Le District de l'Agglomération Belfortaine (DAB) a décidé en 1993 la mise en place d'un système de télésurveillance des ouvrages d'assainissement et d'alimentation en eau potable. A l'issue d'un appel d'offres, la fourniture de ce système a été confiée à la société Napac. Les différents équipements, satellites et postes centraux ont été installés entre décembre 1994 et janvier 1996. La solution technique présente plusieurs originalités, notamment par la mise en place de relais entre le réseau téléphonique et les liaisons hertziennes des sites isolés, dont les équipements ont dû, par ailleurs, être alimentés par des panneaux solaires photovoltaïques. Aujourd'hui, ce système est totalement opérationnel et exploité quotidiennement par les services techniques du DAB. Outre la garantie d'une qualité et continuité de service pour les 75 900 usagers desservis, le système a permis de rationaliser et d'optimiser la gestion des réseaux grâce à la disponibilité d'historiques et de bilans de fonctionnement ainsi qu'aux possibilités d'alerte et de commande à distance.
Contexte et historique du projet
Le District de l'Agglomération Belfortaine (DAB) est un organisme intercommunal dont la mission est la gestion de l'eau potable, de l'assainissement, de la collecte et du traitement des ordures et déchets.
Au total, 75 900 habitants, répartis sur douze communes sont concernés par ses services.
Parmi les équipements dont le DAB assure la gestion, les ouvrages d'assainissement et d'alimentation en eau potable présentent une importance et une complexité particulières. Disséminés sur un territoire de 70 km² et situés parfois dans des lieux difficiles d'accès, ils nécessitaient des déplacements quotidiens importants pour les techniciens du District chargés de leur maintenance ; ce contexte ne permettait pas une exploitation rationnelle, compatible avec les exigences grandissantes en qualité et en fiabilité de services aux usagers, exigences encore accrues par la mise en place des nouvelles directives européennes.
Le DAB a donc décidé en 1993 de mettre en place un système de télésurveillance de ces ouvrages. Après une analyse détaillée des besoins réalisée par les services des Eaux et de l'Assainissement, un appel d’offres a été lancé ; le système proposé par la société Napac répondant de manière optimale aux spécifications du CCTP et aux contraintes topographiques des installations, celui-ci a été retenu.
Installations existantes
Assainissement
Le réseau d'assainissement du DAB comporte six stations d'épuration et huit stations de relevage.
Seuls les postes de relevage ont été concernés par la télésurveillance, les stations d'épuration étant déjà surveillées par un personnel d'astreinte 24 heures sur 24, et équipées de G.T.C. locales.
Chaque poste de relevage est équipé de deux pompes (à une exception près), pilotées par un automatisme en place utilisant un capteur de niveau à ultrasons ou à sonde de pression.
Une alimentation 220 V secteur était présente sur tous les sites ainsi que la possibilité de raccordement sur le réseau téléphonique public.
Eau potable
Tous les ouvrages de captage, stockage et traitement ont été concernés par la télésurveillance :
- • une station de traitement et de refoulement (Belfort),
- • deux captages gravitaires,
- • cinq puits de pompage,
- • six réservoirs enterrés,
- • une station de commande et chloration (Valdoie),
- • une station de surpression (Offemont),
- • un poste de chloration (Dambenois).
Les zones de captage de Valdoie et Sermamagny, très isolées, constituaient un espace protégé et, de ce fait, tous travaux de génie civil pour amener l'énergie ou le téléphone y étaient impossibles.
Les cinq puits étaient alimentés en énergie électrique 220 V ; les puits de Valdoie étaient de plus reliés entre eux et avec la station de chloration par une ligne pilote.
Parmi les six réservoirs, alimentés en eau potable par les pompes de la station de traitement de Belfort et par la station de surpression d’Offemont, trois étaient complètement isolés, sans énergie électrique disponible.
Aménagements préalables nécessaires
Outre les abonnements et demandes d'installations de lignes téléphoniques sur quatre sites, l'exploitation des liaisons radios du fait des puissances nécessaires (supérieures à 10 mW) a nécessité une déclaration des trois réseaux concernés, avec frais de demande et d'abonnement.
L’installation sur les sites a consisté en la pose des différents capteurs : poires de niveau, capteurs de niveau analogique et reprise des informations dans les armoires électriques existantes.
L’installation de têtes émettrices d’impulsions sur les compteurs existants n’étant pas toujours possible, une campagne de mise à niveau avec remplacement éventuel sera prévue ultérieurement. L’installation des analyseurs de chlore a entraîné des travaux de plomberie spécifiques pour permettre leur bonne irrigation et donc la validité des mesures.
Équipements de télégestion mis en place
Les produits
Postes locaux satellites
Les postes locaux installés sur les sites sont les produits TBC et MAD de la société Napac. Ces produits présentent les caractéristiques suivantes :
- • alimentation par le secteur ou par des sources basse tension,
- • grande modularité en entrées-sorties,
tout ou rien, comptages et analogiques,
- ● possibilités de communication par réseau téléphonique, lignes spécialisées, liaisons radio, bus de terrain et fibre optique,
- ● capacités importantes d'archivage et de traitement, conférant une grande autonomie locale de fonctionnement,
- ● compatibilité avec de nombreux réseaux et produits tiers (automates, régulateurs, analyseurs, ...),
- ● exploitation simple et conviviale par Minitel ou PC.
Les TBC constituent les postes satellites principaux (concentrateurs) ; les MAD sont utilisés comme modules d'entrées-sorties ou de communications déportées.
Postes centraux
Les deux postes centraux installés dans les Services Eaux et Assainissement ont été configurés par Napac à partir du superviseur Topkapi de la société Areal. Ce produit présente les caractéristiques suivantes :
- ● environnement Windows, versions monoposte et réseau,
- ● modules Tableau, Synoptiques, Courbes, Astreinte, Recettes, Bilans,
- ● compatibilité avec de nombreux produits tiers.
Solutions mises en œuvre
Les contraintes d'alimentation en énergie de certains sites ont été résolues par l'usage de capteurs solaires photovoltaïques rechargeant des batteries au plomb de forte capacité.
La diversité des besoins de contrôle, qui variaient de six points pour un réservoir à cuve unique jusqu'à une centaine de points pour la station de traitement, ont conduit à des choix très divers dans les matériels installés : TBC modèles Light L2, Light L3 et Muc 221, reliés lorsque nécessaire à des modules MAD.
Les contraintes de télécommande, d'automatisme site/site et de communication entre sites et avec le poste central ont conduit à choisir des solutions multiples ; ainsi les architectures de réseaux mises en œuvre utilisent le réseau téléphonique commuté, des liaisons radios et des liaisons filaires/bus de terrain (RS485) lorsque la qualité des lignes existantes et la distance le permettaient, liaisons modem spécialisées dans les autres cas.
Equipement du réseau d'assainissement
Les huit stations de relevage ont été équipées de postes locaux TBC221 alimentés en 24 V par convertisseur 220-24 V continu et raccordés directement au réseau téléphonique public (figure 8).
Ces postes locaux ont été installés dans les armoires de commande des pompes. Ils contrôlent les points suivants : intrusion, marche et défaut des pompes, seuils de niveaux, mesure du niveau de la bâche, télécommande du réarmement des sécurités moteurs.
Le poste central (du type Compaq 486) a été installé dans les bureaux du service ; il gère deux modems raccordés chacun à une ligne téléphonique du réseau public ainsi que deux imprimantes : l'une pour les alarmes au fil de l'eau, l'autre pour les états de gestion et les vues graphiques.
Equipement du réseau d'eau potable
Les principaux points contrôlés au niveau des différents ouvrages sont les suivants :
Station de traitement et de refoulement
- ● marche et défauts des différentes pompes, compresseurs,
- ● détection d'intrusion, sécurité,
- • comptage de la production et de la consommation,
- • mesure des niveaux et teneurs diverses,
- • pilotage analogique de l'ozoneur,
- • télécommande des vannes.
Captages gravitaires
- • intrusion,
- • mesure de niveau,
- • détection de seuils mini et maxi.
Puits de pompage
- • intrusion,
- • mesure de niveau,
- ● détection de seuils mini et maxi, marche, défauts,
- ● automatisme et télécommande des pompes.
Réservoirs
- ● intrusion,
- ● mesure de niveau,
- ● détection de seuils mini et maxi.
Autres installations
- ● intrusion,
- ● détections diverses,
- ● automatismes et télécommandes.
Le poste central du réseau d’eau potable a été installé dans la station de traitement située à Belfort ; il est basé sur une architecture matérielle semblable à celle du poste central d’assainissement.
L’architecture de ce réseau (figure 9) diffère de l’architecture du réseau d’assainissement par le mode de raccordement des postes satellites.
Une première branche est raccordée directement au poste central par une liaison RS232 locale, scrutée en permanence pour la détection des alarmes et l’enregistrement des historiques de fonctionnement.
Elle se compose d’un TBC Light L2 maître de dix modules MAD déportés ; six dans la station elle-même sur le réseau principal RS485 (19 200 bauds, 1 km), deux dans les réservoirs Haut et Bas Service sur une liaison RS485 (9 600 bauds, 5 km) isolée de la précédente, deux dans les réservoirs Essert et Danjoutin en liaison radio avec le réservoir Haut Service. Cette liaison (1 200 bauds, 5 km) est pilotée par un TBC Light L3 relié à la liaison RS485 du MAD.
Les autres branches du réseau sont en liaison téléphonique avec le poste central.
La branche la plus complexe est organisée autour d’un TBC Light L2 installé à la station de chloration de Valdoie ; elle contrôle par une liaison radio (1 200 bauds, 2 km) les trois puits et les deux captages de la zone de Sermamagny.
Les deux puits de la zone de Valdoie sont raccordés par une liaison RS485 (9 600 bauds, 600 m) ; le contrôle du réservoir de l’Arsot, dont le niveau commande la mise en marche des puits de Valdoie, se fait par une ligne spécialisée (600 bauds, 1 km).
Les cinq puits sont équipés de TBC 221, qui assurent l’automatisation de leur fonctionnement selon les commandes reçues du poste central et le niveau du réservoir. Les deux captages et le réservoir sont équipés de modules MAD.
Originalité et avantages
L’originalité des solutions mises en œuvre tient dans un premier lieu au niveau d’autonomie locale particulièrement poussé sur le TBC ; cette autonomie, qui permet en particulier un contrôle du bon fonctionnement du poste central et l’alerte directe si nécessaire des techniciens du DAB, garantit une sécurité accrue du système.
Une autre originalité réside dans l’architecture des réseaux et les supports de communication utilisés, avec la mise en œuvre de routeurs d’un support à l’autre. Cette architecture permet d’exploiter au mieux intelligences centralisée et locale ; par ailleurs elle utilise le réseau téléphonique commuté lorsque celui-ci est disponible et qu’une liaison permanente, plus coûteuse, n’est pas nécessaire pour le bon fonctionnement du système.
Comparée à une solution tout radio ou tout lignes spécialisées qui permettent toutes deux une liaison presque continue avec les différentes stations, elle ne dégrade aucunement les performances de l’ensemble ni ne pénalise l’exploitant.
Dans ce cas particulier, la mise en œuvre de lignes spécialisées entre tous les sites était impossible, et une installation radio globale aurait nécessité la création d’un relais sur un point haut (colline de Salbert) et donc pénalisé financièrement le projet.
Exploitation par les services techniques du DAB
Le premier service apporté par le système de télégestion aux techniciens du DAB concerne la gestion des alarmes. Tout incident détecté par un poste local en un point quelconque du réseau est instantanément transmis au poste central du service concerné, mémorisé dans un fichier historique et édité sur une imprimante fil de l’eau. La base de données relationnelle Paradox implantée sur le poste central offre de nombreuses possibilités de traitement et d’analyse des fichiers historiques : tris multicritères, synthèses.
En heures ouvrées l’opérateur est informé de l’apparition d’une panne
par le buzzer du PC et l’affichage du synoptique représentant l’équipement en défaut. En heures non ouvrées, dans le cas du service Assainissement, le poste central alerte le technicien d’astreinte par radiomessagerie (Alphapage). Dans le cas du service des Eaux, ce report d’astreinte n’est pas mis en œuvre car un opérateur est présent en permanence devant le poste central ; une fonction « homme éveillé » permet cependant une alerte de secours si nécessaire.
À tout moment, les techniciens peuvent consulter l’état courant de fonctionnement des installations du réseau. Cette interrogation peut se faire depuis le poste central (figure 10) à partir de synoptiques généraux (représentation du réseau) et détaillés (représentation des équipements) ; mais il est également possible d’effectuer ces opérations depuis tout lieu à partir d’un Minitel, par appel direct du poste local (figure 11).
Le système permet en outre d’effectuer des télécommandes, depuis le poste central ou par Minitel : commandes des pompages, réarmement des sécurités des moteurs.
De manière automatique et périodique, les deux postes centraux interrogent les postes locaux pour transférer leurs historiques de fonctionnement : débits, niveaux dans les réservoirs et dans les bâches de reprise, concentrations en chlore, consommations électriques, temps de marche et nombres de démarrages des pompes, … Les courbes de tendance permettent de suivre et d’analyser graphiquement l’évolution de ces paramètres. Ces informations sont ensuite traitées pour établir des bilans de fonctionnement automatiquement imprimés chaque matin ; elles peuvent également être exportées vers le tableur Excel pour effectuer des traitements complémentaires.
Bilan et conclusions
Après une première phase de mise au point et de formation du personnel, le système mis en place a été rapidement opérationnel et bien assimilé par les techniciens du DAB. Ceux-ci apprécient aujourd’hui sa simplicité d’exploitation et le confort supplémentaire apporté dans l’exécution de leurs tâches d’exploitation, notamment par la réduction sensible des déplacements sur sites.
La connaissance immédiate de tout incident de fonctionnement sur le réseau et la possibilité d’alarmes préventives ont permis d’améliorer la qualité du service apporté aux usagers.
La supervision des réseaux depuis un point central apporte une vision d’ensemble de leur fonctionnement et des interactions entre les différents points. Les historiques de fonctionnement et les bilans périodiques s’avèrent être des outils précieux pour optimiser la gestion, la maintenance et les modes de fonctionnement des équipements.
Pour un investissement global (équipements et travaux) relativement limité (inférieur à 1,5 MF H.T.) et malgré les modifications entraînées dans les habitudes de travail, l’introduction de la télégestion dans les services Eaux et Assainissement du DAB s’avère donc dès aujourd’hui très positive.
