FR2617593A1 - Procede et installation pour determiner le debit d'un fluide dans une conduite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et une installation 10 pour déterminer le débit d'un fluide dans une conduite. Le problème à résoudre consiste à obtenir une détermination continue, simple et précise. Le procédé est caractérisé en ce qu'on inscrit sur un graphique 17 une première courbe représentant la pression manométrique en amont d'un orifice d'une plaque disposée dans la conduite et une seconde courbe représentant la pression différentielle à travers l'orifice, ces courbes présentant des couleurs différentes, on prend 14 une image de ces courbes et du graphique, on effectue un codage numérique 23 de cette image et on détermine à partir de là 24, 32, 34, 36, 38 le débit dans la conduite. L'invention est applicable notamment aux fluides gazeux.

Description

l 2617593

PROCEDE ET INSTALLATION POUR DETERMINER LE

DEBIT D'UN FLUIDE DANS UNE CONDUITE

La présente invention a pour objet un procédé et une installation pour contrôler et calculer en continu le débit d'un fluide dans une conduite en utilisant un appareil enregistreur pour une partie du procédé de contrôle et, notamment, un procédé et une installation pour contrôler et interpréter en continu les courbes tracées par l'appareil enregistreur pour déterminer le

débit d'un gaz.

Des appareils enregistreurs ont été utilisés depuis de nombreuses années dans un grand nombre d'industries pour enregistrer des mesures de quantités physiques. Ils sont largement utilisés dans l'industrie pétrolière et l'industrie chimique pour déterminer des débits de fluides, notamment de gaz, afin d'obtenir la consommation et pour servir d'enregistrement visible et de preuve de cette consommation, en particulier quand le fluide ou le gaz est un produit commercial procuré à un consommateur par un fournisseur. Le procédé classique de 2O détermination du débit consiste à le calculer à partir des valeurs déterminées par un manomètre pour la pression du gaz et par la pression différentielle à travers

l'orifice d'une plaque introduite dans la conduite.

Etant donné que les débits doivent habituellement être mesurés en continu et souvent dans des zones éloignées, on utilise généralement des appareils enregistreurs circulaires automatiques simples et étalonnés à l'avance pour enregistrer sous forme de courbes sur un graphique amovible les composantes de pression et de pression différentielle. En mesurant la pression atmosphérique ou en déterminant sa valeur à partir de la température ambiante et de l'altitude régnant au lieu o les mesures sont effectuées, on peut déterminer la pression absolue du gaz. On détermine alors le débit comme étant le produit de la constante d'étalonnage de l'orifice par la valeur de la racine carrée du produit de la pression absolue par la pression différentielle. Pour que les calculs soient très précis, la racine carrée du produit intermédiaire des deux variables de pression dynamique doit être intégrée de façon continue en fonction du temps. Par suite du manque de procédés simples, économiques et automatiques pour effectuer le calcul exact, il a été de pratique habituelle d'intégrer indépendamment les deux variables de pression et donc d'en faire les moyennes en fonction du temps, puis d'extraire la racine carrée du produit de

ces moyennes.

Dans la technique antérieure, il y a un grand nombre de types différents d'intégrateurs mécaniques pour le traitement ultérieur des graphiques. Ces intégrateurs comprennent les multiplicateurs à roues et à disques utilisés par du personnel opérateur ainsi que divers types de cames pour déterminer les racines carrées. Un certain nombre de particularités du graphique peuvent accroître les difficultés que l'on éprouve pour effectuer une lecture précise de ce graphique. Par exemple, certains graphiques présentent une bande large et étendue dans laquelle le style d'inscription a oscillé suivant un mouvement alternatif rapide par rapport à la rotation lente du graphique pendant des durées de l'ordre d'un ou 2Es plusieurs jours. Le personnel qui interprète le graphique doit souvent deviner o était situé le style pendant la plus grande partie du temps en utilisant en fait un procédé de formation de moyenne non garanti. Un autre type de graphique qui est très difficile à lire manuellement est un graphique qui présente un tracé éclaté o il y a environ cent branches fortement incurvées de très grande amplitude. De telles courbes sont extrêmement difficiles à suivre sur une plate-forme mobile avec un pantographe quelconque ou un mécanisme

suiveur de courbe.

On connaît d'autres dispositifs qui agissent essentiellement pour modifier l'appareil enregistreur lui même de manière qu'il effectue les calculs en agissant b -comme un planimètre ou par calcul électronique avec enregistrement des résultats sur le graphique. Le problème qui se pose avec ces dispositifs plus compliqués

est qu'il en faut un à chaque emplacement de contrôle.

Cela peut nécessiter de plusieurs dizaines à un nombre important de milliers de dispositifs pour une société utilisatrice.

Les documents de brevets des E.U.A.

N 1 877 810 et N 2 611 812 concernent des exemples de dispositifs d'enregistrement de débit de gaz qui - utilisent des inductances variables ou des transformateurs à noyau déplaçable en fonction de la pression du fluide pour produire un signal électrique. Un autre dispositif inductif similaire, habituellement en un emplacement éloigné correspondant à un appareil enregistreur éloigné, convertit le signal électrique en un mouvement mécanique pour déplacer un style d'inscription sur un graphique tournant. Bien que ces brevets divulguent un appareil enregistreur éloigné, ils ne résolvent par le problème posé par la lecture précise et/ou l'interprétation du graphique et par la -- détermination du débit à partir de là. De plus, ces systèmes sont d'utilisation gênante parce qu'il faut prévoir un équipement supplémentaire en chaque emplacement de mesure de débit et en chaque emplacement d'enregistrement. En outre, des installations de signalisation appropriées doivent être prévues, entre chaque dispositif de mesure et chaque appareil enregistreur. Un autre système suivant la technique antérieure est représenté dans le document de brevet des E.U.A. N 3 322 339, dans lequel le système mécanique est en liaison physique avec l'appareil enregistreur de graphique et fonctionne mécaniquement en tant que planimètre pour calculer la surface située sous les courbes. On supprime ainsi le besoin d'un opérateur pour suivre à la main la courbe sur le graphique. Ce système mécanique ajoute une charge supplémentaire lors du mouvement du style, ce qui peut entraîner des imprécisions dues à cette charge supplémentaire. Il comporte en outre un grand nombre de pièces en mouvement et le déplacement mort des liaisons à pivot peut être une

cause supplémentaire d'imprécisions.

Le document de brevet des E.U.A. Ne 3 742 515 divulgue un analyseur pour un appareil enregistreur à graphique qui utilise des signaux électriques pour produire une onde triangulaire tracée le long du bord du graphique d'enregistrement, chaque ondulation représentant une valeur de surface d'intégration

particulière de l'amplitude du signal analogique.

Cependant, cet analyseur ne permet pas d'obtenir un signal électrique représentant le volume total du fluide écoulé, ni même le débit d'écoulement du fluide. En outre, il n'y a aucune moyen autre que des moyens manuels pour interpréter les résultats qui sont sous forme de graphiques. Le document de brevet des E.U.A. N 3 980 865 2_ crée un intégrateur électronique destiné à être utilisé en liaison avec un appareil mécanique pour inscrire les courbes de pression et la pression différentielle figurant sur des graphiques de débit circulaires. Cet intégrateur électronique fournit une intégrale courante du débit par codage approprié de la rotation du plateau du graphique et des deux mouvements angulaires des deux bras des styles. Le fonctionnement de ce dispositif exige un opérateur pour guider simultanément deux aiguilles sur deux courbes du graphique de gaz tournant. Cet opérateur utilise un levier de commande mécanique dans chaque main pour commander chaque aiguille. L'intégrateur effectue en même temps les calculs voulus. Etant donné que ses deux mains sont occupées, l'opérateur ne peut pas facilement interrompre le fonctionnement si les courbes sont incomplètes. Avec ce dispositif, on doit aussi compter avec la dextérité de l'opérateur en ce qui concerne la précision. D'autres inconvénients associés à ce dispositif sont: 1') la difficulté éprouvée par l'opérateur pour suivre avec précision et simultanément deux courbes sur un plateau tournant; 2 ) le fonctionnement qui n'a lieu qu'en accord avec des opérations prédéterminées choisies au moyen d'un tableau de commande; 3e) les faibles vitesses d'entraînement pour que l'opérateur puisse traiter des graphiques présentant

des déplacements de courbe à fréquence élevée.

Enfin, le document de brevet des E.U.A.

N 4 414 634 concerne un totalisateur de données pour le débit d'un fluide calculé par voie électronique, avec une 2G liaison directe à un appareil enregistreur. Ce totalisateur de données comporte un premier transformateur et un second transformateur à déplacement linéaire variable, avec une liaison directe à l'appareil enregistreur pour que le déplacement soit en accord avec les mouvements de plusieurs styles d'inscription, la liaison étant prévue pour déplacer les éléments à déplacement linéaire des deux transformateurs. Un multiplicateur électronique est prévu pour multiplier les signaux électriques de sortie du premier et du second transformateurs et pour former ainsi un produit. Un circuit électronique est prévu pour calculer la racine carrée de ce produit et pour fournir un signal électrique proportionnel du débit d'écoulement du fluide. Ce signal

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peut être multiplié par un signal de temps pour obtenir

la quantité totale de fluide écoulé.

Bien que les documents de brevets des E.U.A.

mentionnés précédemment correspondent à des perfectionnements de l'état de la technique, un certain b - nombre de différences existent vis-à-vis de la présente invention. Par exemple, les dispositifs conduisent aux perfectionnements soit par additions des organes décrits à des appareils enregistreurs existants, soit en proposant un appareil enregistreur perfectionné plus compliqué, ce qui accroit la quantité des organes d'équipement de chaque emplacement de contrôle de débit sans donner la possibilité d'obtenir des mesures autrement que par une voie graphique. Ils n'indiquent pas, notamment, comment on peut contrôler en continu des appareils enregistreurs, calculer des pressions avec

précision et intégrer des débits en fonction du temps.

En conséquence, le but principal de la présente invention est de créer, un procédé et une installation pour contrôler et calculer en continu le débit d'un

fluide dans une conduite.

Un autre but de la présente invention est de créer un procédé et une installation tels que ci-dessus et qui soient rapides, fortement automatisés et de

précision élevée.

Un but particulier de l'invention est de créer un procédé et une installation tels que ci-dessus et qui comprennent le contrôle vidéo de plusieurs courbes du

graphique d'un appareil enregistreur.

Un autre but de la présente invention est de créer un procédé et une installation tels que ci-dessus et qui interprétent automatiquement les courbes du graphique d'un appareil enregistreur et déterminent à partir de là la pression manométrique et la pression

différentielle en vue du calcul du débit du fluide.

A cet effet, l'invention concerne un procédé pour contrôler et calculer en continu le débit d'un fluide dans une conduite munie d'une plaque à orifice disposée à l'intérieur, caractérisé en ce qu'on inscrit une première courbe représentant la pression manométrique en amont de l'orifice et une seconde courbe représentant la pression différentielle à la traversée de l'orifice sur un graphique associé à un appareil enregistreur, notamment un graphique circulaire, la première courbe et la seconde courbe présentant des couleurs différentes, on examine par voie optique les courbes et le graphique et on prend une première image de ces courbes et de ce graphique, on effectue un codage numérique de cette première image et on détermine le débit du fluide dans la conduite en interprétant la première image codée en

valeurs numériques.

L'invention est appliquée notamment pour effectuer le contrôle automatique d'appareils enregistreurs d'écoulement de gaz et pour calculer les

débits du gaz à partir de là.

Suivant un mode de réalisation, on examine par voie optique les courbes et le graphique avec une caméra vidéo et on prend une première image des courbes et du graphique, on effectue un codage numérique de l'image en utilisant un codeur numérique électronique, et on utilise un microprocesseur pour déterminer le débit du fluide à -- partir de l'image codée en valeurs numériques, d'une version modifiée de l'image à codage numérique ou d'une

image dérivée de l'image codée et/ou de l'image modifiée.

Suivant un mode de réalisation préférentiel, les courbes sont en couleurs différentes, à savoir respectivement

C rouge et bleue.

L'installation de la présente invention comporte également des moyens pour modifier l'intensité de couleur ou la couleur apparente de l'une ou plusieurs des courbes pour créer une image modifiée qui peut être

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utilisée pour former une image dérivée devant être

utilisée pour déterminer le débit du fluide.

Suivant un mode de réalisation préférentiel, les moyens de modification comportent un filtre coloré qui peut être interposé entre la caméra vidéo et le graphique. L'installation comporte également des moyens pour corriger la première image, l'image modifiée et/ou les images dérivées afin d'éliminer les parties indésirables, des moyens pour afficher l'une quelconque des images et des moyens pour mettre en mémoire et

reprendre les images codées par voie numérique.

L'invention sera mieux comprise en regard de la

description ci-après et du' dessin annexé dans lequel la

figure unique est un schéma d'ensemble d'une installation

conforme à la présente invention.

- La présente invention concerne un procédé et une installation pour contrôler et calculer en continu le débit d'un fluide dans une conduite et, notamment, pour effectuer le contrôle automatique d'appareils enregistreurs d'écoulement de gaz et pour calculer les

débits du gaz à partir de là de façon rapide et précise.

2u Suivant leur mode de réalisation préférentiel, le procédé et l'installation suivant la présente invention sont utilisés pour contrôler et calculer de façon continue le débit d'écoulement d'un fluide, notamment d'un gaz, dans une conduite munie d'une plaque à orifice, un appareil tenregistreur d'écoulement inscrivant une première courbe présentant une première couleur (par exemple rouge) et représentant la pression manométrique en amont de l'orifice de la plaque, et une seconde courbe présentant une seconde couleur (par exemple bleue) et représentant

3C la pression différentielle à la traversée de l'orifice.

D'une façon générale, le procédé et l'installation intégrée suivant la présente invention comprennent la prise d'une première image des courbes sur un graphique circulaire en utilisant u.ne caméra vidéo monochromatique. L'image prise est codée en valeurs numériques en utilisant un codeur numérique électronique et elle est mémorisée dans la mémoire d'un microprocesseur. Le microprocesseur est également utilisé pour capter, transformer, calculer et produire le résultat ou la mesure approprié concernant le graphique exploité. On va maintenant décrire en détail ci-après le fonctionnement de l'installation intégrée en se référant

à la figure unique du dessin annexé.

L'installation comporte un support 10 muni d'un socle 12 avec une broche 11 disposée au centre pour le montage d'un graphique 17 ainsi que de moyens pour porter une caméra vidéo 14. Le support porte également une source lumineuse de transmission 16 disposée sous le socle 12 pour éclairer le graphique 17 disposé sur ce socle. Un bras 18 est également prévu sur le socle pour

porter une source lumineuse par réflexion 19 placée au-

dessus de la caméra 14. Une unité électromécanique 20 est disposée sur le socle pour permettre d'interposer un filtre 22, par exemple un filtre coloré, entre la caméra 14 et le graphique 17. Le filtre coloré est utilisé pour diminuer le contraste entre le fond du graphique et une courbe de la même couleur que le filtre, de façon à

éliminer pratiquement cette courbe de l'image résultante.

Des moyens appropriés, non représentés, peuvent être prévus pour régler l'intensité de la lumière émise par

les sources lumineuses 16 et 19.

La caméra 14 est de préférence une caméra vidéo monochromatique RCA capable d'un format RS 170, parce qu'une telle caméra a une résolution spatiale plus élevée qu'une caméra vidéo en couleur. Elle explore de façon sensiblement continue le graphique éclairé et prend des images des courbes du graphique. La caméra 14 peut être équipée d'un système a objectif réglable et d'un

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diaphragme d'ouverture (non représentés) pour concentrer

correctement et régler la quantité de lumière reçue.

Un codeur numérique électronique 23, par exemple un appareil "PC-Vision Frame Grabber" reçoit un signal de l'image ou des images prises par la caméra 14 et convertit les images en un format lisible par la machine. Le codeur numérique 23 peut être constitué par tout dispositif approprié connu dans la technique et comportant les circuits appropriés pour convertir chaque image en une matrice numérique représentant deux dimensions en coordonnées cartésiennes et contenant des valeurs qui correspondent aux mesures effectuées par la caméra pour les intensités lumineuses relatives dans son champ de vision. L'image ou les images codées en valeurs numériques peuvent être transférées de la mémoire du codeur numérique 23 dans la mémoire du microprocesseur 24. Un premier moniteur d'affichage vidéo 30, par exemple un moniteur SONY relié au codeur numérique 23, est utilisé pour afficher l'image ou les images reçues à partir de la caméra 14 ou mémorisées dans la mémoire du

codeur numérique 23.

Le microprocesseur 24 peut être constitué de tout ordinateur approprié connu dans la technique et peut être muni de modules appropriés, de cartes et/ou de programmes appropriés pour effectuer diverses fonctions et opérations. Par exemple, le microprocesseur 24 peut être un ordinateur IBM-PC/AT avec une mémoire à accès sélectif de 512 kilooctets, un disque rigide de 20 mégaoctets et au moins une commande de disque destinée à une disquette souple de 13,3 cm ayant une capacité de 360 kilooctets. Le microprocesseur peut être utilisé pour envoyer un signal de commande a l'unité électromécanique afin d'interposer le filtre 22 entre la caméra 14 et le graphique 17 et produire ainsi une image modifiée des courbes du graphique. Le microprocesseur 24 peut aussi être utilisé pour produire ur certain nombre d'images l 2617593 dérivées dont chacune contient la représentation de l'une des différentes courbes, par interprétation de la couleur, des nuances et/ou des intensités de lumière associées aux images prises et en faisant usage d'opérations mathématiques et/ou logiques telles que découpage, intersection, comparaison, addition,

soustraction, corrélation et/ou multiplication.

Avant d'utiliser l'installation 10 pour contrôler les graphiques, il est généralement souhaitable d'étalonner cette installation pour que la caméra 14 soit correctement positionnée par rapport au socle d'examen 12. L'opération d'étalonnage comprend la mise au point et le positionnement de la caméra 14 dans trois directions perpendiculaires par rapport au plan du socle d'examen 12 et à un point de référence unique sur ce socle, généralement le point d'intersection du plan du socle avec l'axe de la broche 11 située au centre. Le point de référence unique constitue l'origine de trois axes perpendiculaires de coordonnées cartésiennes dans l'espace. L'étalonnage peut être effectué en plaçant une source de référence sur le socle, par exemple un graphique d'essai vierge de couleur pâle et ayant la grandeur maximale à traiter, graphique sur lequel a été soigneusement inscrite une courbe fine et foncée correspondant en position à la valeur maximale pouvant être exprimée sur le graphique. Dans le cas d'un graphique circulaire, la courbe fine et foncée est un cercle concentrique à l'origine des coordonnées de l'échelle du graphique et ayant un rayon correspondant à la course maximale admissible du style, c'est-à-dire cent pour cent de la valeur maximale. Après que la caméra a pris une image du graphique d'essai et que le codeur numérique 23 a codé l'image en valeurs numériques, le microprocesseur 24 la compare à son espace interne de coordonnées. Il indicue alors à l'opérateur comment

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déplacer la caméra dans-les directions correspondant à la mise en place de la caméra à la distance correcte du plan du graphique et en position centrée au-dessus de

l'origine des coordonnées choisies.

En variante, l'étalonnage peut être effectué en affichant sur le moniteur vidéo 30 une vue du graphique d'essai ainsi qu'une image produite à l'intérieur et correspondant à une ligne à l'emplacement attendu de la ligne représentant la valeur maximale. L'opérateur peut alors régler à la main la position de la caméra dans les trois dimensions possibles, de manière que la ligne de

valeur maximale coincide avec l'image produite.

Le microprocesseur 24 peut, bien entendu, être muni d'un module approprié de programmation et/ou d'étalonnage pour effectuer l'une des techniques d'étalonnage mentionnées ci-dessus ou ces deux techniques. Après l'étalonnage, il y a une relation linéaire connue de façon précise entre la distance réelle de deux points suivant chacun de deux axes perpendiculaires de coordonnées cartésiennes sur un graphique réel étudié et la distance calculée des images de ces deux mêmes points dans le graphique d'image codée en valeurs numériques. Les informations reçues par le microprocesseur 24 lors de l'opératidn d'étalonnage peuvent être mémorisées et utilisées pour évaluer les valeurs d'intensités d'images provenant de graphiques - étudiés en retranchant de ces valeurs celles qui correspondent à l'image du graphique d'essai. L'opération d'étalonnage facilite aussi les calculs et permet

d'utiliser des systèmes d'objectifs de caméra différents.

On peut aussi effectuer des réglages pour des variations, - r prévues dans le temps, de l'emplacement de la caméra ainsi que des dimensions et de la forme de son champ de vision. L'expérience a montré que, fréquemment, la qualité de l'éclairage du graphique n'est pas uniforme et qu'on ne peut pas la corriger par des réglages physiques des sources lumineuses 16 et 19. On peut effectuer une étape initiale supplémentaire pour compenser cela. Cette étape comporte la prise et la conversion numérique d'un

graphique vierge, par exemple le verso d'un graphique.

L'image codée en valeurs numériques contient les valeurs d'intensité de référence de la quantité de lumière

incidente arrivant en chaque point d'un graphique type.

Si on le désire, cette image peut être traitée automatiquement par le microprocesseur par soustraction 102 de toute autre image codée en valeurs numériques pour

rapporter a la norme les valeurs d'intensité mesurées.

Après achèvement des étapes initiales de mise en position et d'étalonnage, on place sur le socle 12 un graphique étudié contenant une première courbe, U_ généralement de couleur rouge, représentant la pression manométrique en amont de l'orifice de la plaque et une seconde courbe, généralement de couleur bleue, représentant la pression différentielle à la traversée de l'orifice. L'image des courbes du graphique étudié est ensuite évaluée par la caméra vidéo 14. On produit de préférence des images analogiques répétitives du graphique en examinant le graphique de façon essentiellement continue avec la camera. La fréquence de répétition normale d'une caméra vidéo est de trente fois

par seconde.

--ú Après que l'image prise par la caméra 14 a été codée en valeurs numériques par le codeur numérique 23 et mémorisée dans la mémoire 28 du microprocesseur et/ou affichée sur le moniteur vidéo 30, l'opérateur choisit l'une de plusieurs stratégies disponibles pour déterminer 3C le débit du fluide dans la conduite. Ces stratégies disponibles comprennent: (1) la séparation dans l'espace de courbes qui ne se coupent pas dans une seule image; (2) la séparation par partage des intensités dans une seule image en se référant à une intensité intermédiaire comprise entre celles qui sont typiques d'une courbe et celles qui sont typiques de l'autre courbe; (3) la séparation par comparaison de deux images, l'une d'elles contenant les deux courbes et étant comparée à une image contenant seulement une courbe par suite du règlage de la sensibilité de la caméra de manière à ne distinguer que l'une des courbes sur le fond; et (4) la séparation par comparaison de deux images, l'une d'elles contenant les deux courbes et étant comparée à une image ne contenant qu'une courbe par suite de l'interposition d'un filtre coloré ayant la même couleur que l'une des courbes, par exemple un filtre rouge, pour supprimer cette courbe de

la seconde image.

Suivant la stratégie choisie par l'opérateur, le microprocesseur 24 effectue une série d'opérations mathématiques et/ou logiques qui sont nécessaires pour cette stratégie. Il s'agit, par exemple, de la saisie d'une ou plusieurs images, de l'interposition du filtre coloré entre le graphique et la caméra ou, dans le cas d'une séparation dans l'espace, il faut que l'opérateur indique sur un moniteur 32 avec un dispositif actionné à 2u la main un point sur un cercle imaginaire pour la séparation dans l'espace ou pour indiquer laquelle de deux courbes séparées dans l'espace appartient à une mesure de pression particulière, le dispositif actionné à la main peut être constitué par une "souris" 36 ou par un stylo optique 38. Un stylo optique est particulièrement utile parce que l'opérateur peut tracer de façon très simple un lieu géométrique de séparation complètement fermé sur l'écran d'affichage, ce lieu géométrique étant utilisé par le microprocesseur pour partager le champ

d'image entre les deux courbes.

S'il le désire, l'opérateur peut choisir un mode manuel pour mettre en oeuvre les stratégies dont il disposes On utilise dans ce cas un clavier 34 pour fournir Des instructions requises pour effectuer la stratégie choisie. On utilise généralement le mode manuel si le graphique étudié est sale ou si l'encre du stylo d'inscription s'est répandue ou écoulée sur le graphique, ou encore si le graphique doit être traité à nouveau après que des annotations ou des échelles ont été

reportées sur lui.

Les dispositifs actionnés à la main 34, 36 et 38 peuvent aussi être utilisés pour corriger des images affichées par le microprocesseur sur le moniteur 32. La correction d'image permet de supprimer les traits, les taches, les barbouillages ou similaires dans l'image codée en valeurs numériques. Cette correction peut être effectuée en utilisant la "souris" 36 ou le stylo optique 38 pour indiquer sur l'écran d'affichage un point de référence correspondant à un point particulier de l'image. L'opérateur peut alors choisir si toutes les particularités doivent être éliminées ou si cela ne doit être fait que pour une couleur déterminée. De plus, l'opérateur choisit la nature de la suppression parmi un certain nombre d'opérations possibles telles que: suppression de tous les types de particularités choisis à l'extérieur d'un cercle de rayon indiqué, suppression de tous les types de particularités choisis à l'intérieur d'uncercle de rayon indiqué, de tous les types de particularités choisis à l'intérieur d'un carré centré sur le point d'image indiqué ou simplement des types de particularités choisis au point d'image indiqué. Dans le cas de grattage radial, l'opération de correction s'arrête après que le grattage ait été effectué. Dans le cas du grattage ponctuel, l'opération de -correction est répétée au point choisi chaque fois que le bouton de 3 C.commande de l'aiguille chercheuse est enfoncé ou que le

stylo optique vient en contact avec l'écran.

Dans le mode manuel, l'opérateur peut aussi régier le diaphragme (non représenté) du système d'chjectif, le contraste fourni par la caméra vidéo et, par l'intermédiaire du microprocesseur 24, les paramètres du circuit de codage numérique qui permettent d'affecter automatiquement des "fausses couleurs" à des intensités de courbe particulières quand on affiche l'image convertie en valeurs numériques. En opérant ainsi, l'opérateur peut résoudre à la main des situations difficiles de nature de graphique, créer des contraintes supplémentaires et, en observant l'interprétation de l'affichage, commander les résultats de l'opération. En outre, l'opérateur peut demander que le filtre soit interposé ou enlevé suivant la stratégie utilisée pour obtenir une ou plusieurs images différentes converties en valeurs numériques et corrigées. La principale différence entre le mode automatique et le mode manuel est que dans le mode manuel le microprocesseur s'arrête entre les étapes pour permettre le réglage de paramètres extérieurs

et intérieurs.

Comme exposé précédemment, on peut utiliser quatre stratégies différentes pour obtenir les deux images de courbes requises pour déterminer le débit du gaz. Quand on choisit la stratégie de séparation dans 2C,l'espace, on fait une copie de la première et de la seule image du graphique étudié contenant les deux courbes. On forme ensuite une deuxième image dans laquelle la zone extérieure à un lieu géométrique de séparation donné est supprimée de l'image et on forme une troisième image dans laquelle la zone intérieure à ce lieu géométrique est

supprimée en laissant une courbe extérieure choisie.

Quand on choisit la stratégie de répartition des intensités de l'échelle des gris, on calcule un histogramme d'occurrence d'intensités pour l'image du graphique étudiée. Le microprocesseur 24 détermine ensuite les deux crêtes de la distribution bimodale et une valeur située à mi-chemin entre ces crêtes devant être utilisée comme valeur de partage de l'image entre deux nouvelles images. Il s'agit d'une première nouvelle image ayant des valeurs plus foncées que la valeur de référence et une seconde nouvelle image ayant des valeurs plus claires que la valeur de référence. L'ordinateur intervient alors pour éliminer de la seconde nouvelle image les points ayant des valeurs beaucoup plus claires que la valeur de la crête inférieure et, de plus, tous les points de la seconde nouvelle image dont les positions sont immédiatement voisines d'emplacements obscurs de la première nouvelle image, en admettant qu'ils ne représentent qu'une saisie partielle de la

courbe foncée.

Quand on utilise l'une ou l'autre des deux stratégies qui conduisent à obtenir deux images initiales différentes, l'une contenant les deux courbes du graphique étudié et l'autre ne contenant que l'image de la courbe en une couleur, l'une des images nouvellement produites correspond à une copie de l'image avec la courbe unique et l'autre est produite en traitant toutes les valeurs d'intensités comme étant vraies (présentes) ou fausses (absentes) en se référant à une intensité limite. Le microprocesseur 24 effectue ensuite une intersection logique par points entre l'image à deux courbes et l'inverse logique de l'image à deux courbes pour produire une autre nouvelle image qui ne contient que les caractéristiques qui ne sont pas communes aux deux images initiales. Il s'agit de la courbe dans la couleur qui n'est pas présente dans l'image à une seule courbe. Tous les points de la nouvelle image résultante qui sont en des emplacements voisins de l'image à une courbe initiale sont alors éliminés comme étant provoqués par les deux images initiales ayant des intensités moyennes différentes avant l'opération logique effectuée

sur les images.

Dans chacune des quatre stratégies ci-dessus, à moins que l'opérateur intervienne pour changer les conventions, la courbe d'image résultante évaluée comme étant foncée est supposée être "bleue", c'est-à-dire représenter la pression différentielle et la courbe d'image claire est supposée être "rouge", c'est-à-dire représenter la pression manométrique. Les intensités relatives mesurées permettent à l'installation

d'effectuer cette affectation automatiquement.

Une fois que les deux images finales obtenues par les stratégies cidessus ont été mémorisées, elles sont traitées par le microprocesseur 24 en utilisant des techniques mathématiques connues pour déterminer un débit

d'écoulement de gaz.

La première partie de ce traitement consiste dans la conversion des coordonnées quasi-polaires de l'image en coordonnées cartésiennes des valeurs en fonction du temps. Cette transformation est effectuée en faisant usage de deux formules trigonométriques et en utilisant des tables trigonométriques calculées à l'avance ainsi que des constantes connues du graphique telles que le rayon nul, le rayon maximal et la longueur du bras du style. Tandis que les coordonnées de chaque point de chaque image sont transformées l'installation produit quatre vecteurs temporels d'informations, deux pour les courbes "rouges" ou de pression manométrique et deux pour les courbes "bleues" ou' de pression différentielle. Pour chaque vecteur, la position de valeur indique l'intervalle de temps auquel cette valeur correspond en se référant à l'axe vertical ascendant de la caméra vidéo et à l'angle de temps zéro. Les deux vecteurs associés pour chaque courbe en couleur ou de nature de pression contiennent respectivement; pour chaque ligne d'angle de temps et avec la résolution désirée, la somme des valeurs de pression rencontrées le long de cette ligne d'angle de temps ainsi que le nombre des points correspondant à cette somme pour cet angle de temps. Eh divisant chaque somme de valeurs par le nombre de points qui lui correspondent, il est possible d'obtenir la pression moyenne pour l'intervalle de temps

considéré et pour chaque courbe.

A ce point, on effectue la compensation des déplacements des courbes des styles ayant lieu pour éviter qu'un style vienne en contact avec l'autre. Cette compensation est effectuée en déplaçant un vecteur dans le temps par rapport à l'autre de la valeur de décalage de temps (généralement cinq minutes) qui correspond à l'appareil enregistreur du type considéré. Le débit est ensuite calculé à chaque instant par le produit d'une constante type du graphique par la constante de l'orifice ainsi que par la racine carrée du produit de la pression manométrique et de la pression différentielle à cet instant. L'intervalle de temps pendant lequel l'écoulement est enregistré est la somme des intervalles de temps pendant lesquels il y a une pression différentielle non nulle. Le volume total écoulé est la somme des débits individuels calculés multipliés par le temps pendant lequel l'écoulement est enregistré. Le temps d'écoulement peut, si cet écoulement n'est pas continu, être calculé en se référant à l'origine des

temps mentionnée plus haut.

Les équations mathématiques utilisées pour obtenir la pression différentielle et la pression manomètrique ainsi que le facteur de pression sont indiquées ci-après. Pour un appareil enregistreur 2-3 déterminé, la gamme des valeurs de la pression manométrique (PF) va de zéro à RPF tandis que cette gamme

va de zéro à RHW pour la pression différentielle (HW).

Une valeur constante PB doit être ajoutée à la pression manométrique (PF) pour la convertir en pression absolue (PA), à condition que cette pression manométrique

(PF) soit différente de zéro.

PA = PF + PB Si PF 0 O PA = O si PF = O Les valeurs de PF et de HW calculées à des instants donnés sont respectivement converties, pendant l'interprétation automatique du graphique circulaire, suivant les gammes de 0 à 100 pour cent de l'échelle de

PF et de 0 à 100 pour cent de l'échelle de HW.

b PF(min) = 0 PF(max) = RPF HW(min) = O HW(max) = RHW Par conséquent, PF[n](i) représente la pression manométrique normalisée au temps (i) dans la gamme de 0 à RPF et sa valeur est n% de RPF. De même, HW[n](i) est la pression différentielle normalisée au temps (i) dans

la gamme de 0 à RHW et sa valeur est n% de RHW.

L'action du facteur de pression (Z) est calculée conformément aux formules suivantes:

Z(i) = facteur de pression.

M

0 = C z(i) M i =1 dans laquelle: u Z(i) = /PF[n](i)' X RPF/100 X HWLnJ(i+ d) X RHW/100 M O = C.(RPF * RHW)/(100 * M) * vPPFL[n](i)' * HW'LnJ(i+d) i =1 PF[n](i)' = PF[n](n) + K si PF[n](i) 0 PF[n](i)' = 0 si PF[N)(i) = 0

K = (PB X 100) / RPF

dans lesquelles: Q = volume par unité de temps C = coefficient Z = facteur de pression M = nombre d'intervalles de temps pendant lesquels le débit est différent de zéro d - décalage dans le temps sur le graphique entre l'enregistrement de la pression manométrique, qui est en tête, et l'enregistrement de la pression différentielle. PA[n](i) = pression absolue normalisée par rapport à la gamme [0:100] dans l'intervalle de temps considéré, PF[n](i) = pression manométrique normalisée par rapport à la gamme [0:100] dans l'intervalle de temps considéré, HW[n](i) = pression différentielle normalisée suivant la gamme [0:100] dans l'intervalle de temps considéré, RPF = amplitude de la pression manométrique,

RHW = amplitude de la pression différentielle.

Le procédé et l'installation intégrée suivant la présente invention donnent des mesures automatiques, rapides, précises et reproductibles avec fidélité des 2u débits des fluides dans les conduites. De telles mesures ne pouvaient pas être obtenues avec les installations de mesure antérieurement connues. Le microprocesseur utilisé dans l'installation peut être muni de modules de programmation appropriés et/ou de modules pour - l'exécution et la commande des diverses opérations mentionnées précédemment, c'est-à-dire l'étalonnage, la conversion numérique, la correction, le traitement d'image, le calcul et le contrôle. De plus, au moyen de modules d'informations de l'installation, le microprocesseur peut être utilisé pour enregistrer toutes les actions effectuées par l'appareillage, pour fournir, modifier ou retirer tous les tableaux de commande ou les tableaux d'entrée, y compris les paramètres physiques de l'appareil enregistreur, la séquence des étapes devant être effectuées automatiquement pour des types de graphiques spécifiques, les emplacements géographiques et

les descriptions des postes de contrôle de la conduite

ainsi que le matériel qui y est installé. Il en est de même pour les mémoires descriptifs concernant le mode de

fonctionnement ou d'emploi d'un appareil quelconque ou-

les caractéristiques de commande se rapportant au

fonctionnement de la présente invention.

Le module de conversion numérique utilisé avec le microprocesseur 24 reçoit des ordres d'un ou de plusieurs autres modules et fournit des paramètres de fonctionnement pour commander la résolution et le mode de fonctionnement du codeur, numérique électronique 23, notamment en ce qui concerne la forme de mémorisation interne de l'image codée en valeurs numériques et le mode de communication au microprocesseur de parties de l'image résultante codée en valeurs numériques. Le module de conversion numérique envoie également des ordres au codeur numérique électronique 23 pour la saisie d'une nouvelle image ou le choix pour l'affichage sur le moniteur 30 du signal analogique provenant de la caméra 14 ou des images codées en valeurs numériques provenant

de sa mémoire.

Le module de correction coopère avec l'utilisateur et communique avec le module de conversion numérique pour modifier toute image a l'intérieur du 2:- système de mémoire. Ce module permet la suppression dans l'image de tous les faux tracés provoqués par des marques non voulues sur le graphique étudié ou par des points d'image non désirés résultant d'opérations mathématiques

lors du traitement d'images de qualité initiale médiocre.

La "souris" 36 peut être utilisée en tant que dispositif de coopération pour déterminer l'emplacement d'un grattage et/ou les dimensions de la zone de grattage. Des curseurs des moniteurs 30 et 32 permettent à la "souris" 36 d'indiquer une opération désirée parmi des variantes des variantes présentées sur le moniteur 32 et font que l'opération choisie affecte l'image affichée sur le

moniteur 32.

Le module de traitement d'image inspecte la forme de la matrice de toute image choisie et effectue des opérations mathématiques et/ou logiques sur cette image ou entre cette image et une autre image choisie afin de produire des images dérivées. Les opérations normalement effectuées comprennent: (1) le partage d'une image se rapportant à une ligne choisie ou à une courbe de partage entre deux nouvelles images distinctes dont les surfaces ne se recoupent pas; (2) la soustraction point par point des valeurs d'intensité d'une image de celles d'une autre image pour produire une troisième image, nouvelle, généralement utilisée pour la correction d'un éclairage non uniforme concernant une zone vide; (3) le partage d'une image, en se référant à une valeur d'intensité choisie, en deux nouvelles images distinctes ayant des étendues d'intensités différentes; et (4) l'opération d'intersection logique entre une image et l'inverse logique d'une seconde image pour produire une troisième image, nouvelle, ne contenant pas de caractéristiques de la seconde. Le module de comparaison coopère également avec le module de conversion numérique pour commander l'affichage des images dérivées dans le mode de commande automatique ou à partir d'instructions

2_ de l'utilisateur.

Le module de calcul inspecte une image et, pour chaque point de courbe trouvé, il effectue une transformation, suivant les limites de résolution choisies, des coordonnées cartésiennes de ce point suivant la matrice de représentation de l'image dans des coordonnées quasi-polaires d'angle de temps et de déplacement du bras radial qui sont suivies par les organes de transmission mécaniques des bras des styles des appareils enregistreurs. Ce module compte aussi le nombre des points qui se présentent pour chaque coordonnée d'angle de temps et il effectue la somme des valeurs de déplacements radiaux pour chacun des points ayant une telle coordonnée d'angle de temps. La résolution de la coordonnée d'angle de temps peut être choisie et elle est généralement d'une minute pour des graphiques de vingt-quatre heures, bien que d'autres résolutions puissent être choisies. La résolution choisie pour le déplacement radial est normalement d'un demi pour cent de la valeur maximale; elle est limitée par les épaisseurs des traits de styles que l'on rencontre normalement dès les opérations de contrôle effectuées

avec des appareils enregistreurs à styles d'inscription.

Le module de calcul calcule aussi les valeurs moyennes des déplacements des courbes pour chacun des intervalles de temps pendant lesquels la courbe existe en divisant la somme des déplacements par le nombre des points correspondants et il donne une série de grandeurs en fonction du temps. Enfin, en utilisant les grandeurs calculées à partir des courbes de pression manométrique et de pression différentielle, des constantes physiques 2C connues et des équations mathématiques connues, le module de calcul calcule les volumes individuels écoulés dans chaque intervalle de temps ainsi que l'intégrale du

volume écoulé pendant le temps considéré.

Le module de commande permet le fonctionnement -- automatique ou le fonctionnement manuel de l'installation. Si le fonctionnement doit être manuel, le module exécute des instructions provenant de l'utilisateur. Si le fonctionnement doit être automatique, le module exécute une série d'étapes 3C définies à l'avance. Le module de commande peut aussi être utilisé pour commander l'interposition et l'enlèvement du filtre et obtenir des images modifiées en fournissant un signal de commande approprié a l'unité de

commande 20 du mécanisme du filtre.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1) Procédé pour contrôler et calculer en continu le débit d'un fluide dans une conduite munie d'une plaque à orifice disposée à l'intérieur, caractérisé en ce qu'on inscrit une première courbe représentant la pression manométrique en amont de l'orifice et une seconde courbe représentant la pression différentielle à la traversée de l'orifice sur un graphique (17) associé à un appareil enregistreur, notamment un graphique circulaire, la première courbe et la seconde courbe présentant des couleurs différentes, on examine par voie optique les courbes et le graphique et on prend (14) une première image de ces courbes et de ce graphique, on effectue un codage numérique (23) de cette première image et on détermine le débit du fluide dans la conduite en interprétant la première image codée en

valeurs numériques.

2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'examen optique comporte l'examen en continu des courbes et du graphique avec une

caméra vidéo (14).

3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de détermination comporte la modification d'au moins l'une de l'intensité desdites courbes et de la couleur apparente de l'une de ces 2z courbes pour créer une image modifiée, l'examen de cette image modifiée avec la caméra vidéo et le codage

numérique de cette image modifiée.

4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de détermination comporte la formation d'autres images dérivées codées en valeurs numériques et obtenues en effectuant des opérations mathématiques et logiques sur au moins l'une de la première image et de l'image modifiée et en déterminant le débit du fluide à partir des images dérivées ainsi formées. ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de modification comporte l'interposition d'un filtre coloré entre la caméra vidéo et le graphique de manière que lorsque la caméra examine ce graphique une image modifiée ne présentant que l'une des courbes soit prise, l'étape de formation comportant la formation de la disjonction logique de l'image modifiée avec la première image pour former une nouvelle

image désirée.

6)' Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de détermination comporte en outre la détermination du débit du fluide & partir d'au moins l'une de l'image modifiée et de l'image

dérivée.

7) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de modification comporte la commande de l'intensité lumineuse présentée à la caméra en règlant au moins l'un de l'ouverture de l'objectif et du niveau lumineux d'ensemble, de sorte que lorsque la caméra examine le graphique une image modifiée ne présentant que l'une des courbes soit prise, l'étape de détermination comportant la formation de la disjonction

logique de l'image modifiée avec la première image pour -

former une nouvelle image dérivée et la détermination du débit du fluide à partir d'au moins l'une des images

modifiée et dérivée.

8) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la mise en oeuvre d'un moniteur vidéo (32) pour afficher une image choisie parmi lesdites images et la correction de cette

image affichée pour en supprimer une partie.

9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape de correction comporte le choix manuel de partie de l'image affichée qui doit être supprimée. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination comporte le fractionnement dans l'espace de la première image en formant une première image dérivée nouvelle présentant une zone supprimée extérieure à un lieu géométrique de séparation désiré et une seconde image dérivée nouvelle présentant une zone supprimée intérieure à ce lieu géométrique de séparation désiré et la détermination du débit du fluide à partir des deux images dérivées

nouvelles à courbes séparées.

11) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination comporte la formation de deux images dérivées nouvelles par partage des intensités de la première image en se référant à une intensité intermédiaire entre l'intensité type de la première courbe et l'intensité type de la seconde courbe, l'une des deux images dérivées nouvelles ne présentant que les valeurs d'intensités plus élevées et l'autre ne présentant que les valeurs d'intensités plus faibles et l'interprétation de ces images pour

déterminer le débit du fluide.

12) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la mise en oeuvre d'un moniteur d'affichage (30) et d'une mémoire de 2- - stockage (28), la mémorisation des images codées en valeurs numériques dans cette mémoire et l'affichage sur ce moniteur d'images choisies parmi ces images codées en

valeurs numériques.

13) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étalonnage de la caméra avant l'étape d'examen, cette étape d'étalonnage comprenant le montage d'un graphique d'essai sur un socle éclairé (12), l'examen de ce graphique d'essai avec la caméra (14) et la prise d'une image de ce graphique, le codage numérique de l'image du graphique d'essai ainsi prise, la comparaison de cette image du graphique d'essai codée en valeurs numériques avec une image de référence à codage numérique mémorisée, et le réglage de la caméra jusqu'à ce que l'image du graphique d'essai corresponde à l'image de référence, l'étape de réglage assurant la mise au point et la mise en position de la caméra dans trois directions perpendiculaires en se référant au plan du socle et à un point de référence

unique de ce socle.

14) Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étalonnage de la caméra (14) avant l'étape d'examen, cette étape d'étalonnage comprenant le montage d'un graphique d'essai sur un socle éclairé (12), l'examen de ce graphique d'essai avec la caméra, l'affichage de l'image du graphique d'essai et d'une image de référence sur le moniteur (30) et le réglage manuel de la caméra jusqu'à

ce que les lignes des images affichées coïncident.

) Installation pour contrôler et calculer en continu le débit d'un fluide dans une conduite munie d'une plaque à orifice disposée à l'intérieur, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour inscrire une première courbe présentant une première couleur et représentant la pression manométrique en amont de l'orifice et une second courbe représentant la pression différentielle à la traversée de l'orifice sur un graphique (17) associé à un appareil enregistreur, des moyens (14) pour examiner par voie optique les courbes et le graphique et pour prendre une première image de ces courbes et de ce graphique, des moyens (23) pour effectuer le codage numérique de cette image et des moyens (24, 32, 34, 36, 38) pour traiter cette image à

codage numérique et obtenir le débit du fluide.

16) Installation selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens d'examen par voie optique comprennent une caméra vidéo (14) et les moyens de codage numérique comprennent un codeur numérique

électronique (23).

17) Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour créer une image modifiée qui peut être examinée par là caméra et des moyens de traitement comportant des moyens pour effectuer des opérations mathématiques et logiques sur au moins l'une de la première image et des images modifiées pour former d'autres images dérivées et pour déterminer le débit du fluide à partir d'au moins l'une de la première image, des images modifiées et dérivées. 18) Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que les moyens de création d'images modifiées comportent des moyens pour modifier au moins l'une de l'intensité des courbes et de la couleur apparente de ces courbes en réponse à un ordre provenant

des moyens de traitement.

19) Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les moyens de traitement 2U - comportent un microprocesseur (24) programmé à l'avance et des moyens (34) pour introduire à la main des

instructions de fonctionnement dans ce microprocesseur.

) Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les moyens de création d'images 2- modifiées comportent un filtre coloré (22) qui peut être

interposé entre la caméra et le graphique.

21) Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un premier moniteur vidéo (30) associé au codeur numérique (23) pour

afficher des images codées en valeurs numériques.

22) Installation selon la revendication 19, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens

pour corriger des images choisies parmi lesdites images.

23) Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que les moyens de correction comportent un second moniteur vidéo (32) pour afficher une image devant être corrigée et des moyens (36, 38) pour coopérer manuellement avec le microprocesseur (24) afin d'identifier une partie à supprimer de l'image affichée. 24) Installation selon la revendication 23, caractérisée en ce que les moyens de coopération manuelle comportent au moins un dispositif choisi parmi une

"souris" (36) et un stylo optique (38).