Suivre au plus près ses installations, même lorsqu'elles sont isolées, n?est plus un problème. Les progrès de l'électronique, le développement des télécommunications et l'efficacité des piles longues durées, voire la production locale d'énergie, permettent d'équiper à relativement peu de frais les sites éloignés ou difficiles d'accès. À la clé, des économies dans l'exploitation des réseaux et la réponse à des exigences réglementaires. Ces solutions séduisent parfois les réseaux urbains du fait de leur légèreté et de leur souplesse?
Chasse aux gaspillages, suivi au plus près des réseaux d’eaux usées pour limiter les pollutions, respect des prescriptions réglementaires : les besoins en surveillance et en télégestion de sites ne cessent de se multiplier. Ceci dans un contexte général de réduction des coûts, que ce soit en investissements directs ou en exploitation. L’essor des communications sans fil, les progrès de l’électronique en matière de consommation d’énergie des circuits, répondent à ces besoins avec des coûts assez modérés.
Un nombre de points à surveiller très important
Les réseaux d'eau potable et d’eaux usées sont par définition étendus et ramifiés. Dans les deux cas, un certain nombre de points nécessitent la surveillance de différents paramètres comme les niveaux, les débits ou encore des indications ouvert/
fermé, etc. Ceci sur des lieux très divers : réservoirs d’eaux, déversoirs d’orage, regards, points de connexion de réseau d'eau sous pression etc. Le besoin de surveillance relève de deux grandes problématiques : une gestion optimisée des installations avec, comme cas typique la sectorisation des réseaux d’eau potable pour localiser les fuites, et la réponse à des exigences réglementaires avec, comme application emblématique, l’autosurveillance, par exemple le suivi des déversoirs d’orage (voir encadré).
Le nombre de points à surveiller est donc très important et leur équipement en capteurs et en télétransmission ne peut que croître. Les données relevées s'intègrent ensuite dans des systèmes de supervision, soit pour du diagnostic permanent, en temps réel, il faut alors être sûr que la liaison soit exempte d’interruption, soit à des fins de suivi de phases de fonctionnement (débits, durée...) ; les données peuvent alors être relevées lors d’une tournée par un opérateur passant à proximité du capteur. Les besoins en énergie ne sont, selon les cas, pas les mêmes.
La notion de point isolé est toute relative. Certes, il existe des points géographiquement éloignés. Mais l’éloignement s’apprécie aussi en temps et facilité d’accès. Un point pourra être proche mais difficilement accessible faute de voie d’accès ou d’accès délicat car au milieu d’une voie routière qui impose des mesures de sécurité avec mise en place de périmètres sécurisés, ce qui nécessite du temps de travail, des équipements, etc. Une liaison sans fil évite tout cela.
Autre avantage déterminant des liaisons sans fils, c’est précisément cette absence de fil ! Pas tellement en raison du coût du mètre linéaire de fil mais du fait de sa mise.
en œuvre : temps d’installation, accessoires de fixation, franchissements de murs, réalisation de tranchées etc., tout ce qui touche au génie civil et à l’entretien (les fils peuvent être arrachés, endommagés) doit être pris en compte.
D’autres avantages doivent être pris en considération, notamment sur les réseaux d’eaux usées finalement mal connus dans leur fonctionnement, comme le souligne Philippe Cognié de Lyonnaise des Eaux Rhône-Alpes Auvergne : « Mettre en œuvre une installation autonome est assez rapide, il n’y a pas à attendre le raccordement à des lignes fixes. Mais surtout, il est possible d’équiper un site de manière temporaire avant installation définitive ou non. De plus, en cas d’évolution de réseau, l’appareil est aisément démontable et peut être installé ailleurs ».
L’énergie : des piles plus durables, une consommation moindre
Le besoin en énergie d’un site isolé peut être résolu par trois moyens : les piles de longue durée (notamment les piles lithium), le stockage local par des batteries, ou encore la production sur place d’énergie assistée par des batteries pour assurer la continuité de l’alimentation malgré des fluctuations de la production. Le moyen le plus évident de récupérer de l’énergie localement est le capteur solaire photovoltaïque. Une solution que l’on voit largement déployée pour d’autres besoins. Mais selon Olivier Le Strat, dirigeant d’Ijinus, « les panneaux photovoltaïques sont très sensibles au vol et au vandalisme ». Un point de vue largement partagé par les fournisseurs d’équipements comme par les exploitants.
Sur des réseaux d’eau en charge, il existe quelques réalisations de récupération d’énergie sur l’écoulement. La mini-centrale Hydropower de Cismac Electronique, montée sur une conduite d’un réseau d’adduction d’eau, permet par exemple d’alimenter, en 12 ou 24 V CC, les équipements électroniques et électriques utilisés pour l’automatisation et la télégestion des sites isolés dépourvus d’énergie électrique. Le dispositif est constitué d’un mini-turbo alternateur et d’une batterie étanche dont la charge et la
décharge sont contrôlées par un coffret électronique de régulation et de protection. La turbine, entraînée par le passage de l’eau, charge la batterie, qui fournit une énergie électrique permanente, malgré le fonctionnement intermittent de l'installation hydraulique. Les différents sous-ensembles sont dimensionnés pour s’adapter aux conditions d’exploitation et pour fournir l’énergie électrique nécessaire, avec une perte de charge minimale.
Mais la solution qui prime aujourd’hui est la pile (lithium ou classique), éventuellement une batterie plus classique au plomb offrant une grande capacité.
Concernant la consommation d’énergie, il faut distinguer la consommation des différents capteurs et celle de l'enregistreur-transmetteur lorsque les données sont télétransmises. Sur certains appareils, la consommation est très faible et pour ce seul besoin une pile lithium peut durer jusqu’à 10 ans. Benoit Quinquenel, de Lacroix Sofrel, insiste sur la très grande autonomie de la gamme LT dédiée aux déversoirs d'orage qui atteint 10 ans avec une pile lithium. « Nous avons développé une électronique à très basse consommation reposant sur un fonctionnement pensé pour peu consommer et une antenne très performante ». Côté transmetteurs, Sofrel a développé les Box, spécifiquement pour le télécontrôle de petites installations isolées et sans énergie : Sofrel LP-Box pour la transmission d’informations par Lignes Spécialisées ou Privé et Sofrel HF-Box pour la transmission d’informations par liaison radio sans licence. Dotées d'une pile (technologie Lithium) et d'une électronique très faible consommation.
tion, elles offrent une autonomie de plusieurs années. Point important : en fin de vie, l'utilisateur peut remplacer très simplement la pile sans avoir à déposer le produit.
D'autres constructeurs comme Perax, CSE-Semaphore, Ewon, Phoenix Contact, QL3D, Schneider Electric ou encore Wit avec son Twiny… proposent également des solutions faible ou très faible consommation. Avec Jo. CSE-Semaphore mise sur le contrôle de sites distants dépourvus d'alimentation électrique avec des autonomies allant jusqu'à 10 ans.
Une cause de consommation est un signal trop faible qui oblige à accroître la puissance d'émission, ou à répéter les émissions. La transmission est généralement journalière et/ou sur événement particulier.
Si la pile a vocation à alimenter plusieurs capteurs, l'autonomie
Semaines, voire de quelques mois s'il s'agit de piles classiques. Un inconvénient qui doit être relativisé si l’installation nécessite des tournées périodiques.
Les capteurs se caractérisent aussi par des consommations différentes : les ultrasons (détection de niveau d’eau) sont moins gourmands que le radar.
Certains constructeurs, comme Ijinus, ont aussi développé des solutions pour adapter la cadence des mesures aux besoins, limitant ainsi la consommation. Sur un déversoir d’orage au fonctionnement intermittent, il n'est pas forcément utile de programmer un pas de mesure de 5 minutes. Par contre, dès qu'il y a surverse, une mesure plus fine s’impose.
Phoenix Contact axe ses développements sur des produits communicants ayant une très faible consommation énergétique.
Le modem routeur 3G (UMTS/HPSA) consomme 90 mA en mode standby et le module SMS relais a une consommation nominale de 15 mA. Afin de répondre aux exigences de l’autonomie énergétique, les produits de transmission d’informations peuvent être couplés à un système de charge solaire et une alimentation secourue. Dans cette configuration l’autonomie énergétique est indépendante de la période d’ensoleillement.
La communication : plusieurs paramètres à prendre en compte
Plusieurs solutions de télécommunication sont possibles. « Le plus courant est le GSM, compte tenu de la couverture du territoire » affirme Benoît Quinquenel, Lacroix Sofrel. Le GSM/SMS est le plus simple mais il y a risque de perte de données car il n’y a pas d’accusé de réception. Certains outils comme le logiciel de supervision Topkapi ont la capacité de générer des alertes s’ils ne reçoivent pas les données attendues, et donc de prévenir lorsqu’il y a un problème de transmission, minimisant ainsi les pertes de données.
Avec le GSM/Data, il y a dialogue avec le central qui peut redemander des données et il n’y a pas de limitation dans le volume échangé, mais ces communications consomment de l’énergie. Le GPRS est facturé au volume de données échangées (kilo-octets) et de plus il y a récépissé de transmission.
Chez Lacroix Sofrel, les appareils emblématiques sont les LS (SMS ou GPRS) et LT (GPRS) qui disposent sur site de la communication Bluetooth avec l’opérateur pour la configuration et le diagnostic.
Perax propose de son côté le P16xt DO, conçu spécifiquement pour les déversoirs d’orage, avec une autonomie de 5 ans et 80 000 mesures pendant les surverses ; connecté à un détecteur de surverse et une sonde ultrasons faible consommation, il permet un contrôle d’intégrité entre les données des deux capteurs, le calcul du débit de surverse associé au profil du déversoir par table d’interpolation linéaire, ainsi que le calcul du volume déversé ; il est possible d’asservir au volume un préleveur autonome d’échantillons. Simple à mettre en œuvre, il peut être installé sur les sites isolés dépourvus d’alimentation électrique (regard de compteur, déversoir, réservoir, ...). Il garantit la transmission quotidienne des données même avec une réception…
En cas de défaut du réseau GSM, il archive les messages et les réémet automatiquement le lendemain. Il peut envoyer les données vers trois postes centraux. Il est configurable et consultable à partir d'un simple téléphone portable. CSE-Semaphore propose plusieurs modèles de T-Box avec liaisons GSM/GPRS et transmission radio. L'automate de télégestion TwinY est désormais équipé d'un modem GPRS permettant de s'affranchir de la contrainte technique liée à la réception de plusieurs appels GSM simultanés et de mieux maîtriser les coûts de communication.
TwinY permet notamment la gestion en continu du niveau d'eau dans les réservoirs de stockage, la surveillance de l'encombrement des réseaux ou l'annonce des crues (mesure de niveau, débit, pluviométrie). Il permet également l'instrumentation et la télérélève des compteurs, le comptage sectoriel, la détection des fuites sur les réseaux ou la surveillance des accès aux réservoirs d'eau potable. Plusieurs opérateurs disposent d'un réseau de radio privée, par exemple Homerider Systems, filiale de Veolia Eau, Wavenis développé par Coronis et un réseau à 169 MHz utilisé par Ondeo Systems, filiale de Suez-Lyonnaise des Eaux.
De son côté, Ijinus a conçu un détecteur de surverse (capteur de niveau) original tout intégré : capteur ultrason, traitement de données et émetteur commercial. Les données sont récupérées par liaison HF lors d'une tournée, ou dirigées vers un relais GSM. La société prévoit la commercialisation de nouveaux produits dans les mois à venir.
Ce qui évite les problèmes d'interconnexion et facilite l'installation. « Tout a été conçu pour arriver à une consommation minimale d'énergie », affirme Xavier Marmoret, responsable.
