Le data logger ou enregistreur autonome a pour finalité l'acquisition de données d'un ou de plusieurs capteurs, le stockage, le conditionnement et le formatage avant de les restituer pour un traitement plus approfondi. Ces appareils sont aujourd'hui de plus en plus utilisés dans le domaine de l'eau où ils facilitent la surveillance des réseaux, détectent les événements et les anomalies de fonctionnement. Ce marché, en pleine évolution, profite aujourd'hui des avancées des TIC et de l'informatique embarquée.
Suivi de pluviométrie, événements de surverse, temps de fonctionnement de pompes, mesure de pression, surveillance acoustique des réseaux... Toutes ces applications nécessitent des mesures et une acquisition de l'information sur une très longue durée. Il n’est pas question de laisser une équipe technique sur le terrain pour réaliser les mesures. Les systèmes d’acquisition sont donc là pour recueillir in situ les données issues des capteurs de terrain. Ces appareils qui s'installent au plus près des équipements dont on souhaite mémoriser les données reçoivent les signaux de mesure, ils les conditionnent, les mémorisent avant de restituer ces informations soit par télétransmission ou tout simplement in situ lors d’une tournée des techniciens d'intervention. Il ne reste plus alors qu’à exploiter ces informations pour en tirer un historique et analyser les événements qui se sont produits pendant la période de surveillance.
Dans le secteur de l'eau, ces systèmes d'acquisition de données, appelés encore “data logger”, doivent répondre à plusieurs critères propres à ce milieu. Installés de façon ponctuelle ou permanente dans un milieu difficile (par exemple sur réseaux d’eau potable, sur un déversoir d’orage, en bord de bassin ou même en pleine nature), ces systèmes doivent être robustes et supporter les rudes conditions de travail en extérieur (grande variation de température possible) et fonctionner dans un milieu qui peut être très humide, très chaud ou très sec. Souvent implantés sur des sites isolés, sans possibilité d’alimentation énergétique, ils doivent être autonomes tant dans leur
Le fonctionnement – il n'y a pas de technicien à proximité – qu'en besoins en énergie. Leur capacité de stockage doit également être importante. C'est d’elle que dépend la fréquence de la tournée de l'opérateur chargé de relever les données sur un PC portable via liaison physique (câble), Bluetooth ou infrarouge par exemple, lorsqu’il n'est pas possible de les envoyer via liaison RTC (réseau téléphonique commuté), GSM ou satellite.
Le choix de l'appareil est donc dicté par le besoin. Besoin qui doit être correctement défini avant de se lancer dans l’acquisition d'un équipement. L’exercice des questions/réponses est en cela une excellente façon de définir son besoin. Quelle est la nature des données à acquérir ? Proviennent-elles d’un ou de plusieurs capteurs ? Quelle est la fréquence d’acquisition de chaque capteur ? Doit-on réaliser des calculs locaux ? Combien de mesures doit-on mémoriser ? Comment va-t-on restituer les mesures ? Où installe-t-on l’appareil ? Dispose-t-on d'une alimentation électrique ? Autant de questions qui devront trouver leurs réponses avant tout choix de matériel.
Parmi les dernières avancées observées sur les loggers, l'intégration du protocole SDI-12 permet de multiplexer plusieurs capteurs simplifiant ainsi le transfert des données du capteur vers l'enregistreur.
L’arrivée du protocole SDI-12
Conçue pour les capteurs d’acquisition de données environnementales (ADE), SDI-12 est une norme de protocole de communication qui fournit les moyens de transférer à la vitesse de 1 200 bauds les mesures prises par un capteur intelligent vers un enregistreur de données.
Le capteur intelligent prend la mesure et son microprocesseur assure un premier traitement de l'information et convertit cette information dans l’unité la plus appropriée pour l’application. Il utilise ensuite le protocole SDI-12 pour transférer ces données vers l’enregistreur. L’utilisation de capteurs à microprocesseur permet de réaliser au niveau du point de mesure des tâches complexes comme le traitement du signal par des algorithmes de calibration ou la réalisation de calculs internes au capteur.
Cette norme est surtout utilisée sur les équipements de terrain, alimentés par batterie et disposant d'un modem GSM intégré.
minimum de courant. Autre avantage, elle permet de multiplexer le signal provenant de plusieurs capteurs, ce qui permet de transférer les données sur un seul câble vers l'enregistreur. En règle générale, le bus SDI-12 permet de raccorder jusqu’à dix capteurs, mais plusieurs industriels ont renforcé cette capacité ; Distec, sur son Isodaq XT, annonce pouvoir connecter 20 voies maximum.
« Cette interface entre le capteur numérique intelligent et l'enregistreur autonome présente un certain nombre d’avantages pour les mesures en environnement » souligne-t-on sur le site du consortium SDI-12 (www.sdi-12.org). Il devient par exemple possible d’échanger le capteur sans reprogrammer l’enregistreur, l’alimentation des capteurs étant réalisée par l’interface.
Cette norme est déjà intégrée dans quelques équipements présents sur le marché français comme le Logtek de Neotek (voir encadré), le DuoSens d’OTT, le Solophone d'Alcyr et dans l’Isodaq XT de Distec, Data Taker de Dimelco ou encore le Data logger Iris 320 de Global Water Instrumentation représenté en France par Équipements Scientifiques et Iris Instruments. Un certain nombre de capteurs sont déjà équipés d'une sortie SDI-12 : chez OTT avec plusieurs gammes de capteurs (codeur limnimétrique SE 200, capteur de pression PS1, capteur bulle à bulle CBS, radar RLS et les sondes multiparamètres), chez Ponsel Neotek (sonde Aquaclip 100, sonde MES-température Acteon 2060), chez Vaisala (capteur de vent à ultrasons Windcap WS425), chez USI Environmental (sondes multiparamètres YSI 600XL & 600XLM) ou Isco Water Monitoring Product… Pour les autres, on pourra mettre en œuvre une interface entre le système d’acquisition dès lors qu’ils ont une connexion RS-232. Des entreprises comme Rickly Hydrological Company et Waterlog commercialisent toutes deux le module Side Kick H-419 ou Adcon Telemetry qui propose l’adaptateur SDI-12 A506 par exemple.
Des systèmes dédiés à l'environnement
Avec Alphée 2012, Hydrologic propose une centrale configurable à basse consommation possédant 12 entrées (8 mesures et 4 entrées tout-ou-rien (TOR) et 4 sorties (2 RS 232 et 2 TOR). L'intervalle entre chaque mesure est réglable dans une plage s’étendant de 5
Hydreka, pour sa part, conçoit et commercialise toute une gamme d’enregistreurs couvrant toutes les applications et les besoins, de l’exploitation au diagnostic, pour l’ensemble du cycle de l’eau (eau potable, assainissement, eau de surface…). La gamme des enregistreurs est très étendue mais ils ont tous en commun une autonomie de plus de 5 ans, une étanchéité IP68, une capacité mémoire de 48 720 à 65 636 données par voie, la gestion par un logiciel commun Winfluid développé par Hydreka. Ainsi, la différence entre les enregistreurs se fait sur le nombre de voies d’entrée et le type (analogique, digitale), les voies de sortie, la compatibilité avec des supervisions, le mode de relève des données (local, RTC, GSM Data, SMS, Radio…). Par exemple, le Vista + possède jusqu’à 2 voies d’entrée avec un écran LCD et capteur de pression interne ; l’Octopus C possède jusqu’à 3 voies d’entrée et 2 voies de sortie et est disponible en GSM Data, seul enregistreur avec une sortie permettant d’asservir un préleveur à un débit, par exemple. Le Multilog possède jusqu’à 4 voies d’entrée et est disponible en GSM Data ; le Multilog Lite a jusqu’à 2 entrées et est disponible en mode SMS.
D’autres loggers de même famille sont disponibles comme le LX, en cours de lancement.
D’autres applications utilisent des loggers comme l’enregistreur Coup de Bélier pour les réseaux d’eau potable (20 enregistrements à la seconde), le Tinytag pour l’enregistrement de température et d’hydrométrie ; l’Odalog, enregistreur de gaz H2S ; Permalog+, enregistreur de bruit pour prélocaliser les fuites sur les réseaux d’eau potable.
Primayer UK est concepteur et fabricant et a débuté son activité en 1996 avec une gamme de data loggers qui a largement évolué.
Étanche IP68, le PrimeLog assure en toute autonomie sur 1 à 4 voies.
Ce constructeur commercialise également un enregistreur de données autonome doté d'un système de communication par SMS via le réseau radio cellulaire GSM et un appareil dérivé permettant la relève de compteur (index et débit) toujours par SMS. Disponible en une, deux ou quatre voies, cet appareil permet d’obtenir des données de débits, de pression, niveau, chlore, turbidité, pH… D'une autonomie de 5 ans, il est classé IP 68 et assure une acquisition cyclique à un intervalle de 15 minutes avec une mise à jour quotidienne.
La gamme de produits Métrolog de Technolog a été conçue pour la surveillance des débits et pressions du réseau de distribution d'eau. Robustes et étanches IP 68, ces appareils sont dotés d'un afficheur 8 caractères et disposent de plus de 5 ans d'autonomie par pile interne. Ils sont compatibles avec les équipements de communications distantes Technolog et les logiciels Technolog sur PC et Workabout de Psion.
Quant à MADD Technologies, sa station hydrologique Multimadd data logger assure l'acquisition sur quatre à seize canaux et stocke dans sa mémoire de 16 000 à 260 000 mesures selon la capacité mémoire de l’équipement.
Il y a aussi possibilité de mettre en œuvre des enregistreurs sans papier dans les locaux abrités des intempéries comme le Memograph M d’Endress+Hauser qui permet de stocker, de visualiser et de communiquer les paramètres enregistrés. Développé pour l'acquisition de données sur process, l'appareil est doté de fonctions mathématiques et logiques, ce qui permet une exploitation automatique des signaux.
Les systèmes de télégestion sont eux aussi capables d'acquérir localement les mesures, d’enregistrer les données avant de les transmettre sur un PC distant pour une consultation sous forme de journaux, d'états ou de graphiques. Ainsi, par exemple, Twiny de WIT assure non seulement l'acquisition et le stockage des données issues de capteurs, de compteurs ou autres périphériques sur le site, mais permet aussi de bénéficier de fonctions de télégestion supplémentaires (traitement et traçabilité des données, envoi d'alarme par SMS, télécommande de site à site…). Jusqu’à 245 000 pas de mesures horodatées et 300 événements peuvent être sauvegardés en local. Alimenté par pile interne ou en 12 V/24 V continu, étanche IP 67 et disposant d'un modem GSM intégré, cet équipement gère son autonomie en temps réel et intègre une gestion de l’écoute GSM par niveau de crise, ce qui permet d’activer la communication seulement en cas de nécessité.
À titre d’exemple, l’autonomie pour un TwinY-Cube 6240, avec alimentation interne, pour 4 entrées analogiques faisant 1 mesure toutes les 30 s, 1 entrée de comptage rapide avec 1 impulsion toutes les 30 s, 6 ressources de traitement et 6 traces, réalisant une période d’écoute et une télétransmission chaque jour, est estimée à 2 ans.
Quoi qu'il en soit, l'automate calcule son autonomie restante en temps réel et peut envoyer un SMS d'alerte pile basse, lorsque le remplacement de l’alimentation est nécessaire, évitant tout risque d’arrêt du système.
