémentaire. Selon un mode de réalisation particulier, le signal de commande est généré par un module de communication sans-fil supplémentaire du dispositif, le module de communication sans-fil supplémentaire étant configuré pour délivrer un signal de commande plaçant le relai électrique dans sa position passante sur la base d’un signal reçu par le module de communication sans-fil supplémentaire. Dans ce mode de réalisation particulier, on utilise un module de communication sans-fil supplémentaire distinct du module de communication sans-fil. Préférentiellement, ce module de communication sans-fil supplémentaire a une consommation d’énergie électrique limitée, et n’est utilisé que pour recevoir un signal sans-fil pour faire passer le relai électrique dans son état passant, par exemple pour une durée limitée, ou encore jusqu’à une extinction du dispositif. Selon un mode de réalisation particulier, le module de communication sans-fil supplémentaire est un module radiofréquence configuré pour être alimenté par un signal sans-fil reçu. Les modules radiofréquence, par exemple RFID (Radio-identification, ou « Radio Frequency Identification » en anglais) comprennent généralement une antenne et un microcontrôleur, le microcontrôleur pouvant être alimenté en énergie électrique par le signal radio reçu par l’antenne (étiquette RFID dite passive). Ainsi, aucune consommation d’énergie électrique n’est nécessaire, et l’émission, typiquement depuis la surface (lorsque le dispositif est enterré), d’un signal sans-fil configuré pour le module radiofréquence pourra déclencher la génération d’un signal pour placer le relai électrique dans un état passant. Ce mode de réalisation particulier est en outre avantageux par rapport à celui qui utilise une horloge temps réel puisque ces horloges peuvent présenter une déviation temporelle qui s’accentue dans le temps, ce qui peut rendre leur utilisation difficile. Ce mode de réalisation particulier met en œuvre un système de réveil sans-fil, puisque le dispositif, dont les éléments peuvent ne pas être alimentés, le seront après le passage à l’état passant du relai électrique. Selon un mode de réalisation particulier, le module de communication sans-fil est un module de radio logicielle, configuré pour recevoir l’information mesurée sous forme numérique délivrée par le module de contrôle, et pour la transmettre sous la forme d’un signal radio. L’utilisation d’un module de radio logicielle permet facilement d’adapter la fréquence d’émission, en fonction de l’application (profondeur dans le sol si le dispositif est enterré, compatibilité, etc). En fait, ces modules proposent une utilisation particulièrement flexible. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend boîtier de protection étanche recevant l’interrogateur, le module de communication sans-fil, le module de contrôle, et la source d’alimentation en énergie électrique. Ce boîtier sera préférentiellement en polymère, pour laisser passer les transmissions sans-fil. Par exemple, un boîtier en PVC ou en polypropylène peut être utilisé pour protéger le dispositif contre la masse du sol ou son humidité si l’on enterre le dispositif. À titre indicatif, le boîtier est un boîtier selon l’indice de protection IP67 ou IP68 (norme européenne EN 60529 dans toutes ses versions définissant cet indice, par exemple dans sa version de 2013). Aussi, ce boîtier peut comporter un passage pour connecter l’organe de mesure à l’interrogateur par une connexion, muni de moyens de maintien de l’étanchéité entre le boîtier et la connexion (qui peut être une fibre optique, en particulier si l’organe de mesure est une fibre optique à réseau de Bragg). Selon un mode de réalisation particulier, la source d’alimentation en énergie électrique est une batterie. Préférentiellement, on pourra choisir une batterie à décharge profonde. L’utilisation d’une batterie est bien adaptée pour les dispositifs qui deviendront inaccessibles, par exemple s’ils sont enterrés. L’invention propose également un système comprenant un dispositif tel que défini ci-avant dans tous ses modes de réalisations, et un module de réception configuré pour recevoir l’information mesurée transmise par le module de communication sans-fil. Le module de réception est de préférence un module transportable par un utilisateur, qui est amené par exemple au-dessus du dispositif pour recevoir l’information mesurée. Si un relai électrique avec un module de communication sans-fil supplémentaire est utilisé, le module de réception peut comporter un sous-module pour émettre un signal qui sera reçu par le module de communication sans-fil supplémentaire pour faire passer le relai électrique à l’état passant. Selon un mode de réalisation particulier, le module de réception est configuré pour mettre en œuvre ladite réception lorsqu’il est agencé en surface à l’aplomb du dispositif lorsque le dispositif est enterré. Dans ce système, le dispositif est configuré pour pouvoir être enterré, par exemple si la canalisation est enterrée. L’invention propose également une installation comprenant ce système, une portion de canalisation, et un organe de mesure d’une information relative à la canalisation et mesurée depuis l’extérieur de cette canalisation, l’organe de mesure étant connecté à l’interrogateur du dispositif du système. En particulier, la portion de canalisation peut comprendre un bandage composite, un renforcement, avec l’organe de mesure installé dans ce bandage composite. En particulier, si l’organe de mesure est une fibre optique à réseau de Bragg, cette fibre entoure la canalisation en étant dans le bandage composite. Selon un mode de réalisation particulier, la portion de canalisation est enterrée, l’organe de mesure est enterré (la mesure se fait dans le sous-sol depuis l’extérieur de la canalisation), et le dispositif est enterré. Selon un mode de réalisation particulier, l’organe de mesure est une fibre optique à réseau de Bragg qui entoure la canalisation ou un capteur de température ou une jauge résistive de mesure de déformation, ou une jauge piézoélectrique de mesure de déformation. L’invention concerne également un procédé d’installation d’un dispositif de mesure et de communication tel que défini ci-avant, dans lequel on agence le dispositif au voisinage d’une canalisation et l’on agence un organe de mesure d’une information relative à la canalisation mesurée depuis l’extérieur de cette canalisation, l’organe de mesure étant connecté à l’interrogateur du dispositif du système. Selon un mode de mise en œuvre particulier, la canalisation est enterrée, agencer le dispositif au voisinage de la canalisation comprend enterrer le dispositif au voisinage de la canalisation, et agencer l’organe de mesure comprend enterrer l’organe de mesure à l’extérieur de la canalisation. L’invention propose également un procédé d’utilisation du dispositif installé par le procédé d’installation défini ci-avant, dans lequel on positionne un module de réception, et dans lequel le module de réception reçoit l’information mesurée transmise par le module de communication sans-fil. Selon un mode de mise en œuvre particulier, la canalisation est enterrée et l’on positionne le module de réception en surface et à l’aplomb du dispositif de mesure qui est enterré. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : La est une représentation schématique d’une installation selon un exemple. La est une représentation schématique d’un dispositif selon un exemple. La est un schéma du relai électrique. La est une représentation schématique d’un module d’horloge exemple. La est une représentation schématique d’un module de communication sans-fil supplémentaire. La montre les étapes mises en œuvre pour une transmission. La montre les étapes mises en œuvre pour une réception. La est un graphique qui illustre l’évolution du rapport signal sur bruit en fonction d’une profondeur de terre. La est un graphique qui illustre l’évolution du rapport signal sur bruit en fonction d’une profondeur de sable. La un graphique qui illustre une mesure des déformations par une fibre optique à réseau de Bragg. Dispositif de mesure et de communication sans-fil d’une information mesurée au moyen d’un organe de mesure (202, 202’, 203) d’une information relative à une canalisation par exemple enterrée et mesurée depuis l’extérieur de cette canalisation, le dispositif étant par exemple configuré pour pouvoir être enterré au voisinage de la canalisation, le dispositif comprenant : - un interrogateur (101) connecté à l’organe de mesure et configuré pour délivrer l’information mesurée, - un module de communication sans-fil (103), - un module de contrôle (102) de l’interrogateur et du module de communication sans-fil, configuré pour obtenir l’information mesurée délivrée par l’interrogateur et pour la fournir, pour transmission, au module de communication sans-fil, - une source d’alimentation en énergie électrique (104) alimentant le module de contrôle, l’interrogateur, et le module de communication sans-fil. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le dispositif est configuré pour être enterré au voisinage de la canalisation qui est une canalisation enterrée. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre un relai électrique (105) configuré pour permettre dans sa position passante ou empêcher dans sa position bloquée l’alimentation du module de contrôle, de l’interrogateur, et du module de communication sans-fil, sur la base d’un signal de commande (SG). Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le signal de commande est généré par un module d’horloge (109A) du dispositif équipé d’une horloge temps réel (110), le module d’horloge étant configuré pour délivrer un signal de commande plaçant le relai électrique dans sa position passante pendant des plages de temps données, en tenant compte de l’horloge temps réel, et pour délivrer un signal de commande plaçant le relai électrique dans sa position bloquée en dehors des plages de temps données. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le signal de commande est généré par un module de communication sans-fil supplémentaire (109B) du dispositif, le module de communication sans-fil supplémentaire étant configuré pour délivrer un signal de commande plaçant le relai électrique dans sa position passante sur la base d’un signal reçu par le module de communication sans-fil supplémentaire. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le module de communication sans-fil supplémentaire est un module radiofréquence configuré pour être alimenté par un signal sans-fil reçu. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le module de communication sans-fil est un module de radio logicielle, configuré pour recevoir l’information mesurée sous forme numérique délivrée par le module de contrôle, et pour la transmettre sous la forme d’un signal radio. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un boîtier de protection étanche (106) recevant l’interrogateur, le module de communication sans-fil, le module de contrôle, et la source d’alimentation en énergie électrique. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la source d’alimentation en énergie électrique est une batterie. Système comprenant un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, et un module de réception (300) configuré pour recevoir l’information mesurée transmise par le module de communication sans-fil. Système selon la revendication 10, dans lequel le module de réception est configuré pour mettre en œuvre ladite réception lorsqu’il est agencé en surface à l’aplomb du dispositif lorsque le dispositif est enterré au voisinage de la canalisation qui est une canalisation enterrée. Installation comprenant un système selon la revendication 10 ou 11, une portion de canalisation (200), et un organe de mesure d’une information relative à la canalisation et mesurée depuis l’extérieur de cette canalisation, l’organe de mesure étant connecté à l’interrogateur du dispositif du système. Installation selon la revendication 12, dans laquelle la portion de canalisation est enterrée, l’organe de mesure est enterré, et le dispositif est enterré Installation selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle l’organe de mesure est une fibre optique à réseau de Bragg qui entoure la canalisation ou un capteur de température ou une jauge résistive de mesure de déformation, ou une jauge piézoélectrique de mesure de déformation. Procédé d’installation d’un dispositif de mesure et de communication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel on agence le dispositif au voisinage d’une canalisation et l’on agence un organe de mesure d’une information relative à la canalisation mesurée depuis l’extérieur de cette canalisation, l’organe de mesure étant connecté à l’interrogateur du dispositif. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la canalisation est enterrée, et agencer le dispositif au voisinage de la canalisation comprend enterrer le dispositif au voisinage de la canalisation, et agencer l’organe de mesure comprend enterrer l’organe de mesure à l’extérieur de la canalisation. Procédé d’utilisation du dispositif installé par le procédé selon la revendication 15 ou 16, dans lequel on positionne un module de réception , et dans lequel le module de réception reçoit l’information mesurée transmise par le module de communication sans-fil. Procédé selon la revendication 17, dans lequel la canalisation est enterrée et l’on positionne le module de réception en surface et à l’aplomb du dispositif de mesure qui est enterré.