La télégestion des réseaux d'eau et d'assainissement

S'appuyant sur son expérience acquise dans les domaines de l'eau, mais également des processus industriels, des transports, du bâtiment..., la société Napac expose ici son point de vue.

Depuis une dizaine d'années les systèmes de télégestion se sont imposés dans différents domaines d'activité concernés par l'exploitation d'équipements techniques (chauffage et climatisation d'immeubles, contrôle de procédés industriels, conduite de réseaux). Partout où sont recherchées sécurité de fonctionnement, qualité et rapidité de service, économies d'exploitation, ils deviennent les outils précieux et souvent indispensables de techniciens de maintenance et de gestionnaires de plus en plus nombreux.

Pourtant, sans doute parce qu'ils sont parvenus depuis peu à une maturité technologique satisfaisante et à une bonne adéquation aux besoins du terrain, ces systèmes ne sont pas toujours bien connus des utilisateurs potentiels.

La diversité et l'évolution permanente des matériels existants ne facilitent pas par ailleurs le choix d'un équipement destiné à un service d'hydraulique ou à un industriel confronté à un besoin particulier : production ou distribution d'eau potable, assainissement, irrigation, traitement d'eaux industrielles...

Qu'apporte réellement aujourd'hui la télégestion à la conduite d'un réseau d'eau ? Quelles sont les qualités requises pour les produits à mettre en œuvre ? Comment conduire et réussir une opération de télégestion ? De tels problèmes se posent dans chaque cas particulier ; ils sont examinés ci-après.

Les techniques de télégestion

Les systèmes de télégestion ont pour vocation d'assurer le contrôle continu et automatisé du fonctionnement des installations ainsi que la transmission à distance des résultats de ce contrôle vers les opérateurs ayant en charge la gestion technique et/ou économique de ces installations.

Sous le terme générique de télégestion, sont réunies les fonctions de télésurveillance, téléalarme, télémesure, télécomptage, télécommande et téléréglage ; selon le type, la taille, la complexité des installations et selon les exigences du gestionnaire, chaque application de télégestion met ou non en œuvre ces différentes fonctions.

La conception d'un système de télégestion fait appel à différentes techniques issues du contrôle industriel, de l'informatique et des télécommunications :

Métrologie

Le contrôle d'une installation technique reposant sur la mesure de ses paramètres physiques de fonctionnement (états, pressions, niveaux, débits, volumes), le poste local (ou satellite de télégestion) se doit d'être avant tout une centrale de mesures fiable et précise.

Automatismes

Le satellite de télégestion se voit souvent confier la mise en œuvre d'automatismes simples, tels que l'asservissement d'une station de pompage au niveau d'un réservoir ; à partir d'un certain niveau de complexité il doit gérer ces automatismes au travers d'automates programmables ou de régulateurs spécialisés.

Traitement de l'information

Au niveau aussi bien du satellite de terrain que du poste central d'exploitation, le système de télégestion doit être capable de traiter et de mettre en forme les données brutes de mesures pour en déduire des informations synthétiques et claires, directement exploitables par les opérateurs : analyses, détection de défauts de fonctionnement, calcul de ratios et de bilans de fonctionnement... Il doit également assurer l'archivage des données brutes et des résultats des traitements dans des fichiers historiques.

Communications industrielles

Les systèmes de télégestion mettent en œuvre les techniques de communications industrielles pour assurer les échanges d'informations :

• • entre les satellites et le poste central,
• • entre satellites lorsque les configurations géographiques le nécessitent,
• • entre les satellites et des automates ou régulateurs, ou tous systèmes de contrôle "communicants" (GTC, analyseurs, compteurs).

Au niveau physique, ces communications utilisent différents supports de transport : bus de terrain, réseau téléphonique, ligne spécialisée, ondes hertziennes.

Au niveau logique, la compatibilité entre les différents "partenaires" est assurée par l'intégration de "protocoles" de dialogue communs.

Télématique

Par l'utilisation privilégiée du réseau téléphonique public (RTC) les systèmes de télégestion ont constitué les premières applications de télématique industrielle. En France le développement de ces systèmes a largement bénéficié de la dynamique entraînée par l'apparition du Minitel et d'autres nouveaux produits de télécommunications tels que les radiomessageries (Alphapage, Opérator).

Architecture et fonctionnement d'un réseau télégéré

La figure 1 représente schématiquement un exemple d'architecture d'un réseau télégéré.

Les composants d'un réseau télégéré

Satellites : aussi appelés postes locaux ou transmetteurs, ce sont les matériels de terrain qui assurent le contrôle local des équipements, soit directement via leurs propres cartes d'entrées/sorties, soit au travers de matériels tiers communicants (automates, régulateurs) ; ils sont raccordés aux capteurs et actionneurs de contrôle-commande.

Poste central : installé généralement dans les bureaux du gestionnaire, il assure la supervision de tous les satellites du réseau et permet une gestion centralisée des informations ; sur certaines opérations, en particulier lorsque la gestion du réseau concerne plusieurs intervenants (collectivité locale et exploitant privé...), il peut être nécessaire de mettre en œuvre plusieurs postes centraux ou un poste principal et des postes secondaires.

Périphériques de télécommunication : de type Minitel, Eurosignal, Alphapage, Opérator..., ils permettent la communication distante entre les opérateurs et le système de télégestion (poste central et satellites).

Supports de communication

Liaisons à courte distance (jusqu'à 2 km environ) : pour les liaisons à courte distance, particulièrement celles existant entre un satellite principal et des satellites secondaires et/ou des matériels tiers, le principal support de communication utilisé est une liaison filaire du type liaison série informatique ou bus de terrain.

Liaisons à longue distance : pour les liaisons longue distance, particulièrement entre le poste central et les satellites, le principal support de communication utilisé est le réseau téléphonique commuté (RTC) ; cependant dans les pays sous-équipés en réseaux de télécommunications, les liaisons hertziennes peuvent devenir majoritaires. En France, les liaisons hertziennes sont généralement utilisées pour réaliser des communications avec des sites isolés. Les lignes spécialisées, privées ou louées, sont généralement utilisées lorsqu'il est nécessaire de disposer d'une liaison permanente.

Les communications avec les récepteurs du type Eurosignal, Alphapage... ou avec des radiotéléphones utilisent le réseau téléphonique relayé par des réseaux hertziens.

Fonctionnement

Le principe général de fonctionnement d'un réseau télégéré est le suivant :

• - les satellites exécutent les tâches de contrôle local (mesure, comptage, commande) et, de manière plus ou moins élaborée selon leur niveau de performances, effectuent le traitement et l'archivage des informations ; sur détection de défauts de fonctionnement ils alertent les opérateurs concernés, directement ou via le poste central;

- le poste central exécute les tâches de supervision du réseau : surveillance du bon fonctionnement des satellites et des liaisons de communication, envoi d'ordres de commande-réglage ou de dérogations vers les satellites, etc. Il récupère, archive et traite les historiques de fonctionnement mémorisés par les satellites et assure la mise en forme des informations pour consultation par les opérateurs (graphiques, tableaux, journaux ...). Sur réception d'une alarme en provenance d'un satellite, il analyse la nature et la criticité du défaut et déclenche les actions appropriées, en particulier l'alerte éventuelle d'un technicien selon un calendrier d'astreinte prédéfini ;

- les opérateurs interviennent sur le poste central ou au niveau d'un satellite du réseau pour effectuer les tâches d'exploitation courante ou exceptionnelle :

• acquittement des alarmes, • consultation des informations instantanées et des historiques de fonctionnement, • passage d'ordres de commande ou de réglage, • modification de paramètres de fonctionnement, etc...

Ces interventions peuvent se faire sur site ou à distance. Sur site, le terminal utilisé pour les communications avec les satellites est en général un simple Minitel ; à distance, ces communications peuvent être réalisées à partir du poste central (figures 2 et 3) ou d'un Minitel (figure 4).

L'apport de la télégestion

Assurant la surveillance et la commande permanentes et automatiques des différents points de leurs réseaux, la télégestion apporte aux gestionnaires de nombreux avantages :

Continuité et qualité de service, par la connaissance instantanée de tout incident (défaut pompe, fuite, chute de niveau, manque de débit, accroissement du taux de pollution), souvent avant même que cet incident n'ait eu de répercussions graves sur le fonctionnement de l'installation concernée grâce : • aux automatismes de réaction (passage sur un équipement de secours, modifications de réglages, arrêt d'une partie de l'installation ...), • aux possibilités d'alarmes préventives (contrôle de points "amont", seuils d'alerte multiples correspondant à différents niveaux de criticité ...);

Aide à la maintenance, par une meilleure connaissance des installations (historiques de fonctionnement, temps de marche des équipements, statistiques de pannes ...) qui permet de mettre en œuvre une maintenance préventive efficace (choix et planification des opérations d'entretien) ayant pour effet : - à court terme, de conserver le rendement maximal de fonctionnement, - à long terme, de prolonger la durée de vie des équipements ;

Économies d'exploitation, par les gains sur les frais administratifs et de gestion liés : - à la réduction des déplacements et des visites systématiques d'inspection grâce aux possibilités d'alerte sur défaut et de contrôle à distance,

• - à l'ajustement du fonctionnement des installations par rapport aux consommations, aux tarifications, aux saisons …, entraînant des économies financières d'énergie et de matières premières (produits de traitement …) ;

Aide aux décisions de gestion et d'investissement, par la prise en compte de bilans technico-économiques complets et précis, et la possibilité, au niveau du poste central, de comparer les résultats des différents sites télégérés, la télégestion pouvant guider des décisions importantes telles que :

• - le choix d'une tarification électrique,
• - la réhabilitation ou le remplacement d'une installation existante,
• - le choix d'une variante technique (filière de traitement, logique d'automatismes, architecture réseau/stations).

Communications entre intervenants, par l'accès partagé aux informations sur la gestion des installations, grâce à quoi la télégestion peut, par ses résultats mais aussi par sa transparence, contribuer à la qualité des relations entre une collectivité locale et un exploitant privé, entre la direction d'une usine et son service de maintenance.

Qualités nécessaires des produits de télégestion

Pour apporter effectivement ces services aux gestionnaires, les produits de télégestion retenus pour l'équipement d'un réseau ou d'une installation isolée doivent satisfaire certaines exigences techniques.

Protection d'accès

Parce que le système de télégestion d'un réseau devient son centre nerveux d'exploitation, son accès doit être réservé aux seules personnes concernées par la gestion des installations, et hiérarchisé selon les responsabilités et les compétences des différents intervenants. Cette protection est assurée à un premier niveau par la confidentialité des numéros d'appel téléphonique des satellites. À un deuxième niveau le système de télégestion doit offrir plusieurs mots de passe pour affectation aux différents accès fonctionnels (consultation, acquittement d'alarmes, commande, configuration).

Fiabilité et précision

Ayant en charge la sécurité des installations, parfois dans des environnements difficiles, les produits de télégestion doivent être particulièrement fiables et robustes, ce qui suppose des qualités intrinsèques, matérielles (protections mécaniques, électromagnétiques) et logicielles (autosurveillance, sécurisation fonctionnelle, contrôles de cohérence), mais aussi des précautions de mise en œuvre (câblage, dispositifs de protection, paramétrages).

Deux critères s'avèrent particulièrement déterminants pour assurer la fiabilité fonctionnelle d'un système de télégestion :

• - possibilités de surveillance mutuelle poste central-satellites,
• - niveau d'intelligence et d'autonomie des satellites.

En tant qu'instruments de mesure, les satellites doivent par ailleurs garantir la précision des informations ; une attention particulière doit être portée sur la précision de leur convertisseur analogique-numérique (12 bits au minimum) et sur la disponibilité d'une horloge de type « temps réel », précise et sauvegardée, pour la datation exacte des événements.

Puissance de traitement

Pour que le système de télégestion soit plus qu'un simple système d'acquisition et qu'il devienne réellement un support d'aide à la gestion, il faut que celui-ci soit doté de puissantes ressources de traitement, et ce aussi bien au niveau des satellites que du poste central (voir Intelligence locale).

Ainsi les satellites doivent pouvoir mémoriser et traiter les données « brutes » de contrôle (alarmes, mesures, comptages) pour en déduire des informations plus élaborées (consommations, moyennes, ratios, rendements …).

Au niveau du poste central, le gestionnaire doit pouvoir accéder à des bilans techniques et économiques de fonctionnement les plus complets possibles, et avoir à sa disposition des outils de présentation, de tri, de comparaison, de prévision …

Intelligence locale

L'intelligence des satellites doit être la plus poussée possible, car elle est déterminante pour garantir la fiabilité du système et son confort d'exploitation. En particulier, les satellites doivent pouvoir assurer :

• - la prise en charge des automatismes locaux,
• - l'alerte directe des techniciens sur des supports du type Eurosignal, Alphapage …,
• - le traitement et la mémorisation longue durée des informations locales,
• - le dialogue avec un opérateur, localement ou à distance,

ce qui permet d'obtenir des fonctionnalités très utiles :

• - les satellites peuvent réagir en cas de défaillance du poste central (ex. : secours d'alerte téléphonique),
• - les techniciens intervenant sur site ont directement accès à une information très riche pour l'analyse des dysfonctionnements, l'optimisation des réglages …,
• - les différents intervenants dans la gestion du réseau peuvent de tout lieu, à partir d'un simple Minitel ou d'un micro-ordinateur, accéder aux informations cruciales de chaque site sans avoir à consulter le poste central.

Les satellites doivent donc offrir une autonomie maximale de fonctionnement et même permettre si nécessaire un pré-équipement sans mise en place d'un poste central (pour des raisons de budget ou d'importance du réseau à télégérer).

Celui-ci doit avant tout faciliter la supervision globale du réseau et offrir les avantages supplémentaires liés au traitement centralisé et informatisé des données de contrôle.

Modularité, adaptabilité et évolutivité

Afin de pouvoir s'adapter aux différents types et tailles d'installations équipant les réseaux (réservoirs, stations de pompage, stations d'épuration...), ainsi qu'aux budgets des gestionnaires et à leurs contraintes spécifiques d'exploitation, les produits de télégestion doivent offrir une grande modularité, matérielle et fonctionnelle (architectures de réseaux, types et nombres de points à contrôler, traitements d'informations...).

Les installations et les contraintes d'exploitation pouvant également évoluer dans le temps, cette capacité d'adaptation doit également pouvoir préserver ces évolutions futures sans remise en cause profonde des solutions mises en place initialement.

Ouverture et compatibilité

Pour assurer au mieux sa fonction de supervision globale de réseau, le système de télégestion doit être le plus ouvert possible, ce qui suppose en particulier qu'il puisse échanger des informations de contrôle avec des produits tiers, matériels (au niveau des satellites) et/ou logiciels (au niveau du poste central). Ainsi :

• - les installations équipant les réseaux d'eau et d'assainissement mettant de plus en plus en œuvre des matériels de contrôle-commande “communiquants” (automates, régulateurs, analyseurs en continu...), les satellites doivent être capables de dialoguer avec ces matériels ;
• - les gestionnaires formulant des exigences de plus en plus poussées sur le traitement et la présentation des informations, ainsi que sur l'accès aux produits informatiques qu'ils ont sélectionnés et dont ils ont acquis la maîtrise (traitements de texte, tableurs, superviseurs graphiques, logiciels de GMAO....), le logiciel du poste central doit être capable d'intégrer ces produits et ainsi de permettre des applications personnalisées.

Ergonomie et convivialité

Produits essentiellement interactifs, les satellites et le poste central doivent offrir simplicité et agrément d'usage pour qu'ils soient acceptés et appréciés des utilisateurs à tous niveaux.

L'expérience montre que ce critère est plus déterminant qu'il n'y paraît, car très souvent de mauvaises qualités d'usage conduisent à un désintérêt des utilisateurs et rapidement à une sous-exploitation des possibilités des produits.

Mise en œuvre, exploitation et maintenance d'un système de télégestion

Le succès d'une opération de télégestion dépend aussi largement des conditions de sa mise en œuvre qui englobe l'installation, la configuration et les tests de fonctionnement des produits, ainsi que l'information et la formation des utilisateurs.

Cela suppose tout d'abord une coordination et une communication parfaites entre les différents intervenants : maître d'ouvrage, maître d'œuvre, exploitant, installateur et fournisseur. Le fournisseur joue à ce niveau un rôle crucial de conseil et d'assistance technique, par son expérience d'opérations antérieures et sa connaissance des produits.

Un soin particulier sera apporté à l'installation des satellites afin de garantir leur fiabilité : choix et implantation des capteurs, câblages, protection des alimentations et de la ligne téléphonique...

Mais l'opération la plus délicate et trop souvent encore négligée est certainement la mise en place d'un programme adapté d'information et de formation des utilisateurs. En effet, très souvent l'introduction de la télégestion dans un service de maintenance modifie les habitudes et les méthodes de travail des techniciens ; pour que ceux-ci adoptent les nouveaux outils mis à leur disposition et soient convaincus des services qu'ils leur apportent, il sera indispensable de les impliquer le plus tôt possible dans le projet. Ainsi le programme de mise en place du système de télégestion devra avoir pour objectif son appropriation par les utilisateurs, plus que sa simple maîtrise technique. Il pourra conduire notamment à la définition concertée de procédures d'exploitation et à la rédaction de documentations spécifiques.

Parmi les utilisateurs, un ou deux “hommes télégestion” auront une responsabilité particulière dans l'exploitation et la maintenance du système ; ayant acquis auprès du fournisseur un niveau de formation plus poussé, ils seront les spécialistes internes ayant en charge :

• - la surveillance du bon fonctionnement du système et du respect des procédures d'exploitation,
• - l'assistance technique aux autres utilisateurs.

Capables d'assurer une maintenance 1er niveau en cas de dysfonctionnements, ils deviendront l'interface privilégiée entre les utilisateurs et le fournisseur. Celui-ci devra être capable d'apporter tout au long de l'exploitation l'assistance technique attendue des utilisateurs et les prestations de service après-vente définies dans le cadre d'un contrat de maintenance. De la qualité des relations qu'auront su instaurer les utilisateurs et le fournisseur dépendra le succès à plus long terme du projet, en particulier par l'étude en commun de l'évolution des matériels mis en place initialement.

Conclusion

La mise en place d'un système de télégestion sur un réseau d'eau ou d'assainissement peut, pour des coûts modérés d'investissement et d'exploitation, contribuer efficacement à l'optimisation de sa conduite et de sa maintenance.

Sans remplacer pour autant l'intervention des techniciens et gestionnaires spécialisés, la télégestion leur apporte des outils pour faire mieux, plus vite et plus facilement.

L'évolution qu'elle entraîne au sein d'un service d'hydraulique sur l'organisation des postes de travail nécessite cependant d'apporter un soin particulier à la sélection des produits et à la mise en place du système.

Avant tout, la réussite d'un projet de télégestion s'avère être une affaire de volonté et de dynamique d'entreprise, et de choix des bons partenaires.