Le comptage de l'eau a de tout temps été utilisé par les exploitants des réseaux de distribution d'eau potable pour contrôler les volumes d'eau en transit. Depuis quelques années, il tend aussi à être mis en ?uvre pour mieux gérer le fonctionnement des installations et optimiser les rendements. Cette tendance profite pleinement de l'arrivée des technologies développées pour la télérelève.
Pour améliorer le rendement de son réseau de distribution d’eau potable, Marignane vient de changer les 7 500 compteurs d'eau individuels de la ville. Les anciens compteurs ont été remplacés par des équipements de technologie plus récente, sécurisés et équipés d'un système de radio-relève. Cette campagne a été menée par le gestionnaire, Société des Eaux de Marseille (Sem). Elle va de pair avec une opération de suivi des volumes mis en distribution au niveau du réseau exploité par la Sem. « Les objectifs de rendements sont de plus en plus présents dans les nouveaux contrats que nous signons avec les collectivités locales », explique Sylvie Giry, Responsable du service assistance réseau à la direction technique de la Sem, « actuellement, la Sem gère des réseaux dont les rendements sont supérieurs à 70, voire 75 % dans de nombreux cas, mais les nouveaux contrats fixent des exigences supérieures à 80 % et pour atteindre ce chiffre, la détection des fuites doit être continue ».
l’une des préoccupations des exploitants de réseaux. Car trouver une fuite d’eau n’est pas toujours aussi évident qu’il y paraît. Ceci implique une surveillance très étroite et continue des réseaux. Et pour trouver la fuite, il faut d’abord être capable de la détecter, puis de la prélocaliser, en analysant en continu les débits mis en distribution par secteur géographique.
Détecter la fuite par comptage
La détection de fuites par surveillance du débit nocturne n’est pas une notion véritablement nouvelle. Cette technique, utilisée depuis plusieurs années, est jusqu’à présent réalisée par des campagnes de mesures ponctuelles effectuées à la demande des collectivités qui souhaitent améliorer leur rendement. Certaines agglomérations moyennes ou grandes ont également équipé leurs réseaux de débitmètres pour suivre les mouvements d’eau. Mais ces moyens de mesure ne sont pas suffisamment nombreux et précis pour suffire à assurer un suivi fin et surtout en temps réel du réseau.
Pour améliorer les mesures, la Sem a complété son système de comptage sur réseaux afin de connaître à tout moment les volumes mis en distribution par secteur. Quatre communes ont été équipées en 2004. Onze autres le seront en 2005. À terme, les 65 communes gérées par la Sem bénéficieront du système permettant de suivre les débits diurne et nocturne de l’eau en transit pour y détecter très vite toute anomalie.
Les fuites correspondent au débit minimal de nuit, à condition de cerner les consommateurs nocturnes comme les industriels, les hôpitaux... Pour suivre ces paramètres, la Sem assure l’acquisition chaque quart d’heure des données de comptage et ce, 24 heures sur 24 et 365 jours par an. Pour ceci, les surpresseurs et réservoirs sont équipés de macro compteurs (compteurs Woltex d’Actaris ou débitmètres électromagnétiques Aquamaster d’ABB) afin de calculer, en temps réel, le volume d’eau mis en distribution. « Sur le réseau, nous réhabilitons les équipements non adaptés ou non communicants et nous mettons en place de nouveaux capteurs aux points d’injection ou de prélèvements de chaque secteur hydrauliquement isolable pour pouvoir faire un suivi de débit », explique Sylvie Giry, « le but est d’isoler des secteurs de longueur comprise entre 5 et 20 km, ce qui représente moins de 10 jours de travail pour une équipe de recherche de fuites systématique, utilisant des moyens classiques type corrélateur acoustique ».
Pour assurer la collecte des données, chaque instrument de mesure (débitmètre ou compteur) est équipé d’un module d’acquisition de données communicant, de type Cello (module de communication GSM de Technolog), qui envoie les informations recueillies sur le site vers un poste de centralisation. Celui-ci archive et traite les données, puis les met à disposition des différents utilisateurs qui ont ainsi accès, en continu, à l’indice de perte linéaire (IPL) sur le secteur. En cas de problème (consommation anormale par exemple), le système est capable d’émettre des alarmes. « Pour l’instant, nous avons opté pour la mise en place de modules d’acquisition communicants par GSM, car ils sont faciles à mettre en œuvre, peu coûteux et ils ne demandent pas de développements informatiques spécifiques », souligne Sylvie Giry.
La facilité d’implantation et de mise en œuvre des équipements de communication sans fil autorise la multiplication des appareils de comptage, même dans des zones isolées, et ce, à moindre coût.
Profiter de la banalisation des communications sans fil
Les modules de communication sans fil se multiplient depuis quelques mois, banalisant
ces technologies. Fin 2004, ABB a annoncé l'intégration de la technologie GSM dans ses compteurs d'eau électromagnétiques Field AquaMaster, autorisant ainsi la collecte des données à distance.
Pour transmettre ses informations, le capteur utilise la même technologie que les téléphones cellulaires. Ils sont donc désormais joignables par ordinateur, par téléphone ou par messagerie SMS. Les utilisateurs ont un accès total à trois enregistreurs de données internes du débitmètre. Deux d’entre eux archivent les informations de débit et de pression en ligne. Ces informations sont disponibles sur deux bases de temps réglables de quinze secondes à plusieurs minutes, ce qui permet d’identifier avec précision les fluctuations du procédé et de repérer tout problème présent sur les réseaux d’eau. Le troisième mémorise les cumuls de débit ou de totalisation journalière. Ces facultés de communication peuvent être utilisées à des fins de maintenance pour modifier la configuration des instruments ou lancer des investigations sur le comportement de l’équipement et ceci sans besoin de déplacement d'un opérateur.
Les fabricants de compteurs d'eau ont bien compris les enjeux de la télérelève. Certains ont développé leur propre module de communication comme Sensus Metering Systems avec le module HRI.
Des interrogations occasionnelles :
cette fonctionnalité offre à l'opérateur la possibilité de disposer des données instantanées. Les fabricants de compteurs d'eau ont bien compris les enjeux de la technique. Certains ont développé leur propre module de communication RF comme Sappel, HRI chez Sensus Metering Systems, ou encore Actaris. Chez Sappel, le dispositif radio Izar autorise le relevé à distance des compteurs modulaires Sappel (IZAR® CP) et des compteurs équipés d'un émetteur d'impulsions à contact sec (Reed), de type collecteur ouvert (NPN) ou de type L-Bus (IZAR® DP). Il transmet l'index du compteur par liaison radiofréquence (RF) unidirectionnelle à un terminal portable équipé d'un récepteur Izar. Cet équipement fonctionne sous le protocole Prios à la fréquence de 868,95 MHz et transmet les données jusqu'à 350 m selon l'environnement.
Primayer propose ainsi XiLog, un enregistreur de données qui transmet les données par SMS en utilisant le réseau GSM. Il fonctionne donc indépendamment des lignes téléphoniques et de l’alimentation électrique. Il est disponible avec une, deux ou quatre voies et peut ainsi être utilisé dans de nombreuses applications pour le contrôle des réseaux de distribution d’eau. Il est possible d’obtenir des données relatives au débit, pression, niveau, chlore, turbidité, pH, oxygène dissous, pluie, etc. XiLog peut fonctionner par transfert périodique de données : il est alors paramétré pour envoyer, à intervalle régulier, des messages textes à un ordinateur central contenant les débits enregistrés, pression ou niveau. Il peut aussi émettre un message texte alarme vers un PC ou téléphone mobile. Il peut aussi effectuer
Actaris a développé CybleRF, un module de communication RF sous 433 MHz qui s’adapte aux compteurs Actaris (DN 15 à DN 500) et s'installe sans déplombage ni dépose du compteur. Quant à Sensus Metering Systems, il a développé toute une gamme de convertisseurs, de modules d’acquisition et de dispositifs de lecture à distance (par induction, RF ou téléphone) pour améliorer la communication de ses compteurs.
D’autres, comme par exemple Compteurs Farnier ou Wateau, ont préparé leurs compteurs à recevoir un module de communication. Compteurs Farnier a par exemple lancé sa nouvelle gamme de produits compteurs communicants : Micro Précis 3 et 4, en intégrant la technologie de l'encodage optique permettant une communication sécurisée de l'index de consommation (technologie de référence sur le marché américain de la radiorelève). Ces appareils sont ainsi compatibles avec le téléreport par radio, GSM et Touchpad. Les compteurs Wateau se couplent avec les modules RF de Coronis.
L’arrivée des modules communicants
Plusieurs entreprises comme Hydreka, Coronis, Nogema ou Kelatron développent aujourd'hui des modules de communication qui s'adaptent sur les capteurs. Nogema propose par exemple la seule solution du marché, « logiciel Relève », sur Pocket PC, permettant de faire la relève de compteurs et la télérelève des compteurs Sappel R1/R2/R3, Actaris et Coronis. Adisoft propose de son
côté un système de télérelevé utilisable avec différents protocoles utilisés par les fabricants de compteurs. Coronis a mis au point la technologie Wavenis, conforme aux normes et recommandations des autorités des télécommunications européennes (bande 868 MHz) et américaines (bande 915 MHz) qui régissent l'usage des bandes réservées aux applications Industrielles, Scientifiques et Médicales (ISM). L'intégration de techniques avancées en matière de codage garantit la fiabilité des communications en limitant le nombre de retransmissions, même en cas de perturbation. L’entreprise a étendu son champ de moyens de communication en adoptant Bluetooth™. Ce standard s'impose pour le transfert par voie radio de fichiers de données et de signaux audio à un débit de 1 Mbit/s sur une courte portée (environ dix mètres). « Notre technologie radio Wavenis permet d'étendre l'usage de Bluetooth à des objets disposés à longue distance, auto-alimentés et qui requièrent une très longue durée de vie », explique-t-on chez Coronis.
Au-delà des caractéristiques ULP (Ultra Low Power – très faible puissance) de ses modules, associées à la longue portée radio et à une grande fiabilité des communications, l'innovation de Wavenis se caractérise par sa capacité à fournir un accès à Bluetooth avec un mode d'opération ULP. Ceci permet d'atteindre une consommation ultra-faible et des portées radio élevées (jusqu'à 1 km en vue directe).
À partir de cette technologie, Coronis a mis au point une solution radiofréquence (produits et logiciels) pour le télérelevé à pied, en véhicule ou par réseau fixe. Elle se décline en produits comme Wavecell, une gamme de passerelles RF assurant la connexion avec le réseau RF/GSM. Ces modules assurent la collecte et la mémorisation des informations provenant des équipements connectés au réseau local (jusqu’à 1 000 équipements connectés possibles), puis transfèrent ces informations horodatées au moyen de SMS/GPRS à un serveur distant. Cette technologie bidirectionnelle permet également le contrôle-commande du réseau et la
Remontée d'alarmes et d'événements vers le serveur. Déjà des entreprises comme Générale des Eaux, Lyonnaise des Eaux, Saur, Lacroix Sofrel, Veolia Environnement, Wateau, ont fait confiance à l'entreprise.
De son côté, Kelatron a mis au point un système de transmission sans fil de données numériques qui vise le marché de la distribution d'eau potable. Ces modules radiofréquence référencés ADN16 permettent la transmission d'informations entre plusieurs équipements munis de ports séries de type RS232 ou RS485. Ils fonctionnent dans la bande VHF 433 MHz et ont une portée en champ libre d'un kilomètre.
Pour la télérelève et la sectorisation des réseaux d'eau, Lacroix Sofrel a développé Cellbox-SMS, un poste local qui s'appuie sur la communication par GSM en mode SMS. Cellbox-SMS acquiert les impulsions de têtes émettrices et mémorise les index selon un pas de temps à paramétrer par l'utilisateur. Situé dans les chambres et regards de comptage, cet équipement gère des index de comptage qu'il archive périodiquement. Il peut également émettre des alertes sur dépassement de seuil de pression ou détection d'événement comme par exemple l'ouverture de la trappe de regard. Chaque jour, l'appareil envoie ses informations par SMS au poste central et déclenche une alerte en cas de problème. Ce produit permet de
mettre en place une véritable télérelève à distinguer des procédures de radio-relève qui nécessitent tout de même un certain nombre de déplacements.
De son côté, Perax a développé, pour les applications de lecture à distance de compteurs, le Perax P16X1, un enregistreur-transmetteur de données autonome, alimenté par pile interne, étanche IP67, qui s’adapte bien aux contraintes des sites isolés. Son importante capacité mémoire permet d’enregistrer 15 000 valeurs horodatées qui peuvent être relevées par PC sur site ou à distance via RTC ou GSM. Sa pile lithium autorise plusieurs années de fonctionnement sans maintenance.
Chez Wit, la nouvelle solution dédiée à la télérelève, baptisée “TwinY Télérelève”, comprend un automate de télégestion TwinY, dont le point fort est son étanchéité IP 68, ce qui lui permet d’être installé dans les regards de comptage susceptibles d’être inondés. Ce produit prend également en compte les périodes jour et les périodes nuit afin d’affiner le calcul du débit, permettant ainsi la détection éventuelle de fuites. Wit propose également une solution spécifique pour le comptage sectoriel, “TwinY Comptage Sectoriel”, qui permet de connaître la consommation d’eau entrante et sortante dans une commune.
En matière de télérelève, la solution proposée par Schneider Electric s’inscrit dans le cadre de l’ensemble de solutions de télégestion destiné aux métiers de l’eau baptisé W@de (water application and distributed equipment), présenté à l’été 2004. Basé sur une offre de produits standards et d’applicatifs dédiés aux métiers de l’eau, W@de peut répondre au besoin de gestion à distance de tout type d’ouvrage. Ces solutions, s’appuyant sur le concept “Transparent Ready”, fournissent des outils de télégestion basés sur les technologies de l’internet. L’accès aux informations s’effectue à l’aide d’un simple navigateur Internet et tous les supports de communication sont utilisables : lignes spécialisées, RTC, radio ou GSM.
Pour les mêmes applications, Napac propose Brio, un nouveau produit de télécomptage et de télémesure pour site sans énergie. Complètement autonome grâce à sa pile lithium, il transmet périodiquement par SMS non seulement des index de comptage, mais aussi des mesures de pression ou de niveau. Il est disponible en version totalement étanche IP 68. Il est doté d’un dispositif de diagnostic automatique du fonctionnement permettant une mise en route rapide de l’installation. Toujours dans un but de simplification pour l’utilisateur, Napac propose à ses clients un service d’hébergement de données. Ainsi, l’exploitant du réseau d’eau potable peut consulter ses données directement sur Internet et recevoir ses bilans par e-mails, sans avoir à gérer lui-même un poste informatique de supervision réclamant formation et maintenance.
Ces améliorations vont de pair avec une évolution des compteurs qui deviennent plus précis.
Et des compteurs plus précis
La surveillance des débits de fuite sur réseau impose de mettre en œuvre non seulement des compteurs de plus en plus précis, mais aussi de veiller à ce que le débit minimal à partir duquel le compteur doit fournir des informations fiables soit compatible avec ses caractéristiques métrologiques. Ceci nécessite la mise en œuvre de compteurs de plus en plus sensibles. Ce message, les constructeurs l’ont bien compris et bon nombre d’entre eux, comme Compteurs Farnier, Sensus Metering Systems, Sappel, Actaris, Hydromeca ou Elster Comptage ont fait évoluer leurs équipements et proposent des compteurs de classe C pour la surveillance des réseaux.
Prenons l’exemple du compteur Altair de Sappel. Compteur volumétrique classe C, il est polyvalent : la robustesse de sa chambre de mesure permet un comptage divisionnaire ou de première prise, quelle que soit la qualité de l’eau. La chambre volumétrique identique pour les compteurs de type QN 1.5/2.5 permet l’enregistrement des petits comme des gros débits. La basse vitesse d’oscillation du piston ainsi que la transmission magnétique de faible inertie favorisent la prise en compte des débits de fuite les plus faibles, grâce à un débit de démarrage de l’ordre de 1 l/h. Cette sensibilité aux petits
Débits n’altèrent en rien les qualités du compteur dans les débits élevés puisqu’il résiste à des débits de surcharge de 10 m³ pendant dix minutes. Par ailleurs, Altair bénéficie d’une faible perte de charge.
De son côté, Actaris a repensé totalement la chambre mesurante de l’Aquadis, dans le but d’équilibrer les efforts et les contraintes d’usure et de faciliter le passage de particules solides éventuelles. L’équilibrage hydrodynamique du piston qui en résulte, ainsi que l’utilisation de divers profils innovants confèrent à ce nouveau compteur (classe C) une bonne résistance métrologique dans toutes les conditions.
Sappel, leader dans la technologie jet unique, a proposé en 1975 le premier compteur de type jet unique approuvé en classe métrologique C. La faible perte de charge, la résistance aux débits exceptionnels (Micro Précis 3 de DN 80 mm supporte jusqu’à 1,4 Qmax pendant une heure, soit 84 m³/h) ainsi que la large étendue de mesure font des compteurs jet unique de gros calibres la référence du marché en matière de comptage des débits importants. Associés aux dernières technologies communicantes (tel que l’encodage optique), ces compteurs sont l’outil recommandé pour la rentabilisation d’un réseau de distribution d’eau potable. Cette nouvelle génération d’instruments permet le développement de nouveaux services.
Le développement de nouveaux services
Pour aider les entreprises industrielles des 65 communes dans leur gestion quotidienne de l’eau, Sem commercialise aujourd’hui un suivi de consommation d’eau via Internet. « L’objectif est de détecter des débits anormaux et de contrôler le fonctionnement des réseaux », explique Sébastien Rabbia, ingénieur chargé d’affaires chez Eaux de Marseille Services.
Un appareil de télétransmission (un Cello de Technolog) est installé sur le compteur ou le sous-compteur dont on veut surveiller les données. Il envoie une fois par jour l’ensemble des données du compteur sur un site Internet sécurisé grâce à une liaison GSM. Le client peut les consulter et dispose de la courbe débit en m³/h, d’un historique des volumes (m³) et d’informations quotidiennes et hebdomadaires sous forme de reporting qu’il peut configurer à sa convenance.
En fonction de son profil de consommation, des alarmes peuvent être paramétrées. En cas de dépassement de seuil, un courriel est adressé sur la boîte du client, ainsi qu’un texto sur son téléphone mobile. « La configuration des alarmes permet de prendre en compte des cas particuliers. Par exemple un compteur d’incendie pourra avoir une alarme très très basse », explique Sébastien Rabbia.
La prestation propose en standard l’équipement de l’installation, la location des équipements d’acquisition et de transmission et leur paramétrage, l’abonnement téléphonique et la mise en ligne des informations. Lancée au milieu de l’année 2004, le service a déjà fait des émules. Des industriels comme Carrefour, Panzani, le marché d’intérêt national des Arnavaux ou l’Assistance Publique des hôpitaux de Marseille l’ont adopté.
Toute information sur le fonctionnement des réseaux. En plus du comptage, le fonctionnement des installations de pompage, des niveaux de cuves, des valeurs qualitatives sur les rejets... peuvent être gérés à distance.
Le suivi peut être complété par celui d’autres réseaux tels que l’eau déminéralisée, la vapeur, l’électricité... Ce service fonctionne à partir des différents automates et systèmes de télétransmission du marché et peut recevoir l’information en combinant plusieurs modes de communication : RTC, GSM, SMS, radio... La location de ces systèmes peut être incluse dans le service proposé par la société.
Rappelons que l’arrêté du 2 février 1998 fait obligation aux consommateurs qui prélèvent ou rejettent plus de 100 m³ par jour de faire une mesure quotidienne pour déclaration. L’information accessible via Internet permet donc en premier lieu d’éviter un temps de travail non négligeable, tant pour les relevés manuels que pour la mise en forme des résultats.
Le service Alyane permet surtout aux industriels de disposer, via Internet, d’une information complète, pour surveiller leurs réseaux et limiter les tournées d’inspection. L’accès aux historiques autorise une analyse plus poussée d’un événement ou des consommations liées à une étape de production. Enfin, les bilans, construits spécifiquement suivant les souhaits des clients, permettent de disposer sur une périodicité d’outils d’identification de fuites ou de surconsommations.
Les premiers clients d’Alyane ont rapidement conclu que le suivi humain avait un coût supérieur à l’abonnement, voisin de 3 euros par jour et par comptage, location des télétransmetteurs inclus.
