La mise en œuvre de nouvelles technologies est aujourd’hui indispensable pour mener à bien la recherche de fuites : une première étape de « sectorisation » permet d’identifier les zones de dérive de consommation d’eau, pouvant provenir de fuites invisibles ; la seconde étape consiste ensuite à localiser chacune de ces fuites.
Ainsi, le Centre Côte d’Azur de Lyonnaise
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[Photo : Multilog GSM est une nouvelle gamme d’enregistreurs qui permet de répondre aux attentes des gestionnaires de réseaux d’eau potable, grâce à sa simplicité d’installation.]
des Eaux France s'est équipé auprès de la société Hydreka d’une cinquantaine d’enregistreurs de données GSM, assurant le stockage et la transmission des données, des alarmes de dépassement de seuils, et de deux corrélateurs multi-capteurs destinés à la localisation des fuites.
Les enregistreurs de données GSM : le mariage de la métrologie et de la téléphonie au service de la sectorisation de réseaux
Problématique
La réduction des pertes d’eau sur un réseau d’eau potable dépend de paramètres tels que le renouvellement structurel du réseau, le renouvellement du parc de compteurs, la réduction des besoins en eau des services et la localisation puis la réparation des fuites. Cette dernière partie nécessite la mise en place d'une méthodologie précise en termes de comptage et efficace en termes de rapidité d'intervention. Cette méthodologie se décline de la façon suivante :
- - Définition de zones hydrauliques homogènes (sectorisation) ;
- - Suivi des volumes entrant et sortant sur ces secteurs ;
- - Suivi des débits horaires et des débits minimum nocturne (directement proportionnel au nombre de fuites) ;
- - Analyse des indicateurs : rendement hydraulique et Indice linéaire de Perte.
En résumé, la problématique de réduction des pertes d'eau réside dans la définition de stratégies fiables et rapidement opérationnelles. Elle nécessite l’obtention d’un grand nombre de données brutes tout en mobilisant un minimum de personnel sur le terrain.
Sectorisation mise en œuvre par le Centre Régional Côte d'Azur de Lyonnaise des Eaux France
Le travail de sectorisation a débuté sur 7 communes situées sur le périmètre grassois. Le réseau de distribution a été découpé en une trentaine de secteurs d’une longueur moyenne de 30 km. Chacun de ces secteurs est pourvu de compteurs d’entrée et de sortie d'eau permettant de déterminer leur consommation propre. Les compteurs sont dotés d’enregistreurs autonomes en continu, permettant de contrôler en permanence les volumes et la pression de chaque secteur.
Les mesures des cinquante enregistreurs sont stockées toutes les 3 minutes. Un transfert est réalisé chaque jour par le réseau GSM vers un poste de traitement centralisé. Après analyse de ces données, les actions de localisation sont programmées en utilisant le corrélateur multicapteurs Hydreka. La précision de l'appareil, de l’ordre d’une dizaine de centimètres, permet de réduire la dimension des fouilles ainsi que la durée des chantiers de réparation.
Dans les trois derniers mois, une centaine de fuites ont ainsi été réparées, permettant une économie importante de la ressource en eau : 2400 m³ d’eau par jour (soit l’équivalent de 2 piscines olympiques).
Le Centre Côte d'Azur de Lyonnaise des Eaux France a choisi d'utiliser cet équipement qui permet :
- - une réduction des déplacements pour vérification du matériel ;
- - une identification en temps réel des dysfonctionnements ;
- - une réactivité immédiate ;
- - une gestion des consommations d’eau en temps réel ;
- - un gain notable d’efficacité dans la recherche et le traitement des fuites.
Les enregistreurs de données Multilog® GSM
Cette nouvelle gamme d’enregistreurs a permis de répondre aux attentes des gestionnaires de réseaux d’eau potable, grâce à sa simplicité d'installation (têtes émettrices de compteurs, prise de pression) et au faible coût de mise en service. En effet, leur technologie ne nécessite pas la mise en place coûteuse d’une ligne téléphonique et d'une ligne électrique.
De plus, leur étanchéité parfaite (IP68), leur grande autonomie de batterie (3 à 5 ans selon le modèle) et leur capacité de stockage (60 000 données) permettent de s’adapter à tous les sites et à tous les environnements (enregistreurs tropicalisés).
La communication avec l’enregistreur se fait par le réseau GSM sur deux bandes de fréquence (900 et 1800 MHz) sous forme Data. Le support de la téléphonie et la technologie de cette gamme d’enregistreurs permettent une communication pour la relève des données (9600 bauds), pour l’envoi d’alarmes (appareil auto-appelant) mais également pour programmer l'appareil ou visualiser les données en temps réel.
Une nouvelle évolution de la gamme Multilog®, utilisant le réseau GSM, est la relève de données par SMS, offrant ainsi une plus grande vitesse de communication à un coût réduit et permettant par exemple la consultation d'un point de mesure via un téléphone portable.
La gestion des relèves, la réception des alarmes est gérée automatiquement par le logiciel WinFluid, développé par la société Hydreka. L’appel des enregistreurs est effectué en fonction de fenêtres horaires définies.
Lors de la programmation, les alarmes peuvent être redirigées sur les téléphones portables des agents d’astreintes. Ce logiciel offre de multiples fonctionnalités pour une gestion souple d’un parc métrologique et permet l’exportation des données vers des logiciels de supervision comme Topkapi.
En résumé, la technologie actuelle permet la mise en place d’une gestion de réseau à distance, à moindre coût et simple d’emploi, concourant ainsi à augmenter la réactivité pour localiser les fuites.
Le corrélateur multi-capteurs synchronisés : SoundSens®
Le domaine de la recherche de fuites par corrélation acoustique n’avait connu aucune évolution notable depuis 20 ans.
Rappels sur la corrélation
Deux capteurs accélérométriques sont positionnés en contact avec la conduite d’eau potable pour récupérer le signal vibratoire généré par le bruit de fuite. Le corrélateur calcule le temps de décalage nécessaire au signal pour atteindre les deux capteurs. À partir de cette donnée, de la distance entre les deux capteurs, du diamètre et du matériau de la conduite, il positionne précisément la fuite. Toute la problématique de la corrélation repose sur le rapport signal de fuite/bruits parasites.
Deux sources de parasitage sont identifiées :
- - électronique (capteurs analogiques, conversion/amplification du signal au niveau des radios de transmission et du corrélateur) ;
- - environnante (bruits extérieurs parasitant la transmission du signal sous forme de UHF).
De plus, ce rapport est fortement influencé par les conduites en matériaux souples (PVC, PE), par les milieux ambiants bruyants et, par exemple, par les fuites noyées.
Description technique du corrélateur multi-capteurs synchronisés
Ce corrélateur constitue une véritable avancée technologique utilisant la puissance de calcul des derniers PC pour le traitement de l’information. La méthodologie de travail par corrélation croisée ne laisse plus de doute sur la présence d’une fuite. Ses caractéristiques techniques sont les suivantes :
- - Corrélateur composé de plusieurs capteurs enregistreurs autonomes sur batteries ;
- - Suppression de la transmission radio (élimine la majorité des bruits parasites) ;
- - Numérisation du signal de fuites directement au niveau des enregistreurs ;
- - Réduction au maximum de la chaîne électronique ;
- - Amélioration très nette du rapport signal de fuite/bruits parasites. Ouvre de nouveaux horizons pour la détection de fuites introuvables jusqu’à aujourd’hui.
[Photo : Le corrélateur SoundSens constitue une véritable avancée technologique utilisant la puissance de calcul des derniers PC pour le traitement de l’information. La méthodologie de travail par corrélation croisée ne laisse plus de doute sur la présence d’une fuite.]
Mise en œuvre par Lyonnaise des Eaux France
Ces enregistreurs permettent :
- - une facilité réelle de l’emploi du corrélateur, avec un logiciel de programmation conviviale et une relève de données simple ;
- - un temps d’intervention sur le réseau limité (pas de balisage de la zone de recherche de fuites) ;
- - la possibilité de programmer les capteurs pour un enregistrement nocturne, avec une analyse sur le terrain ou en différé ;
- - d’étendre la zone de corrélation grâce au nombre de capteurs.
La performance de cet outil a permis de trouver des fuites que les appareils traditionnels et standards de « recherche acoustique » n’indiquaient pas.
En conclusion
La tendance actuelle en termes de gestion de réseaux s’oriente vers des appareils de mesure d’une plus grande souplesse d’emploi, autonomes, ne nécessitant pas d’installations lourdes.
L’essor rapide de la téléphonie et de l’électronique a permis à la métrologie de trouver un nouveau support de développement.
De plus, l’avènement du haut débit par téléphone (GPRS, UMTS) devrait ouvrir de nouveaux horizons à moyen terme.
L’utilisation de ces équipements permet au Centre Côte d’Azur de Lyonnaise des Eaux France de réduire considérablement les interventions de recherche de fuite la nuit, de répondre à ses ambitions en matière de traitement des fuites invisibles, d’économiser la ressource en eau (précieuse, dans les Alpes-Maritimes) et, par conséquent, d’améliorer le rendement de réseau.
Ce dernier enjeu s’intègre à la politique de développement durable menée par Lyonnaise des Eaux France en liaison avec les collectivités locales.
