INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En conséquence, cette approche est peu efficace en termes de taux de détections et de répétitivité. En effet, un paramétrage qui donne un grand taux de détections sera un paramétrage qui présente une mauvaise répétitivité, et un paramétrage qui permet une bonne répétitivité aura un taux de détections faible. En moyenne, ce taux de détection est de l’ordre de 50 %, avec des valeurs minimale et maximale de 20 % et 80 %, respectivement, rendant la méthode peu robuste.
Il existe, dans l’état de l’art, d’autres méthodes plus élaborées de détection de modes de fonctionnement, par exemple basées sur des outils de classification automatique multi-paramètres ( Détection de ruptures et identification des causes ou des symptômes dans le fonctionnement des turboréacteurs durant les vols et les essais , Cynthia Faure, Thèse de doctorat en Mathématiques appliquées de l’Université Paris 1 dirigée par Jean-Marc Bardet et Madalina Olteanu, 2018 ; R. Killick, P. Fearnhead, and I. Eckley, Optimal detection of changepoints with a linear computational cost . Journal of the American Statistical Association, 107(500), p. 1590–1598, 2012). L’inconvénient est que ces méthodes sont plus complexes à mettre en œuvre et requiert de disposer d’une base de données d’un grand nombre de vols dont les modes de fonctionnement ont été annotés. En outre, certains algorithmes ne sont pas compatibles avec tous les modes de fonctionnement à détecter. En particulier, l’algorithme PELT (en anglais « Pruned Exact Linear Time ») est basé sur la détection de « rupture de pente » et est donc peu robuste pour des modes de fonctionnement qui n’ont pas une telle caractéristique.
Il existe donc un besoin d’un outil de détection d’un mode de fonctionnement qui soit simple et robuste afin de maximiser le nombre de détections et réduire la variabilité de la détection d’un vol à un autre.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant la définition simplifiée d’un mode de fonctionnement d’une machine tournante grâce à l’utilisation d’un seul paramètre observable, contrairement à l’état de l’art, ce qui permet une détection fiable, robuste et avec un faible taux de faux négatifs du mode de fonctionnement dans lequel fonctionne la machine tournante, indépendamment de la nature ou des conditions d’utilisation de celle-ci.
Un premier aspect de l’invention concerne un procédé de détection d’un mode de fonctionnement d’une machine tournante, le procédé comportant les étapes suivantes : Acquisition d’un signal comprenant un paramètre observable au cours du fonctionnement de la machine tournante au moyen d’un capteur ; Détection et identification du mode de fonctionnement dans le signal acquis, la détection étant mise en œuvre selon les étapes suivantes : Calcul d’une distance entre le signal acquis compris dans une fenêtre temporelle et un gabarit caractéristique de l’évolution dans le temps du paramètre observable dans le signal acquis au cours du mode de fonctionnement, la fenêtre temporelle étant d’une longueur supérieure ou égale à la durée sur laquelle est défini le gabarit ; Détection et identification du mode de fonctionnement lorsque la distance entre le gabarit et le signal acquis compris dans la fenêtre temporelle est inférieure à un seuil de correspondance prédéfini.
Grâce à l’invention, il est possible de détecter et d’identifier au cours du temps le mode de fonctionnement dans lequel se trouve la machine tournante. Le procédé est simple à mettre en œuvre puisqu’il ne requiert que l’acquisition d’un seul paramètre observable, induisant également de faibles coûts calculatoires.
Le procédé est avantageusement adapté à une utilisation en temps réel, par exemple grâce à un système embarqué pour surveiller en continu le fonctionnement de la machine tournante. La surveillance en temps réel est d’autant facilitée qu’il est possible de contrôler la taille de la fenêtre temporelle afin qu’elle soit d’une durée suffisamment courte pour permettre un traitement rapide du signal acquis.
En outre, il est possible d’adapter le seuil de concordance du procédé afin d’améliorer le taux de détection et de réduire le nombre de faux négatifs. La robustesse et la fiabilité de la méthode est donc contrôlée par un seul paramètre qui est simple à définir.
Enfin, le procédé selon ce premier aspect est avantageusement compatible avec n’importe quel type de machine tournante.
Dans un mode de réalisation : Le paramètre observable est une vitesse de rotation et le capteur est un capteur de vitesse ; ou Le paramètre observable est une température et le capteur est un thermomètre ; ou Le paramètre observable est une pression atmosphérique ou une pression dans la machine tournante et le capteur est un baromètre.
Le procédé selon le premier aspect de l’invention nécessite donc un seul capteur pour être mis en œuvre.
Dans un mode de réalisation compatible avec le mode de réalisation précédent, le gabarit est une forme généralisée profilant l’évolution du paramètre observable au cours du mode de fonctionnement, le gabarit étant défini par des points interpolés linéairement entre deux points.
Le gabarit utilisé dans le procédé du premier aspect selon l’invention est donc une forme généralisée du comportement de la machine tournante lorsque celle-ci fonctionne selon le mode de fonctionnement associé. Cette forme généralisée est très simple et facile à extrapoler à d’autres conditions d’utilisations de la machine, ce qui assure une meilleure répétitivité pour la détection et l’identification du mode de fonctionnement que les méthodes connues de l’état de l’art.
Dans un mode de réalisation compatible avec les modes de réalisation précédents : Le mode de fonctionnement correspond à une phase de décollage et le gabarit est défini par quatre points ; ou Le mode de fonctionnement correspond à un régime de croisière et le gabarit est défini par deux points ; ou Le mode de fonctionnement correspond à une phase d’amorce de la descente et le gabarit est défini par trois points ; et les points définissant le gabarit sont interpolés par morceaux.
Dans un mode de réalisation compatible avec le mode de réalisation précédent, au moins deux points définissant le gabarit sont interpolés par une fonction linéaire.
La première étape E0 consiste à acquérir une requête de couple souhaitée. Elle correspond par exemple au couple que le conducteur souhaiterait que le moteur 1 développe.
Cette requête peut par exemple être calculée compte tenu du régime-moteur et de la position angulaire α de la pédale d’accélérateur 30 (reçus via un capteur de vitesse angulaire et un capteur de position connectés au calculateur 100).
Elle peut sinon être calculée autrement, notamment lorsque le véhicule est piloté de façon (partiellement) autonome.
Au cours d’une seconde étape E2, le calculateur déduit de cette requête de couple et du point de fonctionnement du moteur des consignes de pilotage des organes du moteur 1. Ces consignes sont déterminées de façon à régler le débit d’air frais et le débit de carburant à des valeurs souhaitées.
En pratique, le calculateur détermine la consigne de déphasage en fonction du point de fonctionnement du moteur 1, et la consigne de pilotage de la vanne d’admission 24 en fonction de la requête de couple, compte tenu de la pression de suralimentation et du déphasage des arbres à cames.
Le débit de carburant est quant à lui régulé de telle sorte que la richesse λ du mélange admis dans les cylindres 11 (dioxygène et carburant) reste sensiblement égale à valeur cible, généralement égale à 1.
Pour cela, le calculateur 100 utilise par exemple une boucle de rétroaction tenant compte des mesures effectuées par la sonde de dioxygène 40.
Cette boucle de rétroaction reçoit en entrée la valeur cible C λ ici égale à 1. Elle offre en sortie une consigne de débit de carburant à injecter, se présentant ici sous la forme d’une consigne T i de durée d’ouverture des injecteurs 64 à chaque cycle.
L’écart ε entre la richesse λ mesurée et la valeur cible C λ permet, en utilisant un régulateur (par exemple de type PID), de déterminer une valeur de correction Tc de la durée d’ouverture des injecteurs 64.
Ainsi, la consigne T i de durée d’ouverture transmise aux injecteurs 64 est égale à la somme de cette valeur de correction Tc et d’une valeur t i prédéterminée (compte tenu du point de fonctionnement du moteur, c’est-à-dire de son régime et de sa charge).
Cette boucle de rétroaction permet donc d’ajuster la quantité de carburant injecté en fonction de la position de la vanne d’admission 24.
On notera qu’à charge élevée et régime constant, la valeur cible C λ pourra être accrue, par exemple ici égale à 1,002 afin de favoriser le traitement des oxydes d’azote.
Au cours d’une troisième étape E4, le calculateur calcule la valeur courante de la quantité d’oxygène contenue dans le catalyseur 83. Cette quantité d’oxygène est communément notée OS (de l’anglais ‘oxygen storage’).
Diverses méthodes de calcul pourraient être employées.
Typiquement, il sera possible d’utiliser celle décrite dans le document FR3033364, qui est basée sur l’équation suivante.
Dans cette équation, les variables sont définies de la manière suivante.
Ainsi, il est souhaitable de fournir une solution qui permette de contrôler la concentration en dihydrogène dans une installation comprenant un réservoir de dihydrogène et/ ou un circuit de dihydrogène.
Il existe des capteurs permettant de mesurer une concentration en dihydrogène. Toutefois, ces capteurs ne permettent de mesurer la concentration en dihydrogène que de façon très locale, à leur emplacement, et de plus ils utilisent une membrane chimique dont le temps de réaction est relativement long. D’autre part, étant donné qu’il s’agit de capteurs, ils permettent de mesurer localement la concentration en dihydrogène, mais ils ne permettent pas de contrôler la concentration en dihydrogène en la faisant diminuer.
A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé une installation contenant un réservoir de dihydrogène et/ou un circuit de dihydrogène. L’installation comprend une surface située à l’extérieur du réservoir de dihydrogène et du circuit de dihydrogène, la surface en question étant recouverte d’un dispositif de régulation d’une concentration en dihydrogène comprenant un matériau catalyseur d’une réaction d’oxydation du dihydrogène avec l’air ambiant pour oxyder du dihydrogène émanant potentiellement du réservoir et/ou du circuit.
Selon une disposition particulière, le matériau catalyseur comprend de l’alumine et/ou de l’oxyde de cérium et/ou un platinoïde.
Selon une disposition particulière, le dispositif comprend une pluralité de fils recouverts du matériau catalyseur.
Selon une disposition particulière, les fils sont séparés par plusieurs entretoises isolantes, espacées.
Selon une disposition particulière, les entretoises isolantes sont en forme de billes ou d’ovoïdes.
Selon une disposition particulière, l’installation comprend un organe de détection d’une réaction d’oxydation du dihydrogène, l’organe de détection comprenant de la circuiterie électronique et/ou opto-électronique connectée à chaque fil, de sorte à détecter une réaction d’oxydation du dihydrogène par le matériau oxydant et transmettre une information de détection de dihydrogène à au moins un système de signalisation de l’installation.
Selon une disposition particulière, les fils sont en matériau électriquement conducteur et l’organe de détection comprend un capteur d’impédance de chaque fil adapté pour détecter une variation d’impédance d’au moins l’un des fils correspondant à une réaction d’oxydation à la surface du fil correspondant.
Selon une autre disposition particulière, les fils sont des fibres optiques et l’organe de détection comprend un capteur de température de chaque fibre optique adapté pour détecter une variation de température d’au moins l’une des fibres optiques correspondant à une réaction d’oxydation à la surface de la fibre optique correspondante.
Selon une disposition particulière, les fils sont agencés selon deux directions distinctes, pour former des mailles, et l’organe de détection est adapté pour détecter et localiser la présence de dihydrogène dans une maille.
Selon une disposition particulière, l’installation est un aéronef.
illustre schématiquement un aéronef comprenant un dispositif de régulation d’une concentration en dihydrogène ;
illustre schématiquement une réaction d’oxydation de dihydrogène au contact d’un matériau catalyseur ;
illustre schématiquement un mode de réalisation du dispositif de régulation d’une concentration en dihydrogène ; et
La illustre les principales étapes d’un mode de réalisation du procédé de l’invention. Une première étape comprend l’acquisition ACQ 1 d’un ensemble de données provenant de différents capteurs 20, 21, 22 représentés à la selon un exemple de réalisation d’une architecture système de traitement d’eau permettant de mettre en œuvre le procédé de l’invention.
Les capteurs sont agencés préférentiellement au sein du système de traitement d’eau ou à proximité du système de traitement d’eau de sorte à mesurer au plus près des membranes les conditions environnementales auxquelles elles sont soumises.
Selon un exemple de réalisation, le système de traitement de données de l’invention comprend des moyens logiciels tels qu’un calculateur et une mémoire pour exécuter un programme informatique mettant en œuvre les étapes du procédé de l’invention. Le ou les programme(s) informatique(s) comprennent des instructions logicielles qui lorsqu’elles sont exécutées permettent de mettre en œuvre les étapes du procédé de l’invention.
Applications Selon une première application, le procédé de l’invention se rapporte au domaine de l’osmose inverse pour la filtration d’un volume d’eau. Le procédé se rapporte aussi bien au domaine des membranes utilisées pour l’osmose inverse dans le cadre d’une utilisation de filtration de la teneur en sel d’un volume d’eau que pour l’osmose inverse dite basse pression pour d’autres utilisations que le dessalement d’un volume d’eau.
Le procédé de l’invention est particulièrement adapté pour générer des indicateurs normalisés de membranes organiques, c’est-à-dire réalisées selon un polymère organique tel que le polyamide, dites « membranes denses » spiralées. Ces membranes sont notamment utilisées pour des applications d’osmose inverse ou de nanofiltration. Toutefois, l’invention ne se limite pas aux membranes denses.
Selon une seconde application, le procédé de l’invention se rapporte au domaine de la nanofiltration membranaire. Dans ce cas, le procédé s’applique à des membranes configurées pour séparer des molécules dans un volume d’un liquide, par exemple l’eau ou le sang.
Selon une troisième application, le procédé de l’invention se rapporte au domaine de l’ultrafiltration membranaire réalisée à partir de membrane dense.
Dans la suite de la description, l’invention sera décrite au regard de l’application de l’osmose inverse. Toutefois, le procédé de l’invention se rapporte à tout autre domaine impliquant la mise en œuvre de membranes pour séparer des particules ou des éléments d’un volume d’un liquide.
Modélisation La représente un exemple schématique des causes impactant l’évolution de l’état d’une ou plusieurs membranes. A cet effet, l’évolution d’un indicateur caractéristique est représentée sur le schéma, à savoir la pression différentielle DP. La figure illustre différentes causes produisant une évolution de cet indicateur, dont notamment : les encrassements de ces membranes notés Fo et les opérations de maintenance visant à les nettoyer ici représentées par des nettoyages NET 1 ; le vieillissement intrinsèque de la membrane dégradant ses propriétés physiques sur le long terme ici représenté par la ligne notée Tr et désignant une tendance d’évolution du vieillissement et enfin ; les influences liées aux paramètres physiques externes comportant des composantes opérationnelles liées à l’architecture de l’usine, les variables de fonctionnement, et des composantes environnementales liées à la qualité de l’eau et sa température par exemple.
Cette représentation permet de mieux comprendre les différents cycles que les membranes subissent et qui causent des encrassements. Un des objectifs du procédé de l’invention est d’isoler certaines de ces causes de manière à mieux prédire les prochaines opérations de maintenance liées aux encrassements et aux remplacements des membranes.
La représente donc en ordonnée la pression différentielle d’un ensemble de membranes et le temps en abscisse. La ligne notée BLNS représente l’évolution de la pression différentielle DP d’un ensemble de membranes en fonction des paramètres physiques externes. Les lignes notées Fo représentent l’évolution de la pression différentielle DP liée à l’encrassement des membranes et enfin la ligne Tr désigne l’évolution de la pression différentielle DP liée au vieillissement des membranes. C’est notamment cette dernière composante qui permet d’établir un modèle prédictif fiable qui modélise le réel vieillissement des membranes.
La représente les valeurs de la pression différentielle DP définissant le premier indicateur de fonctionnement KPI 1 . Les valeurs de la pression différentielle DP sont enregistrées comme données brutes sur une échelle de plusieurs mois ou plusieurs années. Ce graphique permet d’observer une grande variation de la pression différentielle DP au cours des années en raison de l'influence des variations de la température de l’eau au cours du temps. Cette influence donne un modèle en forme de vague aux données. Cependant, en moyenne, il apparaît que l’indicateur de fonctionnement relatif à la pression différentielle DP augmente de la première à la cinquième année, voire la ligne Tr qui désigne la tendance du vieillissement et/ou à l’encrassement des membranes. Cette tendance à l'encrassement n'est pas visible au cours de l'opération, car les variations dues à la température sont beaucoup plus importantes que celles dues à l'encrassement irréversible.
Acquisition des données environnementales Le procédé comprend une étape de réception de données, notée AQC 1 sur la , provenant de capteurs agencés au sein ou à proximité d’une installation afin de mesurer des valeurs de paramètres environnementaux, dits paramètres physiques externes, liés à une installation d’une pluralité de membranes traitant ou filtrant un volume d’eau incident. Les capteurs peuvent comprendre des sondes de température , des sondes telles que des sondes de conductivité, des débitmètres, des capteurs de pression, etc.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les données acquises par les capteurs sont enregistrées dans une mémoire. Les données sont acquises et enregistrées sous la forme de séries temporelles. Les données sont donc préférentiellement horodatées. Le procédé de l’invention se rapporte à une première étape comportant la lecture des données enregistrées provenant des capteurs. Toutefois, le procédé de l’invention peut comprendre selon un mode de réalisation, l’étape préalable d’acquisition des capteurs. Dans la mesure où le procédé de l’invention est mis en œuvre par un ordinateur ou par une pluralité d’unité de calculs, il n’est pas nécessaire que le procédé comprenne l’étape préalable d’acquisition qui peut être séparée de la mise en œuvre du procédé de l’invention puisque ce dernier peut être réalisé à postériori dans un certain délai après les acquisitions.
Les données enregistrées des paramètres physiques externes comprennent à minima des valeurs de températures Tf d’un volume d’eau entrant dans un étage comportant un ensemble de membranes et des valeurs de pression Pf de ce même volume d’eau entrant. Ces valeurs sont mesurées préférentiellement à des intervalles réguliers par au moins un capteur de température.
Ces valeurs peuvent également être mesurées au niveau du perméat {Tp, Pp} ou du concentrat {Tc, Pc}.
La structure 20 comporte sept parois 106a-g, et est haut d’une hauteur H20 préférablement égale à 500 mm.
La forme en « L » ou en « V » de la structure 20 est réalisée au moyen de l’assemblage d’une première paroi avant 206a de longueur L206a, d’une seconde paroi avant 206c de longueur L206c, d’une première paroi arrière 206b de longueur L206b et d’une seconde paroi arrière 206d de longueur L206d.
La paroi avant 206a et la paroi arrière 206b sont parallèles. Il en est de même pour la paroi avant 206c et la paroi arrière 206d.
Un angle α , de valeur égale 90° dans cet exemple, permet à la structure d’être positionnée dans un coin. La valeur de l’angle α peut varier afin de s’adapter aux différents coins des bâtiments.
De plus, dans le mode de réalisation de la structure 20 représenté à la , dit en forme de « V », les longueurs L206a et L206c des parois avant 206a et 206c sont égales, et les longueurs L206b et L206d des parois arrière 206b et 206d sont également égales.
Pour d’autres modes de réalisation de la structure 20, dits en forme de « L », les longueurs L206a et L206c des parois avant 206a et 206c peuvent être différentes, engendrant également une différence entre les longueurs L206b et L206d des parois arrière 206b et 206d.
Afin de fixer le module végétal 200 sur un support, des aimants permanents 204 sont positionnés au niveau des parois arrières 206b et 206d. Comme précédemment, ces aimants permanents 204 comporte un passage 205 afin de pouvoir les visser, et lesdits aimants peuvent être recouverts d’un revêtement en caoutchouc.
Avantageusement, ces variations des caractéristiques dimensionnelles de la structure 20 (angle α , longueurs, L206a-d) permettent d’adapter le module végétal 200 à l’ensemble des coins de bâtiments.
Comme précédemment, la structure 20 comporte un fond 206g qui comporte au moins un trou de vidange 210 permettant de drainer le surplus d’eau au niveau du module végétal 200.
La et la représentent respectivement une structure 60a et une structure 60b selon d’autres modes de réalisation du module végétal 100.
Ces figures permettent d’illustrer des possibilités de conceptions différentes que celles représentées aux figures 1 à 4.
Dans ces deux modes réalisations, la structure 60a et la structure 60b comportent chacune huit orifices 607a et 607b respectivement, agencés soit verticalement ou soit horizontalement.
Ainsi, la structure 60a comporte une longueur L60a, et la structure 60b, une hauteur H60b, qui diffèrent chacune des dimensions de la longueur L10 et de la hauteur H10 de la structure 10.
Avantageusement, ces conceptions différentes permettent de s’adapter plus aisément aux façades des bâtiments où ces structures sont installées.
La représente une vue en perspective d’étapes (a) à (e) d’un assemblage d’un module végétal 300, selon un autre mode de réalisation, qui est utilisé pour végétaliser la toiture de bâtiment comportant des tôles bac acier.
Une première étape a représente une structure 30 du module végétal 300 pour toiture. La structure, préférablement en acier galvanisé entièrement recyclable, comporte cinq parois 306a-e, et a pour principales caractéristiques dimensionnelles une longueur L30, une largeur l30 et une hauteur H30.
Un capteur de niveau de liquide peut en outre ajouté au niveau de la cavité de nettoyage dans le réceptacle 3, afin de mieux contrôler le volume de fluide à chaque étape du cycle d’entretien.
Une conformation oblongue de la paroi latérale 34 permet d’une part d’insérer simultanément plusieurs embouts 31 de prothèses auditives, et d’autre part de recevoir une grande variété de formes possibles d’embouts. Par ailleurs, la forme de la cavité de nettoyage pourrait être ronde ou ovale. Alternativement, la forme de la cavité de nettoyage pourrait correspondre exactement à un embout spécifique d’écouteur, et recevoir uniquement ledit embout.
Dans cet exemple, le réceptacle 3 comprend en outre des protrusions 36 de positionnement, faisant saillie de la paroi latérale 34, dans lesquelles s’insèrent des plots de positionnement (non illustrés) pouvant être fixés sur l’embase 2. Les protrusions 36 de positionnement permettent de monter le réceptacle 3 avec l’embase 2.