Dataloggers : un spectre d'applications de plus en plus large

LES ENREGISTREURS AUTONOMES

Grâce aux progrès réalisés par les technologies de l'information et de la communication, il est possible aujourd'hui, et de moins en moins coûteux, de réaliser toutes sortes de mesures automatiquement, de les stocker et de les transmettre. Les capteurs sont de plus en plus sophistiqués, multipliant des variables qu'ils peuvent mesurer dans des conditions toujours plus difficiles et les enregistreurs associés diminuent en taille et augmentent leur autonomie en s’appuyant sur les avan-

Avancées réalisées dans le domaine des batteries mais également en optimisant leur fonctionnement (circuits et logiciels). Les progrès en communication permettent la transmission des données en temps réel vers un serveur. Du coup, les enregistreurs autonomes qui étaient jusque récemment utilisés pour faire automatiquement les relevés que l'on faisait à la main sont aussi sollicités pour la gestion patrimoniale des réseaux et diversifient leurs domaines d'application.

Détecter les fuites et surveiller les réseaux

La première application de ces équipements dans le domaine de l'eau concerne la détection de fuite sur les réseaux. Le MEDDE estime en effet qu'un litre d’eau sur quatre transportés est perdu dans les canalisations à cause des fuites. L'enjeu est donc de taille ! Les industriels du domaine de l'eau comme Hydreka, Perax, Lacroix Sofrel, Sewerin, SebaKMT, Wit, Ijinus, Paratronic, NKE Instrumentation, Keller Druck, WTW ou Primayer, se sont investis sur cette problématique, alliant des capteurs de fuite (pression ou acoustique) à des enregistreurs autonomes permettant de surveiller en continu le réseau ou d’envoyer des alertes en cas de fuite avérée.

Hydreka a fait évoluer sa gamme d'enregistreurs « Octopus LX » pour l'associer à sa sonde US « SonicSens » et en le pilotant par son détecteur de surverse. Son autonomie est de 5 ans pour l’Octopus LX-S et également de 5 ans pour sa sonde US SonicSens à raison d'une mesure toutes les 5 minutes. Entièrement étanche sous 4 mètres d'eau, l’ensemble peut reporter quotidiennement les données recueillies par SMS ou FTP via GPRS.

Annoncé à Pollutec l'année dernière, l'enregistreur de la nouvelle gamme Smartlog de Perax sera commercialisé d'ici la fin de l'année. Il se distingue par son faible encombrement et son mode de communication mixte GPRS/SMS. Il est conçu pour la télérelève de sondes de pression et de compteurs d’eau dans une démarche de sectorisation pour détection de fuites. « Nous avons introduit le GPRS dans ce produit car c'est un mode de transmission très demandé pour son faible coût et sa sûreté de transmission, souligne Alain Cruzalébes de Perax. Mais nous avons conservé la possibilité de communiquer par SMS afin de pouvoir se connecter dans des endroits ne bénéficiant pas d'une couverture réseau suffisante. Le Smartlog est le seul, à ma connaissance, à offrir la possibilité de basculement automatique en SMS si la qualité du réseau chute ».

Spécialiste en électronique avant tout, Lacroix Sofrel a misé de son côté sur son expertise en système embarqué pour réduire la consommation des enregistreurs de sa gamme LS/LT et augmenter ainsi leur autonomie. Il a aussi conçu une antenne radio particulièrement performante qui participe au succès rencontré par l'appareil. Cette antenne conserve une qualité d’émission et de réception même dans des situations défavorables, par exemple sous terre, ce qui permet au datalogger de transmettre ses données (volumes, pression, débit) vers le poste de centralisation par GPRS en toutes circonstances. La nouveauté ? « Nous avons fait évoluer ce produit pour être en mesure de surveiller les déversoirs d’orage, explique Benoit Quinquenel chez Lacroix Sofrel. Sa mémoire interne a été renforcée et son soft modifié pour pouvoir interfacer le système d’archivage et le capteur CSV et faire de la détection de surverse ». Surveiller les déversoirs d’orage et les débits alimentant les stations d’épuration revêt en effet une préoccupation croissante au regard de l’augmentation des surfaces imperméables et de la pollu-

…tion éventuelle des eaux de ruissellement.

Dernier né de la gamme, Sofrel LT-US reprend les principales caractéristiques de Sofrel LS, le datalogger GSM/GPRS dédié à la sectorisation des réseaux d'eau. Installé dans des regards enterrés parfois inondés, sans alimentation électrique, Sofrel LT-US s’affranchit de toutes ces contraintes grâce à son boîtier et sa cellule ultrasons étanches IP68 (certifiés 100 jours sous 1 m d'eau), sa pile interne longue durée (jusqu’à 8 ans d’autonomie), son antenne GSM/GPRS intégrée, spécialement étudiée pour un usage souterrain.

De son côté, Paratronic s’apprête à commercialiser au 1ᵉʳ janvier 2014 un nouveau capteur/enregistreur dédié à la surveillance des déversoirs d’orages. En effet, le Radius est un capteur ultrasonique autonome réalisant la mesure et l'enregistrement du niveau, le comptage du nombre de surverses et qui réalise le calcul du débit et du volume (sur la base d’une courbe 32 points). Les mesures enregistrées par le Radius (capacité mémoire de 54 000 mesures) sont consultables et déchargeables sur PC par un câble USB. Pour les sites difficilement accessibles ou nécessitant un suivi en temps réel, il est possible de connecter sur le Radius une antenne radio (portée jusqu’à 1 km) permettant de collecter en temps réel les mesures sur un automate ou une télégestion préexistante sur le réseau. L’autonomie du Radius est de 5 ans sur la base d'une mesure et d’une transmission radio toutes les deux minutes.

Le P16XT SMS est un des enregistreurs les plus anciens chez Perax mais les évolutions régulières de ce produit haut de gamme, disponibles gratuitement sur un forum, en font un incontournable. « Grâce à une table d’interpolation de 30 points, il est en effet possible de qualifier la forme du canal et de calculer très précisément les volumes d'eau déversés et les débits, explique Alain Cruzalébes. C'est plus souple et l'on peut effectuer des prélèvements automatiques réellement proportionnels, par exemple tous les 10 m³ d'eau passés, pour surveiller la qualité des eaux rejetées ». Les dernières évolutions en date concernent l'ajout de fonctions de chronomètre, de détection d’ouverture/fermeture de trappe d’eau avec horodatage et émission d’alarme.

Côté assainissement, OTT propose le débitmètre Hach FL900 associé à différents types de capteurs hauteur/vitesse, pour la mesure des débits en entrée et sortie des stations d’épuration ainsi que les débits transitant par les collecteurs d'eau usées ou pluviales afin de déterminer le risque de saturation ou bien dimensionner les canalisations dans des projets de modernisation.

Vega, de son côté, ne propose pas, dans son panel de produits, de dataloggers externes à ses capteurs. En tant que spécialiste de la mesure, Vega a plutôt choisi d’intégrer des espaces de stockages de plus en plus importants directement dans ses capteurs, mais aussi de réduire leur consommation pour les interfacer avec la plupart des dataloggers du marché comme le LT 42 de Sofrel, le Xilog de Primayer ou le P16XT de Perax par exemple. Les capteurs radars tels que le Vegapuls WL 61 ou les capteurs de pression Vegabar peuvent stocker jusqu’à 100 000 valeurs de mesures, mais aussi des évé-

Événements dédiés à la surveillance du fonctionnement des capteurs.

Une valeur de mesure n'est en effet valable que si le capteur est en bon état de fonctionnement... D’autre part, certains des capteurs Vega peuvent aussi être équipés d’une carte SIM pour les rendre communicants en l’absence de liaisons filaires sur place. C’est le cas des radars de la gamme Vegapuls et Vegaflex et des capteurs de pression de la gamme Vegabar. En complément, VEGA propose également pour la surveillance des niveaux et températures dans le milieu naturel un capteur hydrostatique intégrant une sonde PT100, permettant mesurer la température de l’eau et donner ainsi un premier indice quant à une pollution possible d’une rivière ou d’un cours d’eau.

PLM Equipements

Surveiller la ressource en eau

Les collectivités doivent également surveiller régulièrement la qualité et le niveau des ressources elles-mêmes (nappes phréatiques, rivières, plans d’eau, eaux souterraines, ...) afin de piloter plus finement l'utilisation de cette eau. Là encore des fabricants comme Xylem, OTT, Hydreka, Hitec, Distec ou SDEC ont développé des solutions destinées à surveiller la quantité ou la qualité des ressources. Xylem propose par exemple une famille de dataloggers de mesure de niveau, piezo ou US parmi lesquelles le Chatter®, un système fonctionnant en autonomie (durée des batteries 5 ans) avec un transfert des données via le réseau GSM, particulièrement adapté pour les forages ou les sites isolés, ou encore le Shuttle®, un système de mesure à ultrasons.

Une autre application du débitmètre Hach-Flow proposé par OTT concerne en effet la mesure des quantités d’eau utilisées, par exemple, par les agriculteurs, afin que les syndicats de rivière puissent facturer ces prélèvements. Ce fabricant a également conçu une sonde multiparamètres Hydrolab MS5/DS5 qui permet de mesurer les paramètres physico-chimiques de l'eau et d'envoyer des alarmes par SMS au personnel d’astreinte afin de stopper rapidement le prélèvement d’eau dans une rivière en cas de turbidité ou de pollution. « La détection de polluants peut aussi être couplée à un préleveur d’échantillon, souligne François Laurent, gérant d’OTT France. Déclenché lors de la détection d’une pollution, il permet d’effectuer des analyses plus fines en laboratoire ou de conserver une preuve en cas de démarche juridique ».

Cette sonde est également utilisée pour la surveillance des eaux de baignade car elle peut mesurer la présence de chlorophylle A (indicateur de pollutions) et de cyanobactéries (qui libèrent des substances toxiques). Le constructeur a aussi amélioré ses dispositifs de surveillance de la ressource en développant des versions de OrpheusMini et de CTD avec télétransmission : Ecolog500 mesure la température et le niveau de la réserve en eau, et Ecolog800 mesure de surcroît la conductivité pour surveiller l’intrusion de polluants dans la ressource ou détecter les biseaux d’eau salée dans les nappes phréatiques en zone côtière et pouvoir définir ainsi à quelle profondeur pomper.

Octopus LX, le dernier né d’Hydreka, est aussi un matériel polyvalent : utilisé en sectorisation, il peut mesurer et enregistrer le niveau et la pression des nappes phréatiques et renvoyer les données quotidiennement par SMS et/ou GPRS.

La télémétrie permet par ailleurs de surveiller la ressource en eau sur de vastes espaces, au niveau du bassin-versant, de la communauté de communes ou de la région. Néanmoins, l'investissement nécessaire pour un tel équipement reste conséquent avec l'achat d'un modem et d’une carte SIM pour chaque point de mesure. Les progrès en réseau de capteurs pourraient changer la donne, tout du moins, pour le moment, lorsqu’il s’agit de couvrir des zones restreintes. C’est le marché visé par le nouveau modèle de SDEC et son partenaire Schlumberger Water Services, le DiverGate S, qui utilise des systèmes de concentration pour regrouper localement par radio les quatre à cinq forages les plus proches sur un seul modem placé au centre, réduisant d’autant les investissements nécessaires. « La tête de forage contient un émetteur radio qui se réveille toutes les 30 secondes pour économiser l’énergie, précise Raphaël Peno-Mazzarino de SDEC. Il suffit au concentrateur d’interroger autour de lui pendant plus de 30 secondes pour que le contact s’établisse avec ces émetteurs et engage le transfert des données. C'est l’équi-

Prosensor propose un équipement idéal pour surveiller un site de dépollution ou pour vérifier, sur une zone de chantier comme la ligne TGV entre Tours et Bordeaux, que la nappe phréatique est bien rabattue. L'enregistreur autonome se prolonge aujourd’hui dans des services de gestion de données mais aussi de validation de données lorsqu’il s'agit d’alimenter la base de données nationale sur les eaux souterraines par exemple. « Il est nécessaire de vérifier qu’il n’y a pas de variations brutales dans les données, que les séries se raboutent bien et qu’il n’y a pas de dérives par rapport aux mesures manuelles, poursuit Raphaël Peno-Mazzarino. Cela permet d’identifier des problèmes de matériels et d’éliminer les données non fiables. »

La solution compacte Adcon, développée par une société autrichienne rachetée par OTT il y a deux ans, repose sur le même principe de maillage du territoire : les stations de mesure communiquent entre elles et avec un superviseur par liaison radio courte ou longue distance. Dans ce dernier cas, la portée va jusqu’à 20 km en zone dégagée, avec une consommation minime satisfaite par un panneau solaire de 4 watts (14 × 14 cm). Les données sont accessibles par Internet, que le réseau soit constitué de stations radio, GPRS, ou que ce soit un réseau mixte.

Surveiller l’environnement et les écosystèmes

Les dataloggers sont aussi des équipements indispensables pour le suivi des écosystèmes et, en particulier, leur évolution dans le cadre des changements climatiques. Les équipements développés par l’américain Onset et distribués en France par Prosensor sont particulièrement étudiés dans cet objectif : étanchéité, résistance aux températures extrêmes (-40 °C à 125 °C) et aux grandes profondeurs (jusqu’à 11 000 m), possibilité de faire les relevés dans l’eau par navette étanche et communication par leds sont quelques-unes des caractéristiques qui intéressent les chercheurs, principaux utilisateurs, pour l'instant, de ces dispositifs.

« Le produit le plus récent, sorti en juillet dernier, l'U24-002-C, permet de mesurer la température et la salinité dans les baies d'eau salée et les estuaires, explique Agnès Decreux, responsable produits de Prosensor. Nous avons aussi de petits produits, les gammes HOBO Pendant (UA) et UTBI, qui sont peu coûteux et peuvent être utilisés en nombre, par exemple pour suivre l’impact de la température sur la santé des lacs et des rivières, aussi bien que pour suivre des espèces en les installant sur le dos de l’animal afin de déterminer les caractéristiques des eaux dans lesquelles il évolue. »