FR2814235A1 - Reseau multicapteurs pour le controle et la surveillance des structures - Google Patents
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Abstract
L'invention est un dispositif métrologique permettant d'effectuer de manière automatique, rapide, fiable et économique certains types de mesures sur les structures mécaniques dans le but principal de déterminer si elles sont en bon état.Selon description, des ensembles de capteurs (101) fixés sur la structure à contrôler (100) en autant de points que nécessaire, délivrent un ensemble de mesures (contrainte, déformation, vibration, température, épaisseur, fissures, état de surface, acidité, humidité, position relative et absolue) qu'ils transmettent à travers un réseau de transmission ' intranet ' (102) à un calculateur (104), qui enregistre et compare ces mesures à des références. Ceci permet de détecter les défaillances de la structure et de transmettre des alarmes. Les mesures et les alarmes sont transmises par le calculateur (104) à distance via un second réseau de transmission ' internet ' (106).L'invention permet donc à un opérateur ou un calculateur (105) situé à distance de connaître à tout moment l'état de tout point de la structure, même lorsque celle ci est en cours d'exploitation. Par comparaison des différentes mesures archivées dans le temps, l'invention surveille également l'évolution de la structure pendant sa durée de vie. Ces avantages améliorent grandement l'état de l'art.
Description
I.DOMAINE DE L'INVENTION:
On désignera dans tout ce qui suit par 'STRUCTURE' toutes les structures mécaniques utilisées en mer comme les navires, les
plate formes pétrolières, les sous-marins. L'invention est un dispositif métrologique permettant d'effectuer de manière systématique, rapide, fiable et10 économique certains types de mesures sur ces structures dans le but principal de déterminer si elles sont en bon état.
II.ETAT DE LA TECHNIQUE CONNUE LA PLUS PROCHE DE L'INVENTION:
Il est connu que les inspecteurs mandatés pour expertiser l'état fonctionnel des structures emploient des appareils de métrologie et des procédures de contrôle qui pourraient être20 grandement améliorés: 1) au plan technique: l'importance des structures à examiner est telle que les inspecteurs ne peuvent les explorer complètement. Ils limitent souvent leurs investigations à25 quelques relevés d'épaisseur du matériau constituant la structure dans des zones ponctuelles réputées sensibles, au moyen d'appareils à main. L'inspecteur doit souvent se hisser à hauteur du point de mesure au moyen d'échafaudages, ce qui est compliqué, coûteux, lent et risqué. Certaines zones peu30 accessibles ou masquées échappent au contrôle, notamment des parties de ballasts ou doubles fonds, généralement recouverts
par une couche de vase/boues. Quand les opérations d'inspection sont confiées à des robots munis de capteurs se déplaçant dans la structure, ces derniers ne peuvent pas se déplacer de35 manière automatique vers tous les points à contrôler, et leur mise en oeuvre est difficile, lente et imprécise.
-2- 2) au plan économique: une expertise par les méthodes en usage est longue donc chère. La structure doit être accessible pendant la durée du contrôle ce qui la rend temporairement inexploitable.5
III.MOYENS ET BUTS DE L'INVENTION:
Pour remédier aux lacunes des moyens actuels, les solutions apportées et les objectifs particuliers assignés à l'invention ont été d'automatiser les opérations de contrôle par la fixation sur la structure d'ensembles électroniques désignés dans ce qui suit par 'CAPTEURS', en autant de points que nécessaire, reliés à un réseau de communication parcourant la5 structure, désigné ci-après par 'INTRANET'. Ces capteurs sont implantés en tous les points importants de la structure, de
manière à ce qu'aucune zone à risque reste sans surveillance. Les capteurs mesurent au voisinage de chaque point o ils sont fixés un ensemble de grandeurs physiques selon revendications20 et transmettent ces mesures par le réseau intranet à un calculateur local, qui traite les mesures, les archive en base
de donnée, et les transmet vers un autre calculateur distant via un second réseau de communication externe à la structure, désigné ci-après par 'INTERNET'. Des alarmes peuvent être25 déclenchées par le calculateur local ou le calculateur distant, si certaines mesures dépassent les normes admises ou varient anormalement. Les archives des mesures consécutives d'une structure, conservées par les deux calculateurs, permettent une tracabilité de son état dans le temps.30 Ces moyens donnent accès à un opérateur, qu'il soit situé dans la structure ou à distance d'elle, à une connaissance instantanée et exhaustive de son état, même lorsque celle ci est en cours d'opérations. Cette nouvelle possibilité35 d'inspection instantanée à distance, par exemple d'un navire à la mer, est innovante en regard de l'état actuel des procédures de contrôle en usage dans le domaine maritime. L'invention donne naissance à une nouvelle procédure de -3 - contrôle de l'état des structures plus sûre, plus exhaustive,
plus rapide, plus économique et une meilleure traçabilité de l'état des structures.
IV. DESCRIPTION D'UNE REALISATION PREFEREE DE L'INVENTION:
D'autres particularités et avantages de l'invention
apparaîtront clairement dans la description suivante présentée
à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent: figure 1: un schéma de principe d'un dispositif selon
l'invention.
Selon une réalisation préférée représentée en figure 1, l'invention comprend un ensemble de capteurs (101) fixés à la20 structure à contrôler (100) en autant de points que nécessaire, mesurant en leur point de fixation une ou de plusieurs grandeurs physiques, parmi les types préférentiels connus listés ci-dessous: - jauge de contrainte, mesurant la contraintes dans le
matériau de la structure.
- capteur piézoélectrique mesurant la déformation de la pièce de structure - accéléromètre mesurant la vibration de la structure - thermomètre mesurant la température de la structure - sondeur d'épaisseur ultrasonore mesurant l'épaisseur de la structure - caméra CCD donnant l'image de l'état de surface de la structure - Ph-mètre mesurant l'acidité du milieu dans laquelle la structure peut être immergée - Impédance mètre permettant de mesurer la conductivité de la pièce de structure 4 - - détecteur de fissures ultrasonores ou à courants de Foucault mesurant la continuité du matériau constituant
la structure.
- détecteur d'humidité - Système de positionnement DGPS donnant les positions centimétriques relatives et absolues de points de référence de la structure, ceci permettant notamment de
calculer la déformation de la structure.
L'invention comporte par ailleurs un ensemble de moyens de transmission de données intranet (102), faisant partie de l'état de l'art connu tant du point de vue physique (câbles et/ou fibres optiques et / ou ondes infrarouges ou hertziennes et leurs interfaces et modems électroniques) que logique.15 Chaque capteur (101) est relié à un boîtier électronique d'interface (103), qui transforme les signaux bruts des capteurs (101) en mesures digitales et qui transmet ces mesures via l'intranet (102) vers des moyens de calcul locaux (104). Le20 boîtier (103) émet en sus des mesures précitées le numéro du capteur d'o elles proviennent. Les boîtiers (103) contiennent en outre un circuit de contrôle interne qui leur permet de recevoir des commandes du calculateur (104) (par exemple commande de réveil ou de mise en sommeil, demandes de mesures,25 commande d'autotest), et de répondre à ces commandes par les actions correspondantes au sein du boîtier (103) avec émission
des messages et des données correspondantes en retour vers le calculateur (104). Le calculateur (104) peut, grâce à ce moyen, piloter et interroger chaque boîtier (103) de30 lintranet et en connaître l'état de fonctionnement à tout instant.
Les moyens de calcul (104) sont de type connus, par exemple de type PC. Les fonctions assurées par le logiciel et le matériel35 associés à ces moyens (104) sont: - recevoir, dater et enregistrer les mesures que les boîtiers d'interface (103) transmettent via l'intranet. -5 - - organiser et archiver ces mesures, y compris l'instant de prise de mesure et le numéro du capteur
d'o elles proviennent, dans une base de données.
- présenter le contenu de la base de données à un opérateur de manière ergonomique (relevés de mesures synthétiques, tracés d'évolution temporelle d'une ou plusieurs mesures, histogrammes de valeurs, images optiques de la structure délivrées par les capteurs CCD). Cette visualisation permettant en particulier une simplification du travail d'expertise et d'accélérer la recherche des zones susceptibles de
contenir un point faible de la structure.
- comparer a tout moment les mesures relevées in situ avec une mesure de consigne ou une mesure antérieure archivée dans la base de données du calculateur (104) afin de déclencher une alarme si certaines mesures sont hors normes ou ont varié anormalement
par rapport à leur référence.
- transmettre toutes ces données y compris les alarmes vers d'autres moyens de calcul distants (105) via un second réseau de communication internet (106), pour permettre à un inspecteur ou un logiciel de les
exploiter à distance.
- piloter comme décrit plus haut, via l'intranet les boîtiers d'interface (103) pour leur envoyer des
commandes et en recevoir des données et des compte-
rendus. - se mettre en communication spontanément via l'internet (106) avec le calculateur distant (105) pour lui transmettre des données y compris des alarmes et en recevoir des commandes, ou inversement être appelé par le calculateur distant (105) via l'internet et répondre à ses requêtes (par exemple interrogation distante de la base de données ou
exécution d'opérations de télémaintenance).
Claims (7)
1. Dispositif de contrôle des structures marines, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs de mesure (101) fixés sur la structure contrôlée (100) en autant de
points de mesure (107) que nécessaire.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (101) sont reliés individuellement par un boîtier électronique d'interface (103) à un réseau de transmission 'intranet' qui permet à un ou plusieurs calculateurs (104) de collecter à tout instant les mesures délivrées par les capteurs (101) et les enregistrer avec leur date et leur origine dans une base
de données.
3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé
en ce que les calculateurs (104) peuvent comparer les mesures relevées in situ avec des consignes ou des mesures antérieures conservées dans la base de données afin de déclencher des alarmes si certaines mesures sont hors normes ou ont varié anormalement par rapport à une référence.
4. Dispositif selon les revendications 1 à 3 caractérisé en
ce que les calculateurs (104) dialoguent de manière intermittente ou permanente via un réseau de transmission 'internet' (106) avec au moins un calculateur distant (105) pour lui transmettre toutes ces données relevées, les alarmes éventuelles, l'état de fonctionnement du dispositif, et recevoir de (105)
des commandes et des données.
5. Utilisation du dispositif selon revendications 1 à 4
pour l'inspection instantanée locale ou à distance des structures marines, notamment navires et plate-formes
pétrolières.
6. Utilisation du dispositif selon revendications 1 à 4
pour la surveillance continue locale ou à distance de
l'état des structures, notamment navires et plate-
formes pétrolières.
7. Utilisation du dispositif selon revendications 1 à 4
pour le traçage de l'évolution dans le temps de l'état
des structures marines, notamment navires et plate-
formes pétrolières.
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