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Enregistreurs autonomes : des équipements devenus indispensables
Jacques-Olivier BARUCH de GROUPE ROUGE VIF 30 novembre 2018 Paru dans N°416 - à la page 57

Pour répondre aux nombreux enjeux du secteur de l’eau, les fabricants d’enregistreurs autonomes ou autres dataloggers ne cessent d’innover?: compacité, matériau, mémoire, communication, autonomie… tous les composants ou presque évoluent. Leurs fonctions orientées métiers permettent aux exploitants de répondre efficacement à des enjeux tels que l’autosurveillance, la télérelève de compteurs, la sectorisation des réseaux, la gestion dynamique de la pression, la qualité des eaux, le suivi de paramètres physico-chimiques… etc.

Tous les opérateurs du secteur de l’eau, notamment les gestionnaires de réseaux d’eau potable ou d’eaux usées, ont l’obligation de garantir un certain niveau de qualité de l’eau en sortie de l’ouvrage dont ils ont la charge. Ils doivent ainsi suivre en continu, depuis les postes centraux, de nombreux paramètres physico-chimiques même dans les parties les plus reculées de leurs infrastructures. Depuis les années 1980, des fabricants spécialisés dans le secteur des télétransmissions et des technologies de communication sans fil comme LACROIX Sofrel, Sewerin, SDEC, Aqualabo, Ijinus, nke Instrumentation et bien d’autres, développent des dataloggers, des enregistreurs autonomes de données. Ces équipements peuvent acquérir, stocker et transmettre des mesures liées à un ou plusieurs paramètres, et dans certains cas effectuer localement des calculs avant de transmettre des résultats. Tout dépend de l’utilisation finale souhaitée. 
Spécifiquement conçus pour les réseaux d’eau, les 8 data loggers de la gamme se décomposent en deux familles de produits : Sofrel LS pour les réseaux d’eau potable et Sofrel LT pour les eaux usées. Étanches, bénéficiant de 10 ans d’autonomie et équipés d’une antenne 2G/3G haute performance, ils sont compatibles avec les instruments présents sur les ouvrages.

L’offre est abondante et ces fabricants se sont attachés à développer des outils spécifiques capables de répondre aux attentes des exploitants tout en supportant les contraintes, parfois sévères, qui caractérisent les ouvrages de gestion de l’eau. LACROIX Sofrel a ainsi dédié sa série de data loggers LS pour l’eau potable tandis que la série des LT est dévolue aux eaux usées. Le modèle Sofrel LS-V sait, par exemple, piloter une électrovanne afin de diminuer la pression sur une partie du réseau lorsque la demande est moins forte. Le modèle à ultrason LT-US suit, quant à lui, le débit des eaux transitant dans un collecteur ou un déversoir d’orages. Il est également en mesure de détecter et quantifier les temps de surverses afin d’aider l’exploitant dans ses obligations d’autosurveillance. 

Certains comme les dataloggers de la série TR-700W de TandD de TH-Industrie sont équipés de capteurs de température ou d'humidité relative tandis que d’autres laissent l’utilisateur brancher les capteurs souhaités. Ces loggers comportent alors plusieurs entrées analogiques ou numériques (16 entrées-sorties pour l'extension de la gamme V3 d’Ijinus).


Plus de compacité et plus de mémoire

Chaque année apporte son lot d’innovations. Les plus visibles tiennent à leur taille. Ils ont gagné en compacité. Les loggers de pression ou de niveau d’eau de PLM Equipements sont tout petits. Ce sont des sortes de crayons de 140 mm de long pour une section de 22 mm.
Primayer propose avec le XiLog+, une nouvelle gamme d’enregistreurs de données avec communication à distance disponible en différentes versions (de 1 à 9 voies d’entrées) pour une utilisation variée dans le cadre de la gestion de réseaux d’eau.

Chez Ijinus, le volume a été divisé par trois en 15 ans. Le dernier modèle, le logger V3, présenté à Pollutec en novembre, aura une déclinaison sous forme d'un bloc de 200 mm de long pour une largeur de 88 mm et 40 mm d’épaisseur. Miniaturisation des composants, rationalisation du design et souci d’économie des matériaux sont les principaux ressorts de ces évolutions. « Nous utilisons moins de terres rares, d’or, de zirconium et de résine », reconnaît Olivier Le Strat, Président d’Ijinus.

Autre avancée, la mémoire. Elle varie d’un modèle à l’autre, mais a aussi évolué suivant les progrès réalisés en matière de composants électroniques. Elle est de 40.000 données (un paramètre, une date) pour les loggers de PLM Equipement, jusqu’à 2 millions de données pour l’automate DTU 2 autonome et communicant d’Hydreka, et même 500 millions de données annoncé par Primayer pour les Xilog+ (le + étant la dernière génération). Évidemment, plus la mémoire est importante, moins il y a de risque de perte de données quand la couverture GSM a des problèmes.
Le DTU2 d’Hydreka est un automate autonome GPRS/3G équipé de protocoles ouverts numériques permettant la remontée de tout type d'information, de gérer des alarmes, de piloter et de créer des algorithmes de travail.

Or la mesure en continu de données est souvent indispensable pour surveiller les réseaux d’eau potable ou d’eaux usées même si la transmission est différée.

Pour que leurs loggers fonctionnent, les fabricants les ont équipés de logiciels spécifiques. C’est Winfluid NG pour Hydreka, Avelour pour Ijinus, HOBOware pour Prosensor, CDLWin pour le Cosmos data logger de Sensus, Primeworks une application Android pour la programmation du Xilog1Fm chez Primayer, Levelogger chez PLM Equipements, SquirrelView pour TH-Industrie, APXW pour les enregistreurs de la série MAC (non communicants) de Paratronic qui a présenté son datalogger communicant à Pollutec en novembre. LACROIX Sofrel donne à l’utilisateur le choix d’une configuration en local avec son logiciel Softools avec une connexion Bluetooth ou à distance avec son application internet Web LS. Tous ces logiciels gèrent l’enregistrement, ainsi que la visualisation graphique et l’analyse de données. Ces logiciels sont évolutifs. Ils peuvent s’adapter mais ils ne disposent pas encore de l’intelligence artificielle. Ce qui n’empêche pas les fonctionnalités de se multiplier. « De nouvelles fonctionnalités viennent d’enrichir notre offre de data loggers, explique Benoît Quinquenel de LACROIX Sofrel. Parmi d’autres nouveautés arrivées cet été, les loggers peuvent effectuer un diagnostic de fonctionnement d’un capteur 4-20 mA et envoyer des alarmes en cas de dysfonctionnement ».
LACROIX Sofrel a aussi intégré dans sa dernière version un calendrier hebdomadaire. Ainsi, les exploitants sont désormais en mesure de programmer des scénarii pour abaisser ou augmenter la pression selon les jours, la demande ou des seuils prédéterminés. Une programmation précise, leur permettra in fine de diminuer les volumes d’eau perdue dus aux micro fuites inhérentes à tous les réseaux de distribution.
De plus, les data loggers SOFREL accueillent désormais la fonction inter-sites. Cela leur permet, en plus de leurs fonctions classiques, de déclencher des communications, sur dépassement d'un seuil ou changement d'état d'une DI, avec un poste local S4W ou S500 afin d'asservir un ouvrage distant (exemple réservoir/station de pompage).
Autres logiciels indispensables, les systèmes d’hébergement que proposent nombre de fabricants. TandD Webstorage Service est le service d’hébergement sur le Cloud de TH-Industrie, Primeweb celui de Primayer, Webfluid NG celui d’Hydreka. Pour Paratronic, c’est le même logiciel APXW qui sert à la fois au fonctionnement et au déchargement des données sur un PC. Chaque fabricant peut aussi s’adapter à la supervision du client.


S’adapter à un monde qui change

« Mais pour cela, il faut que les enregistreurs puissent communiquer », comme le souligne un participant sur le forum d’échanges techniques FluksAqua.
Les enregistreurs d’Ijinus sont disponibles avec ou sans modem intégré, permettant la télémétrie des données par de multiples protocoles de communication, au choix, GSM, GPRS (2G, 3G) et Sigfox vers des plateformes web ou superviseurs.

En attendant l’eSIM, chaque logger dispose d’une carte Sim, souvent muti-opérateurs, fournie par les fabricants, et changeable plus ou moins facilement par l’utilisateur. Celles d’Hydreka peuvent se connecter au réseau même si le signal est très faible. « À la frontière suisse, au fond d’un trou de 15 mètres, les téléphones ne passent pas car le CSQ, qui mesure le rapport signal sur bruit, n’est que de 3 au lieu des 9 nécessaires, explique Michaël Crépin, responsable développement et innovation chez Hydreka. Mais notre modem parvient à se connecter et envoyer les données dès qu’une ouverture rapide se présente ». Les fabricants savent s’adapter aux contraintes particulières, notamment aux signaux faibles. LACROIX Sofrel propose depuis 2017 une antenne Flex offrant le choix d’utiliser l’antenne interne de l’appareil ou, en cas de signal faible, de disposer une antenne à l’extérieur du regard, « une possibilité appréciable lorsqu'il faut faire face à des problèmes de couverture réseau », comme le précise un intervenant sur le forum d'échanges techniques FluksAqua. De plus, un nouveau modem complète le dispositif permettant aujourd’hui de communiquer en 2G ou en 3G selon la couverture GSM locale.

Complétant la série des enregistreurs autonomes MAC, Paratronic a présenté à Pollutec 2018 son nouveau Data Logger « LHC » décliné en plusieurs versions, communicantes ou non.

La communication de base s’effectue par GPRS ou SMS. « Le Xilog+ dispose d’un modem GSM-GPRS intégré quadri bande 850/900/1800/1900 MHz, alimenté par la batterie interne de l’enregistreur et surtout une antenne à très fort gain, indique Bruno Guigue, chez Primayer. Mais il peut aussi avoir une version 3G, qui peut naturellement communiquer en GPRS quand le signal est faible ».

Facile à installer, le Smartlog d’Aqualabo est un datalogger à bascule automatique GPRS/SMS destiné à la récupération et l'envoi d'informations dans des ouvrages dépourvus d'énergie : déversoirs d'orage, sectorisation, cuves de stockage, etc. 

Cette 3G est aujourd’hui la norme dominante. Car il faut s’adapter au monde qui change. Et être encore présent sur le marché américain où ont été arrêtées toutes liaisons en 2G. Mais l’avenir, que les fabricants étudient déjà, est l’IoT (Internet of Things ou objets connectés). Ce n’est que le début et la norme n’est pas encore en place. Les protocoles de communication français LoRa ou Sigfox consomment très peu mais s’appuient sur de nouveaux réseaux, alors que LTE-M et le Narrow-Band-IoT (NB-IoT) sont des technologies radio qui utilise les réseaux existants. Attention donc à ne pas recréer un nouveau minitel, avertissent plusieurs interlocuteurs. Surtout que les Américains vont tous vers le LTE-M ou le NB-IoT et que la Chine a annoncé sa volonté politique de déployer le NB-IoT au niveau national pour multiplier la production des objets compatibles.

La sonde Sambat de nke Instrumentation peut être connectée, via GPRS ou Modbus, à tous les systèmes de transmission de données. Associée à la plateforme Webdata, elle constitue un outil pertinent pour alerter les opérateurs de tous les évènements susceptibles d’affecter la surveillance et le contrôle de la qualité de l’eau.

L’utilisation d’objets communicants comme les dataloggers exige une sécurité irréprochable. Sécurité de fonctionnement d’abord, puisque dans le secteur de l’eau les appareils sont parfois soumis à de très fortes contraintes.

Tous les fabricants garantissent une protection IP68. Mais c’est surtout la sécurité informatique qui inquiète les utilisateurs.
Chez Hydreka, elle est double : avec un code de cryptage pour la connexion (elle est bloquée si l’utilisateur n’a pas de licence du logiciel Winfluid). Et un protocole FTPS pour les communications. Ijinus accompagne aussi sa mesure de son évolution de la gamme V3 d’une signature cryptée.

L’autonomie : un sujet crucial

L’autonomie de ces appareils varie est fonction de nombreux paramètres. Elle dépend des conditions de température du milieu dans lequel ils évoluent, de l’utilisation qui en est faite, notamment des fréquences d’acquisition et de transmission et de la façon dont ils gèrent l’énergie disponible. Bien que certains loggers, tels le Xilog+, puissent être alimentés par le réseau électrique ou par panneaux solaires, le propre des enregistreurs autonomes est d’être… autonomes. Hormis certains comme Paratronic ou Sensus qui utilisent des piles LR6 ou LR20 dont le remplacement est facilité par l’accès extérieur, la plupart des loggers sont aujourd’hui équipés de batteries lithium qui peuvent fonctionner jusqu’à 12 ans selon l’utilisation (alimentation de capteurs, rythme de prise de données de 0,1 sec à 24 heures, rythme de transmission des données).

« Chez Ijinus, nous avons testé 14 marques, note Olivier le Strat. Seules 3 sont efficaces. Grâce à une gestion inertielle, nos enregistreurs de surverse autonomes et communicants fonctionnent pendant 9 à 10 ans avec des mesures toutes les 30 secondes ». Avec la faible consommation en veille (40 µA) de son DTU 2, Hydreka le garantit 5 ans et 10 ans avec une double batterie pour la gamme Xilog+ de Primayer.

Les enregistreurs transmetteurs OMC-043 commercialisés par Anhydre sont de petits boîtiers autonomes disposant d'entrées analogiques et numériques pour des capteurs et/ou une caméra. Ils forment ainsi de petits systèmes autonomes déployables sur de nombreuses applications. La transmission GSM/GPRS assure le transfert automatique des données vers l'utilisateur.

« Comme les loggers sont généralement installés en sous-sol où la température est constante à 15 °C, les batteries tiennent au minimum 5 ans avec des prises de données toutes les 5 minutes et des transmissions 2 fois par jour », assure Michaël Crépin, d’Hydreka.

Reste le nerf de la guerre, le prix. Pour la plupart, on note une tendance à la baisse ou la constance.

Certains fabricants préfèrent annoncer un prix à la baisse en conservant un prix de base auquel on peut ajouter des options, alors que d’autres ont inclus, à prix constant, des possibilités supplémentaires autrefois proposées en option. Mais là encore, les évolutions sont constantes.