FR3049623A1 - Procede et dispositif informatiques de surveillance continue d'un reseau de canalisations d'eaux residuaires - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif informatiques de surveillance continue d'un réseau de canalisations de circulation d'eaux résiduaires. Au moins une canalisation (12) est dotée d'au moins un capteur (14) d'écoulement. Un modèle nominal du capteur pour un état normal sans fuite est enregistré en l'absence de pluie sur une période de référence comprenant une plage nocturne entre T00:00 et T06:00 heure locale. Au moins un indicateur d'infiltration/exfiltration représentatif d'écoulements anormaux d'infiltration/exfiltration est élaboré par comparaison entre des signaux délivrés parle capteur d'écoulement et le modèle nominal dans la plage nocturne.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF INFORMATIQUES DE SURVEILLANCE CONTINUE D'UN RÉSEAU DE CANALISATIONS D'EAUX RÉSIDUAIRES L'invention concerne un procédé mis en œuvre par ordinateur et un dispositif informatique de surveillance continue d'un réseau de canalisations de circulation d'eaux résiduaires (notamment pour la collecte des eaux usées de locaux d’habitation et/ou à usage professionnel (locaux industriels tels que ateliers ou usines, commerces, établissements publics, hôpitaux, cliniques, navires...)) s'étendant entre une pluralité de sources normales d'alimentation du réseau en eaux résiduaires (notamment locaux d'habitation et/ou à usage professionnel) et au moins une station destinataire des eaux résiduaires (notamment un réservoir de collecte ou une station d'épuration). Elle s'étend à un réseau de canalisations de circulation d'eaux résiduaires équipé d'un dispositif selon l'invention, à un programme d'ordinateur adapté pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention et à un flux de données représentatif d'un programme d'ordinateur selon l'invention. FR 2922625 décrit un dispositif et un procédé de surveillance d'un réseau de conduites de liquides tel qu'un réseau de collecte des eaux usées, comprenant une pluralité de détecteurs de niveau répartis dans le réseau. De tels détecteurs de niveau constituent des capteurs d'écoulement aptes à délivrer des signaux de mesure représentatifs du débit d'écoulement dans chaque canalisation. Ces signaux de mesure peuvent être communiqués à un central de traitement qui enregistre des données correspondantes dans une base de données en conservant un historique des données. Ce central de traitement comprend un module adapté pour construire un modèle du réseau et pour calculer, à partir de la base de données, une valeur moyenne des données historiques considérées comme normales, cette valeur moyenne étant utilisée à titre de valeur de seuil de comparaison aux données reçues en temps réel. Des seuils de déclenchement d'alerte peuvent être définis par des jeux de valeurs déterminées en fonction du fonctionnement nominal attendu du réseau, selon des plages de temps prédéterminés, par exemple journalières, hebdomadaires, saisonnières ou autres, en fonction des comportements collectifs statistiques des sites utilisateurs et/ou du site central. Ces seuils peuvent être déterminés et/ou ajustés par le central de traitement lui-même par autoapprentissage permanent en fonction des mesures issues des différents détecteurs de niveau, par exemple à partir d'une moyenne des mesures effectuées dans le passé sur un même plage de temps. En cas d'anomalie de fonctionnement constatée, il est possible d'interpréter cette anomalie et de localiser l'endroit où elle se produit et de connaître avec précision son ampleur et sa cause.

Ce procédé donne satisfaction, mais les inventeurs ont constaté qu'il n'est pas suffisant pour procurer une évaluation fiable et précise des défauts d'étanchéité des canalisations du réseau, et des infiltrations et des exfiltrations anormales (fuites) intervenant sur les canalisations du réseau.

Or, la détection fiable et précise d'infiltration ou d'exfiltrations dans un réseau de circulation d'eaux résiduaires est un problème qui se pose avec acuité en de nombreux endroits. En particulier ces infiltrations ou exfiltrations constituent des pollutions et donc des atteintes lourdes à l’environnement.

Par exemple, en France, le réseau de collecte des eaux usées comprend environ 250000 kms de canalisations relativement anciennes (le plus souvent plus de 50 ans) et qui sont souvent très dégradées. Les causes de dégradation des réseaux de collecte des eaux usées sont nombreuses : le vieillissement des matériaux, les mouvements des sols, les intempéries, les crues... Ainsi, on évalue à environ 30% la proportion des effluents résultant d'exfiltrations dans la nature, entraînant notamment une pollution des nappes phréatiques et des sols. À l'inverse, les infiltrations dans les canalisations d'un réseau de collecte des eaux usées entraînent un surcoût significatif de traitement dans les stations d'épuration et des dysfonctionnements lors des événements pluvieux. Compte tenu des capacités d'investissement des collectivités publiques, le taux de renouvellement moyen annuel du linéaire de canalisations est de 0,71%, ce qui conduit à un renouvellement complet du réseau estimé à 140 ans. Ainsi, pour un réseau devant demeurer 60 à 80 ans, ce taux de renouvellement n’est actuellement pas suffisant pour assurer la pérennité du réseau. En conséquence, les entreprises gestionnaires du réseau doivent faire face à des performances médiocres : fuites, infiltrations, bouchages, mauvaises odeurs, et les citoyens doivent subir les risques sanitaires et environnementaux (pollutions) induits par ces défauts. De plus, ces problèmes s’aggravent d’années en années, car la pérennité des canalisations est insuffisante au regard de leur taux de remplacement. L'invention vise donc à pallier ces inconvénients et à proposer un procédé et un dispositif informatiques améliorés de surveillance continue d'un réseau de canalisations de circulation d'eaux résiduaires.

Elle vise en particulier à proposer un tel procédé et un tel dispositif permettant de détecter de façon fiable et précise, et aussi rapidement que possible, les fuites d'infiltration et les fuites d'exfiltration.

Elle vise également à proposer un tel procédé et un tel dispositif permettant de réaliser un diagnostic préventif du réseau, d'évaluer les risques d'apparition de défauts futurs et d'anticiper de tels défauts.

Elle vise également plus particulièrement à permettre une localisation et une quantification de ces fuites.

Elle vise également à ce titre à procurer une plus grande précision dans l'identification des dysfonctionnements détectés ou potentiels d'un réseau d'eaux résiduaires, et à permettre des interventions de maintenance réellement adaptées aux risques encourus, rapides et précises, et à moindre coût. L'invention concerne donc un procédé mis en œuvre par ordinateur de surveillance continue d’un réseau de canalisations de circulation d’eaux résiduaires s’étendant entre une pluralité de sources normales d’alimentation du réseau en eaux résiduaires et au moins une station destinataire des eaux résiduaires, dans lequel : - au moins une canalisation du réseau est dotée d’au moins un capteur, dit capteur d’écoulement, adapté pour délivrer des signaux de mesure représentatifs du débit d’écoulement des eaux résiduaires dans la canalisation, - pour chaque capteur d’écoulement : o des données, dites modèle nominal, sont définies et enregistrées représentatives d’un profil temporel des signaux devant être théoriquement délivrés par le capteur d’écoulement pour un état normal sans fuite d’infiltration/exfiltration du réseau sur une plage temporelle cyclique prédéterminée, dite période de référence, o au moins un indicateur d’état du réseau à l’endroit du capteur d’écoulement est élaboré à au moins un instant de mesure au moins à partir d’une comparaison entre : des signaux de mesure réellement délivrés par le capteur d’écoulement audit instant de mesure, et des données du modèle nominal à un instant de ladite période de référence correspondant audit instant de mesure, caractérisé en ce que : - le modèle nominal est défini et enregistré pour des signaux devant être théoriquement délivrés parle capteur d’écoulement en l’absence de précipitations pluvieuses intervenant dans au moins une partie d’une zone géographique, dite zone géographique d’influence pluviométrique, comprenant chaque portion de canalisation située à l'amont du capteur d'écoulement, et pendant une période de temps, dite période d’influence pluviométrique, précédant immédiatement l’instant correspondant de ladite période de référence, ladite période d’influence pluviométrique étant définie avec une durée prédéterminée choisie de telle sorte que des précipitations pluvieuses intervenant dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique sont susceptibles d’avoir une influence sur la valeur du signal de mesure délivré par le capteur d’écoulement audit instant correspondant de ladite période de référence en cas d’infiltration d’au moins une parties desdites précipitations pluvieuses dans le réseau, - ladite période de référence du modèle nominal comprenant au moins une plage horaire, dite plage nocturne, incluse entre T00:00 et T06:00 heure locale du lieu du capteur d'écoulement, au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration représentatif d’écoulements anormaux d’infiltration/exfiltration se produisant entre le réseau et l’extérieur du réseau est élaboré au moins à partir d’au moins une comparaison entre : o des signaux de mesure réellement délivrés par le capteur d’écoulement à au moins un instant de mesure ti choisi dans une plage temporelle correspondant à une plage nocturne, o et des données du modèle nominal à un instant, dit instant de référence tn, de ladite plage nocturne correspondant audit instant de mesure ti.

Les inventeurs ont démontré qu'avec un modèle nominal établi à partir de signaux théoriquement délivrés par chaque capteur d'écoulement dans des périodes en l'absence de pluie et en utilisant une plage nocturne de comparaison des signaux de mesure avec les données du modèle nominal pour cette plage nocturne, on obtient une évaluation fiable et précise des fuites d'infiltration ou d’exfiltration du réseau dans une canalisation au niveau du capteur d'écoulement.

En effet, dans la tranche horaire entre T00:00 (minuit) et T06:00 (six heures du matin) un réseau de collecte d'eaux résiduaires est peu utilisé, ce qui permet de détecter, par les mesures réalisées en temps réel, avec une grande sensibilité, la présence d'infiltrations liées à la pluie, hors influence de la nappe phréatique. De même, pour chaque capteur d'écoulement associé à une canalisation située au-dessus de la nappe phréatique, la présence d'exfiltrations intempestives hors de cette canalisation a pour conséquence d'abaisser anormalement le débit circulant dans la canalisation au moins dans une plage nocturne située dans cette tranche horaire nocturne.

Dans un procédé selon l'invention, différentes variantes peuvent être envisagées pour chaque indicateur d'infiltration/exfiltration ainsi élaboré, ainsi que pour le nombre et la nature des différents indicateurs d'infiltration/exfiltration. Ainsi, par exemple, il est possible de prévoir d'élaborer un taux d'infiltration et/ou un taux d'exfiltration et/ou une combinaison de ces taux... Le calcul précis permettant d'élaborer chaque indicateur d'infiltration/exfiltration peut également faire l'objet de diverses variantes, notamment en ce qui concerne le traitement statistique de ladite comparaison : moyenne des différences, moyenne quadratique, écart type...

Dans certains modes de réalisation avantageux et selon l’invention au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est défini à partir d’au moins une valeur d'un taux de variation instantanée V(ti) calculé selon la formule : V(ti) = (H(ti)-Ho(tn))/Ho(tn) où : - ti est un instant de mesure choisi pour correspondre à un instant de référence tn de ladite plage nocturne, - H(ti) est la valeur du signal de mesure réellement délivré par le capteur d’écoulement à l’instant de mesure ti, - Ho(tn) est la valeur du modèle nominal pour l’instant de référence tn de ladite plage nocturne.

Ce taux de variation instantanée peut servir pour déterminer aussi bien les infiltrations que les exfiltrations. Ainsi, avantageusement et selon l'invention : - si V(ti) > 0 et si ti est un instant de mesure immédiatement précédé d'une période d’influence pluviométrique, dite période de pluie, lors de laquelle des précipitations pluvieuses sont intervenues dans au moins une partie de ladite zone géographique d’influence pluviométrique du capteur d'écoulement, au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est un taux d’infiltration Tin défini à partir de -notamment égal à- V(ti), - si V(ti) < 0 et si la canalisation dotée du capteur d'écoulement est au-dessus de la nappe phréatique, au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est un taux d’exfiltration Tex défini à partir de -notamment égal à- V(ti).

Si V(ti) > 0 et si ti est un instant appartenant à une période sans pluie, c'est-à-dire un instant pour lequel les précipitations pluvieuses sont nulles ou inférieures à un seuil prédéterminé dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique pendant ladite période d’influence pluviométrique définie par rapport à cet instant, ledit indicateur d’infiltration/exfiltration (taux d'infiltration Tin) est forcé à une valeur nulle. En effet, cela signifie que la variation instantanée est normale et n'est pas due à des fuites. Dans ce cas, la valeur H(ti) délivrées par le capteur d'écoulement peut être utilisée pour mettre à jour le modèle nominal, c'est-à-dire pour modifier la valeur de Ho(tn) en fonction de la valeur H(ti), soit pour la rendre égale à cette valeur H(ti), soit en variante pour la modifier par application d’un algorithme d’autoapprentissage dans une fenêtre temporelle glissante avec cette valeur H(ti).

Par contre, si V(ti) < 0, quel que soit l'état des précipitations pluvieuses pour l'instant ti, ledit indicateur d’infiltration/exfiltration est un taux d'exfiltration Tex non nul. En effet, aussi bien en période de pluie qu'en période sans pluie, une baisse anormale de niveau dans le réseau en période nocturne correspond nécessairement à une fuite d'exfiltration.

Si V(ti) = 0 au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est égal à zéro, aucune infiltration ni aucune exfiltration intervenant sur le réseau.

Avantageusement dans un procédé selon l'invention les précipitations pluvieuses pendant une période d’influence pluviométrique sont évaluées à partir de signaux délivrés par au moins un pluviomètre installé dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique du capteur d’écoulement -notamment au moins un pluviomètre installé au voisinage dudit capteur d'écoulement- et/ou à partir de données météorologiques représentatives des précipitations pluvieuses pour ladite zone géographique d’influence pluviométrique. Les signaux délivrés par un pluviomètre et/ou lesdites données météorologiques sont représentatives du niveau des précipitations pluvieuses. L’absence de précipitations pluvieuses peut être déterminée comme un niveau des signaux délivrés par chaque pluviomètre et/ou par lesdites données météorologiques égal à zéro, ou inférieur à un seuil prédéterminé de niveau de précipitations pluvieuses.

De même, avantageusement et selon l’invention, chaque indicateur d'infiltration/exfiltration est élaboré également à partir de signaux délivrés par au moins un pluviomètre installé dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique -notamment au moins un pluviomètre installé au voisinage dudit capteur d'écoulement- et/ou à partir de données météorologiques représentatives du niveau des précipitations pluvieuses pour ladite zone géographique d’influence pluviométrique du capteur d’écoulement-.

Dans certains modes de réalisation conformes à l'invention, au moins un indicateur d'infiltration/exfiltration est élaboré à partir d'une unique mesure à un instant de mesure unique ti. Néanmoins, avantageusement et selon l'invention au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est élaboré à partir d'une pluralité de mesures réalisées pour plusieurs instants de mesure ti, tj,... d’une même plage horaire correspondant à une pluralité d'instants de référence tn, tm,... dans ladite plage nocturne. En variante ou en combinaison, avantageusement et selon l'invention au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est élaboré à partir d'une pluralité de mesures réalisées pour plusieurs instants de mesure til, ti2,___de plusieurs plages horaires correspondant à un même instant de référence tn dans ladite plage nocturne.

Par ailleurs, dans certains modes de réalisation avantageux conformes à l'invention au moins un indicateur d'infiltration/exfiltration est élaboré par calcul d'une moyenne sur ladite pluralité de mesures. Tout autre calcul statistique peut être réalisé, en variante ou en combinaison, sur les mesures H(ti) délivrées par chaque capteur d'écoulement et leur comparaison par rapport au modèle nominal Ho(tn). Il est à noter que l’observation dans le temps sur une longue durée (plusieurs mois ou plusieurs années) des signaux de mesure H(ti) délivrés par chaque capteur d’écoulement permet de caractériser de façon objective le vieillissement de la canalisation et/ou du réseau.

Par ailleurs, de préférence, avantageusement et selon l'invention, ladite période de référence est une période de 24 heures. Rien n'empêche cependant en variante de prévoir une période de référence inférieure à 24 heures, dès lors qu'elle comporte au moins ladite plage nocturne, ou une période de référence supérieure à 24 heures, par exemple une période de référence hebdomadaire. L'invention s'applique en particulier à un réseau gravitationnel tel qu'un réseau de collecte des eaux usées. Ainsi, dans certains modes de réalisation, un procédé selon l'invention est aussi caractérisé en ce que ledit réseau est un réseau gravitationnel et en ce que l’on équipe le réseau de capteurs d’écoulement répartis pour pouvoir détecter le niveau des eaux résiduaires en une pluralité de points de mesure dans les canalisations du réseau. Elle s'applique néanmoins également à d'autres types de réseaux, c'est-à-dire des réseaux dans lesquels la circulation des eaux résiduaires est entretenue au moins pour partie par pompage.

Par ailleurs, dans un procédé selon l'invention, on répartit de préférence une pluralité de capteurs d'écoulement dans différentes canalisations du réseau. Cette répartition est de préférence agencée de façon à permettre une localisation facile d'un défaut. De préférence, on répartit les différents capteurs d'écoulement de telle sorte que toute infiltration/exfiltration dans chaque canalisation du réseau puisse être détectée.

Pour ce faire, dans certains modes de réalisation avantageux et selon l'invention au moins un capteur d’écoulement est installé à l’amont d'un nœud tous les deux nœuds successifs (de l’amont vers l’aval) du réseau, et un capteur d’écoulement est installé immédiatement à l’amont de chaque station destinataire. En outre, il peut avantageusement être prévu au moins un capteur d’écoulement susceptible d’être déplacé pour permettre une meilleure précision de la localisation des infiltrations/exfiltrations.

Dans un procédé selon l'invention, un modèle nominal est défini et enregistré propre à chaque capteur d'écoulement. Un tel modèle nominal peut être défini et enregistré de différentes manières. Par exemple, il est défini au moins initialement par une période initiale d'apprentissage lors de laquelle on réalise des mesures sur une durée initiale comprenant une pluralité de périodes de référence sans pluie en prenant comme valeur Ho(tn) une valeur calculée statistiquement à partir des différentes mesures, notamment par calcul d'une moyenne et/ou régression linéaire.

Cela étant, dans certains modes de réalisation avantageux conformes à l'invention, ledit modèle nominal est élaboré et mis à jour périodiquement par application d’un algorithme d’autoapprentissage -notamment sur une fenêtre temporelle glissante, typiquement de plusieurs jours, par exemple entre 7 et 14 jours- à partir d'un historique de valeurs des signaux de mesure délivrés réellement par ledit capteur d'écoulement sur des plages temporelles sans pluie (c’est-à-dire en l’absence de précipitations pluvieuses intervenant dans au moins une partie de la zone de géographique d’influence pluviométrique et pendant ladite période d’influence pluviométrique) correspondant à ladite période de référence -notamment à ladite plage nocturne-.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé mis en œuvre par ordinateur de surveillance continue d’un réseau de canalisations de circulation d’eaux résiduaires s’étendant entre une pluralité de sources normales d’alimentation du réseau en eaux résiduaires et au moins une station destinataire des eaux résiduaires, dans lequel caractérisé en ce que le réseau est doté d’au moins un capteur, dit capteur de niveau de nappe phréatique, adapté pour délivrer des signaux de mesure représentatifs du niveau d’une nappe phréatique, et en ce que pour chaque capteur de niveau de nappe phréatique : - des données, dites modèle de niveau de nappe phréatique, sont définies et enregistrées représentatives d’un profil temporel des signaux devant être théoriquement délivrés par le capteur de niveau pour un état normal sans fuite d’infiltration/exfiltration du réseau sur une plage temporelle cyclique prédéterminée, dite période de référence de niveau de nappe phréatique, - au moins un indicateur d’état du réseau à l’endroit du capteur de niveau de nappe phréatique est élaboré à au moins un instant de mesure au moins à partir d’une comparaison entre : o des signaux de mesure réellement délivrés par le capteur de niveau de nappe phréatique audit instant de mesure, o et des données du modèle de niveau de nappe phréatique à un instant de ladite période de référence de niveau de nappe phréatique correspondant audit instant de mesure.

En outre, dans certains modes de réalisation, avantageusement et selon l'invention, au moins un indicateur d'infîltration/exfiltration est également élaboré à partir des signaux de mesure réellement délivrés par le capteur de niveau de nappe phréatique, c'est-à-dire à partir de données représentatives du niveau de la nappe phréatique au voisinage du capteur d'écoulement.

La période de référence de niveau de nappe phréatique est supérieure, notamment très supérieure à ladite période de référence dudit modèle nominal. Par exemple, la période de référence de niveau de nappe phréatique est supérieure à 10 jours, par exemple de l'ordre de 20 à 30 jours. En effet, les inventeurs ont déterminé que les variations de débit dues à des fuites d'infiltration/exfiltration de la nappe phréatique sont des phénomènes beaucoup plus lents que les variations de débit dues à des fuites d'eau de pluie.

Dans tout le texte, l'expression « système informatique » désigne tout ensemble de matériels et de logiciels constituant des ressources informatiques programmables de traitement de données numériques. Il peut s'agir d'un même ordinateur, ou d'une pluralité d'ordinateurs et/ou de serveurs et/ou de périphériques reliés en réseau. Un système informatique est doté de capacités de traitement de données numériques et de calcul, qui peuvent être rassemblées en un même ordinateur (sur la même carte mère comprenant au moins un microprocesseur) ou au contraire réparties sur une pluralité d'ordinateurs (ou sur une pluralité de cartes mères) en réseau. Un système informatique est également doté de capacités de mémorisation (mémoire de masse) qui peuvent également être centralisées sur une même mémoire de masse telle qu'un disque dur ou un ensemble de disques durs, ou au contraire réparties sur une pluralité de mémoires de masse reliées en réseau. L'invention s'étend également à un dispositif informatique de surveillance continue d’un réseau de canalisations de circulation d’eaux résiduaires s’étendant entre une pluralité de sources normales d’alimentation du réseau en eaux résiduaires et au moins une station destinataire des eaux résiduaires, comprenant au moins un capteur, dit capteur d’écoulement, adapté pour délivrer des signaux de mesure représentatifs du débit d’écoulement des eaux résiduaires dans une canalisation du réseau, et un système informatique doté de ressources informatiques programmables de traitement de données relié à chaque capteur d’écoulement de façon à en recevoir les signaux de mesure, caractérisé en ce que le système informatique est programmé pour exécuter un procédé selon l’invention.

De préférence, dans certains modes de réalisation conformes à l'invention, un dispositif selon l'invention comporte au moins un capteur d’écoulement installé à l’amont d’un nœud tous les deux nœuds successifs du réseau et un capteur d’écoulement installé immédiatement à l’amont de chaque station destinataire.

Par ailleurs, un dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est adapté pour mettre en œuvre tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après d'un procédé selon l'invention.

En particulier, dans certains modes de réalisation avantageux un dispositif conforme à l'invention comporte au moins un pluviomètre et/ou au moins un capteur de niveau de la nappe phréatique au voisinage d'au moins un capteur d'écoulement -notamment au voisinage de chaque capteur d'écoulement-. L'invention s'étend également à un réseau de canalisations interconnectées de circulation d'eaux résiduaires s'étendant entre une pluralité de sources normales d'alimentation du réseau en eaux résiduaires et au moins une station destinataire des eaux résiduaires, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif selon l'invention.

Le procédé mis en œuvre par ordinateur, le dispositif informatique et le système informatique décrits dans le présent texte peuvent être mis en œuvre par un programme d'ordinateur ou une pluralité de programmes d'ordinateur, qui peuvent exister sous diverses formes, à la fois active et inactive, dans un ordinateur unique ou une pluralité d'ordinateurs reliés en réseau. Par exemple, ils peuvent consister en des programmes logiciels formés d'instructions de programme(s) en code source, code objet, code exécutable ou autre format pour exécuter au moins une partie des étapes d'un procédé selon l'invention. Ils peuvent se trouver sous la forme d'un support lisible par ordinateur, qui inclut des dispositifs d'enregistrement et des signaux, sous forme comprimée ou non comprimée. L'invention s'étend ainsi à un programme d'ordinateur permettant la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention.

Elle concerne donc en particulier un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme informatique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de programmation : - lisibles par un système informatique doté de ressources informatiques programmables de traitement de données, - adaptés pour, une fois exécutés par ledit système informatique, mettre en œuvre au moins pour partie un procédé selon l'invention. L'invention concerne ainsi en particulier un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution d'au moins une partie des étapes d'un procédé selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté sur un système informatique.

Ledit système informatique peut être en particulier formé d'au moins un serveur, un programme d'ordinateur selon l'invention étant lisible par un tel serveur et adapté pour, une fois exécuté par ce serveur, mettre en œuvre tout ou partie des caractéristiques d'un procédé selon l'invention. L'invention s'étend également à un flux de données représentatif d'un programme d'ordinateur selon l'invention. Un tel flux de données selon l'invention peut en particulier être formé par téléchargement d'un programme d'ordinateur selon l'invention à partir d'un serveur, notamment par téléchargement en mémoire d'un dispositif informatique selon l'invention. L'invention s'étend aussi à un produit programme d'ordinateur comprenant un programme d'ordinateur selon l'invention. L’invention s'étend encore à un support utilisable dans un système informatique, ce support comprenant des instructions de code d’un programme informatique enregistrées sur ce support et utilisables dans un système informatique, caractérisé en ce qu'il comprend, enregistrés sur ce support, des moyens de programmation lisibles par un système informatique, et adaptés pour, une fois exécutés par ledit système informatique (notamment chargés en mémoire de ce dernier), mettre en œuvre au moins pour partie un procédé selon l'invention. Elle s'étend également à un support utilisable dans un système informatique, ce support comprenant des instructions de code d’un programme informatique enregistrées sur ce support et utilisables dans un système informatique, caractérisé en ce qu'il comprend, enregistrés sur ce support, des moyens de programmation lisibles par un système informatique, et adaptés pour, une fois exécutés par ledit système informatique (notamment chargés en mémoire de ce dernier), permettre la configuration d'un système informatique pour l'obtention d'un dispositif informatique selon l'invention.

Telle qu'elle est utilisée dans le présent texte, l'expression « support utilisable dans un système informatique » peut se référer à tout dispositif qui peut contenir, mémoriser, communiquer, propager ou transporter un programme pour son utilisation par ou en connexion avec un système informatique, un terminal, un appareil ou un dispositif d'exécution d'instructions de code de programme. Un tel support utilisable dans un système informatique peut être, à titre d'exemple non limitatif, un terminal, un dispositif, un appareil, un système ou un milieu de propagation électronique, magnétique, optique, électromagnétique, infrarouge ou semi-conducteur. Certains exemples spécifiques non exhaustifs d'un support lisible par ordinateur peuvent être les suivants : un terminal informatique, une connexion électrique ayant un ou plusieurs conducteurs, une mémoire de masse (disque dur, clé USB...), une disquette, une mémoire à accès aléatoire (RAM), une mémoire à lecture seule (ROM), une mémoire à lecture seule effaçable par programmation (EPROM ou mémoire flash), une fibre optique, une mémoire à lecture optique (disque compact à lecture seule ou réinscriptible). L'invention concerne également un procédé, un dispositif, un réseau de canalisations de circulation d’eaux résiduaires, un système informatique, un programme d'ordinateur, un flux de données, un produit programme d'ordinateur, et un support utilisable par un système informatique, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est un schéma synoptique d'un exemple de dispositif de surveillance d'un réseau de canalisations de collecte d'eaux usées selon l'invention, - la figure 2 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation d'un procédé selon l'invention, - la figure 3 est un exemple de modèle nominal d'un procédé selon l'invention, - la figure 4 est un exemple de diagramme temporel comparant des niveaux de pluie et des niveaux mesurés dans une canalisation par un capteur d'écoulement dans un procédé selon l'invention, - la figure 5 est un diagramme représentant un exemple de variations du niveau mesuré dans une canalisation par un capteur d'écoulement par rapport au niveau d'une nappe phréatique.

Un réseau gravitationnel de collecte d'eaux usées tel que représenté figure 1 comprend des sources 11 d'alimentation du réseau en eaux résiduaires reliées à des canalisations 12 interconnectées pour aboutir à au moins une station 13 destinataire telle qu'une station d'épuration. Le réseau comprend une pluralité de capteurs 14 d'écoulement répartis au niveau des différentes canalisations, notamment en amont de chaque nœud d'une canalisation avec une autre canalisation, ou de préférence en amont d’un nœud tous les deux nœuds de connexion d’une canalisation avec une autre canalisation, et un capteur d’écoulement immédiatement à l’amont de chaque station 13 destinataire.

Chaque capteur 14 d'écoulement délivre des signaux de mesure représentatifs du débit d'écoulement des eaux résiduaires dans la canalisation 12 sur laquelle il est placé. Par exemple, chaque capteur 14 d'écoulement est formé d'un détecteur de niveau tel que décrit dans FR 2922625. En effet, le débit dans la canalisation 12 dont la largeur et la pente sont connues est proportionnel à la hauteur de l'écoulement mesuré dans la canalisation 12 par un tel détecteur de niveau.

Les différents capteurs 14 d'écoulement communiquent par un réseau 15 de communication de données numériques, de préférence par au moins une liaison de communication sans fil, avec un système 16 informatique central, qui peut être localisé dans une station centrale, ou au contraire être en tout ou partie réparti entre diverses stations distantes les unes des autres et reliées en réseau. Le réseau 15 de communication comprend par exemple une liaison sans fil entre chaque capteur 14 d'écoulement et une borne située à proximité du capteur 14 d'écoulement (par exemple une antenne de réseau de téléphonie mobile), cette dernière communiquant par un protocole Internet avec le système 16 informatique central, qui est également relié au réseau Internet par une liaison filaire ou par une liaison sans fil. Selon une autre variante, chaque capteur 14 d'écoulement est doté d'un module de téléphonie mobile lui permettant de communiquer directement par téléphonie mobile (GPRS, UMTS, LTE...) avec le système 16 informatique central. Toutes autres architectures permettant de relier chaque capteur 14 d'écoulement à au moins une telle station 16 centrale sont possibles.

Par ailleurs, le dispositif comprend également des capteurs 17 de niveau de nappe phréatique délivrant des données numériques représentatives du niveau de la nappe phréatique en différents endroits du réseau de canalisations 12. Là encore, de préférence, chaque capteur 17 de niveau de nappe phréatique est adapté pour pouvoir communiquer par le réseau 15 de communication de données numériques, de préférence par au moins une liaison de communication sans fil, avec le système 16 informatique central de sorte que ce dernier reçoit les données représentatives du niveau de la nappe phréatique. Le nombre et la répartition des capteurs 17 de niveau de nappe phréatique sont adaptés à la topologie de la nappe phréatique susceptible d'interférer avec les canalisations 12 du réseau et peuvent donc être différents du nombre et de la répartition des capteurs 14 d'écoulement.

Par ailleurs, le dispositif selon l'invention comprend également avantageusement des pluviomètres 21 délivrant des données numériques représentatives du niveau des précipitations pluvieuses en différents endroits du réseau de canalisations 12. De préférence, un pluviomètre 21 est prévu au voisinage de chaque capteur 14 d'écoulement. Chaque pluviomètre 21 est adapté pour pouvoir communiquer par le réseau 15 de communication de données numériques, de préférence par au moins une liaison de communication sans fil, avec le système 16 informatique central.

En variante ou en combinaison, le système 16 informatique central est avantageusement relié à au moins un serveur 18 météorologique délivrant des données météorologiques représentatives des précipitations pluvieuses, notamment les niveaux de pluie enregistrés en temps réels.

Quoi qu’il en soit, pour chaque capteur 14 d’écoulement, le système 16 informatique central reçoit à chaque instant des données représentatives des précipitations pluvieuses intervenant dans au moins un site de mesure d’au moins une partie d’une zone géographique, dite zone géographique d’influence pluviométrique, comprenant chaque portion de canalisation située à l'amont du capteur 14 d'écoulement. Ainsi, pour chaque instant de mesure d’un capteur 14 d’écoulement, le système 16 informatique central est adapté pour pouvoir déterminer le niveau des précipitations pluvieuses intervenant dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique pendant une période de temps, dite période d’influence pluviométrique, précédant immédiatement cet instant de mesure, ladite période d’influence pluviométrique étant définie avec une durée prédéterminée choisie de telle sorte que des précipitations pluvieuses intervenant dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique sont susceptibles d’avoir une influence sur la valeur du signal de mesure délivré par le capteur d’écoulement audit instant de mesure en cas d’infiltration d’au moins une parties desdites précipitations pluvieuses dans le réseau.

Ladite zone géographique d’influence pluviométrique, les différents sites de mesure des niveaux de précipitations pluvieuses dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique et ladite période d’influence pluviométrique sont déterminés en fonction de la topographie, des caractéristiques climatiques et environnementales du réseau et de la zone géographique dans laquelle il est installé, et des caractéristiques dynamiques d’écoulement du réseau, de façon empirique. Par exemple, en zone de montagne dans les régions tempérées, la zone géographique d’influence pluviométrique peut être relativement importante et comporter tous les bassins versants situés en amont du capteur 14 d’écoulement, et la période d’influence pluviométrique peut être relativement brève, par exemple de plusieurs minutes, voire de plusieurs heures, en général inférieure à un jour ou de l’ordre de 24 heures. Au contraire, en plaine, la zone géographique d’influence pluviométrique peut être, sauf exception, plus limitée dans son extension, par exemple au maximum de 10 km autour du capteur 14 d’écoulement vers l’amont des bassins versants, mais la période d’influence pluviométrique peut être relativement longue, par exemple de plusieurs heures, voire de plusieurs jours. Il est à noter que ladite période d’influence pluviométrique peut être définie par une valeur de durée prédéterminée unique pour le capteur d’écoulement, soit au contraire par une valeur de durée prédéterminée propre à chaque pluviomètre ou à chaque site où le niveau des précipitations pluvieuses est connu dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique du capteur 14 d’écoulement.

Le système 16 informatique central est également connecté par le réseau Internet à des terminaux 19 d'opérateurs de surveillance et/ou de maintenance de façon à pouvoir communiquer des signaux d'alerte et/ou de consigne à ces derniers.

Le système 16 informatique central comprend en particulier au moins une mémoire de masse dans laquelle est enregistrée une base de données 20.

Après l'installation d'un dispositif de surveillance selon l'invention tel que représenté figure 1, un procédé selon l'invention exécute une étape 22 d'apprentissage lors de laquelle les différentes données 30 correspondant aux différents signaux délivrés par les capteurs 14 d'écoulement et 17 de nappe phréatique, et aux niveaux de pluie sont acquises et enregistrées dans la base de données 20 à différents instants de mesure.

Lors de l'étape 23 subséquente du procédé, le système 16 informatique central définit et enregistre pour chaque capteur 14 d'écoulement dans la base de données 20 un modèle nominal sous forme d'un profil temporel des signaux devant être théoriquement délivrés en l'absence de pluie par le capteur 14 d'écoulement pour un état normal sans fuite de la canalisation 12 sur laquelle il est placé, et ce sur une plage temporelle cyclique prédéterminée, dite période de référence. Ainsi, dans un procédé selon l'invention, les périodes de pluie ne sont pas utilisées pour construire le modèle nominal. De la sorte, on garantit que ce modèle nominal est pertinent quels que soient les éventuels défauts dans les canalisations 12, notamment dans la canalisation équipée du capteur 14 d'écoulement et dans toutes les canalisations situées à l'amont.

De préférence, un niveau de précipitations pluvieuses est considéré comme un niveau avec pluie pour le capteur 14 d’écoulement si au moins un niveau de précipitations pluvieuses dépasse une valeur plancher prédéterminée pour au moins un site de ladite zone géographique d’influence pluviométrique auquel le niveau de précipitations pluvieuses est déterminé (tel que mesuré par un pluviomètre associé à un capteur 14 d’écoulement (c’est-à-dire placé à proximité de ce dernier ou dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique de ce dernier) et/ou donné par des données météorologiques pour ce site). Cette valeur plancher prédéterminée peut être définie pour chaque pluviomètre associé au capteur 14 d’écoulement. Elle peut être égale à zéro. Si le niveau des précipitations pluvieuses tel que mesuré par chaque pluviomètre associé au capteur 14 d’écoulement et/ou donné par des données météorologiques pour chaque site de mesure des précipitations pluvieuses correspondant de ladite zone géographique d’influence pluviométrique est inférieur à ladite valeur plancher, le niveau des précipitations pluvieuses pour le capteur 14 d’écoulement est considéré comme un niveau sans pluie. L’absence de pluie peut ainsi être déterminée à chaque instant comme le fait que le niveau des précipitations pluvieuses dans chaque site de mesure pluviométrique de ladite zone géographique influence pluviométrique du capteur 14 d’écoulement et pendant ladite période d’influence pluviométrique par rapport à cet instant, est nul ou inférieur à ladite valeur plancher prédéterminée.

Les valeurs théoriquement délivrées en l’absence de pluie par le capteur 14 d’écoulement peuvent être soient directement mesurées pendant des périodes en l’absence de pluie, soit calculées par extrapolation linéaire de valeurs obtenues lors de périodes de pluie.

De préférence, la période de référence est une période sur vingt-quatre heures, le modèle nominal étant un modèle nominal journalier. En tout état de cause, elle comprend au moins une plage horaire, dite plage nocturne, incluse entre T00:00 et T06:00 heure locale du lieu du capteur 14 d'écoulement.

Les intrusions dans les canalisations 12 d'un réseau de collecte d'eaux usées ont en général deux origines : (1) les pluies qui chargent le sol en eau qui pénètre dans les canalisations si celles-ci ne sont pas ou plus étanches. La détection sur un seul point de mesure est caractéristique en ce qu’elle se traduit par un écart transitoire de débit corrélé avec l’intensité et la durée de la pluie : la mise en relation de données délivrées par au moins un pluviomètre placé à proximité et dans ladite zone géographique d'influence pluviométrique du capteur 14 d’écoulement, et les données correspondant aux signaux délivrés par le capteur 14 d'écoulement permettent de formuler une modèle quantitatif relationnel entre la pluie et les écoulements intempestifs et donc d’avoir une évaluation précise du niveau de dégradation locale du réseau. La fusion des données issues de plusieurs capteurs d'écoulement répartis dans le réseau permet d’identifier les zones défectueuses ; (2) la montée, en certaines localisations, de la nappe phréatique après de fortes pluies : la détection se distingue de la détection directe des pluies par le fait que l’augmentation des mesures de débit résulte d’une injection intrusive dans le réseau sur une longue période (bien supérieure à 24 heures) proportionnelle à la différence de niveau entre la nappe phréatique et la canalisation 12 défectueuse. Un seul point de mesure du niveau de la nappe phréatique et quelques 14 capteurs d'écoulement répartis peuvent suffire à documenter une analyse et un diagnostic de la zone géographique la plus probable d’intrusion.

La figure 3 représente un exemple de modèle nominal, sous forme d'une courbe qui est une moyenne Ho(tn) des hauteurs mesurées en l'absence de pluie par un capteur 14 d'écoulement à différentes heures de la période de référence. Comme on le voit, les niveaux sont les plus bas dans la période nocturne entre T00:00 et T06:00 heure locale du lieu du capteur d'écoulement.

Ainsi, avantageusement, dans un procédé selon l'invention ladite plage nocturne est définie dans cette période nocturne de façon à correspondre à une plage de débit minimal de telle sorte que les signaux théoriquement délivrés par le capteur 14 d'écoulement dans cette plage nocturne prennent une valeur minimale, notamment une valeur inférieure à la moyenne des valeurs des signaux théoriquement délivrés par ledit capteur d'écoulement sur ladite période de référence, et/ou inférieure à la médiane des valeurs des signaux théoriquement délivrés par ledit capteur d'écoulement sur ladite période de référence, et/ou inférieure à une valeur plafond prédéterminée. Par exemple, les signaux théoriquement délivrés par ledit capteur 14 d'écoulement ayant une valeur minimale Hmin dans ladite période de référence, ladite valeur plafond est choisie égale à k.Hmin, k étant un coefficient choisi dans l'intervalle [1,01 ; 1, représentés], notamment de l'ordre de 1,1.

En variante ou en combinaison, ladite plage nocturne peut être définie après l'étape 22 d'apprentissage par analyse algorithmique du modèle nominal.

Lors de l’étape 23 le système 16 informatique définit de préférence plusieurs plages différentes dans la période de référence, par exemple, outre la plage nocturne, une plage de lever, une plage de déjeuner, une plage de dîner... Là encore, chacune de ces plages peut être définie par analyse algorithmique du modèle nominal obtenu.

Une fois ces étapes initiales 22 et 23 de configuration du dispositif exécutées, le procédé de surveillance continue selon l'invention élabore lors d'une étape 24 de comparaison au moins un indicateur d'infiltration/exfiltration représentatif d'écoulements anormaux d'infiltration/exfiltration se produisant entre au moins une canalisation 12 du réseau et l'extérieur du réseau.

Pour chaque instant de mesure ti, qui correspond à un instant de référence tn dans ladite période de référence, le capteur 14 d'écoulement fournit réellement un signal de mesure du niveau H(ti) de liquide dans la canalisation 12. Un exemple de tels signaux de mesure H(ti) (points carrés) est représenté figure 4, en corrélation avec le modèle nominal Ho(tn), et avec les niveaux de pluie P(ti) (points ronds). La courbe ΔΗ représente les différences entre les signaux de mesure réellement délivrés par le capteur 14 d'écoulement et le modèle nominal. Ces différences sont représentatives de fuites d’infiltration/exfiltration dans la canalisation 12.

Le système 16 informatique est adapté pour calculer en temps réel lors de cette étape 24 de comparaison, à chaque instant de mesure ti, un taux de variation instantanée V(ti) selon la formule : V(ti) = (H(ti)-Ho(tn))/Ho(tn)

Le système 16 informatique est adapté pour calculer, après cette étape 24 de comparaison, une étape 25 de diagnostic des fuites d'infiltration/exfiltration intempestives.

Si V(ti) > 0 et si ti est un instant de mesure immédiatement précédé d'une période d’influence pluviométrique, dite période de pluie, lors de laquelle des précipitations pluvieuses sont intervenues dans au moins une partie de ladite zone géographique d’influence pluviométrique du capteur 14 d'écoulement, le système 16 informatique est adapté pour calculer, à titre d’indicateur d’infiltration/exfiltration, un taux d’infiltration Tin défini à partir de V(ti) -notamment égal à V(ti)-. En effet, une valeur positive de la différence Hl(ti)-Ho(tn) entre les signaux réellement délivrés par le capteur 14 d'écoulement et le modèle nominal est représentatif du fait qu'il existe une infiltration intempestive due à des fuites dans la canalisation 12. En l'absence d'infiltration, et dans la plage nocturne le signal réellement délivré par le capteur 14 d'écoulement doit en effet correspondre toujours à la valeur Ho(tn) du modèle nominal.

Si V(ti) > 0 et si ti est un instant de mesure immédiatement précédé d'une période sans pluie (niveau de pluie mesuré inférieur à ladite valeur plancher prédéterminée), le taux d'infiltration Tin est forcé à une valeur nulle, et le système 16 informatique est adapté pour utiliser la valeur de V(ti) pour mettre à jour le modèle nominal, soit en modifiant la valeur deHo(tn) pour la remplacer par H(ti), ou de préférence par une nouvelle valeur modifiée en fonction de la valeur H(ti) lorsque que le modèle nominal est élaboré par calcul d'une moyenne d'une pluralité de valeurs délivrées par le capteur 14 d'écoulement sur une fenêtre temporelle glissante d’autoapprentissage. En effet, dans ce cas, il ne peut pas y avoir eu d'infiltration intempestive due à la pluie et à des fuites dans la canalisation 12.

Si V(ti) < 0 et si la canalisation dotée du capteur d'écoulement est au-dessus de la nappe phréatique, le système 16 informatique est adapté pour calculer, à titre d’indicateur d’infiltration/exfiltration, un taux d’exfiltration Tex défini à partir de V(ti) -notamment égal à V(ti)-. En effet, dans cette hypothèse, le niveau de liquide dans la canalisation 12 n'a pu diminuer que par l'effet d'exfiltrations dues à des fuites. À ce titre, il est possible de ne considérer V(ti) pour calculer le taux d'exfiltration Tex que lors des périodes sans pluie, c'est-à-dire lorsque le niveau de pluie mesuré est inférieur à une valeur plafond prédéterminée.

Du fait que le système 16 informatique utilise la plage nocturne pour évaluer ce taux d'exfiltration, il est possible par extrapolation sur la journée de faire une estimation du débit journalier exfiltré par la branche du réseau qui est surveillée, c'est-à-dire qui comporte la canalisation équipée du capteur 14 d'écoulement considéré.

Si V(ti) < 0 et si ti est un instant de mesure immédiatement précédé d'une période de pluie, c’est-à-dire si le niveau de pluie mesuré est supérieur à ladite valeur plancher prédéterminée, le système 16 informatique est adapté pour enregistrer une valeur nulle du taux d'exfiltration Tex. En outre, le système 16 informatique peut aussi être adapté pour utiliser la valeur V(ti) pour mettre à jour le modèle nominal comme indiqué ci-dessus.

Il est bien sûr possible de prévoir une valeur seuil de V(ti) à partir de laquelle la valeur de ce taux de variation est prise en considération pour le calcul d'un taux d'infiltration Tin et/ou d'un taux d'exfiltration Tex. Autrement dit, en dessous d'une certaine valeur seuil de ce taux de variation instantanée V(ti), la valeur V(ti) est ignorée. Cette valeur seuil est par exemple comprise entre 1 % et 10 %, notamment égale à 5 %.

Par ailleurs, plusieurs variantes de réalisation peuvent être prévues pour le calcul et la prise en compte de chaque indicateur d'infiltration/exfiltration. Il est par exemple possible de réaliser uniquement un calcul d'un taux d'infiltration Tin(ti) instantané ou d'un taux d'exfiltration Tex(ti) instantané. En variante ou en combinaison il est possible de calculer un taux d'infiltration Tin moyen formé d'une moyenne de la variation V(ti) d'une pluralité de mesures réalisées pour plusieurs instants de mesure ti, tj,... d’une même plage horaire correspondant à une pluralité d'instants de référence tn, tm,... dans ladite plage nocturne. Il est aussi possible de calculer une moyenne temporelle de taux d'infiltration formée d'une moyenne de taux d'infiltration instantanée calculés pour plusieurs instants de mesure til, ti2,... de plusieurs plages horaires correspondant à un même instant de référence tn dans ladite plage nocturne. Il est aussi possible de calculer une moyenne temporelle d'une pluralité de taux d'infiltration Tin moyens calculés sur plusieurs plages successives. Les mêmes calculs peuvent être effectués sur les taux d'exfiltration, pour calculer un taux d'exfiltration Tex moyen et/ou une moyenne temporelle de taux d'exfiltration. D'autres calculs statistiques peuvent être réalisés sur les taux d'infiltration et/ou sur les taux d'exfiltration et/ou sur d'autres indicateurs d'infiltration/exfiltration (écart type, moyenne quadratique, régression linéaire...).

En parallèle, le système 16 informatique est avantageusement adapté pour détecter également, lors de l'étape 25 de diagnostic, les éventuelles infiltrations ou exfiltrations par fuites entre le réseau de canalisations 12 et la nappe phréatique.

Pour ce faire, le système 16 informatique enregistre, sur une pluralité d'instants de mesure choisis dans différentes journées sans pluie, le niveau de la nappe phréatique tel que délivré par un capteur 17, en corrélation avec le niveau dans d'une canalisation 12 tel que délivré par un capteur 14 d'écoulement. Il effectue ensuite une analyse statistique des différentes mesures ainsi obtenues afin de déterminer si les variations de niveaux de la nappe phréatique influencent de façon significative ou non le débit des eaux résiduaires dans les canalisations 12. La figure 5 donne un exemple de différentes mesures obtenues. Comme on le voit sur cette figure, une augmentation du niveau de la nappe phréatique se traduit par une augmentation de niveau dans la canalisation 12, la droite obtenue par régression linéaire sur les différents points de mesures présentant une pente positive. À partir d'une certaine valeur de cette pente, il peut en être conclu que le réseau de canalisations 12 présente des infiltrations par fuites de la nappe phréatique dans au moins une canalisation 12.

Par ailleurs, le système 16 informatique peut être également adapté pour détecter lors de l'étape 25 de diagnostic, des encombrements de canalisation et/ou des bouchages sur la base de la détection d'une baisse anormale du niveau dans au moins une canalisation 12. Le caractère anormal d'une telle baisse est déterminé par comparaison avec la valeur du modèle nominal, dans chaque tranche horaire de ladite période de référence.

Le système 16 informatique est également avantageusement adapté pour réaliser des analyses statistiques des différentes mesures réalisées et les comparer au modèle nominal et à différents modèles, pour exécuter une étape 27 de prévention lors de laquelle l'évolution future de l'état de de chaque canalisation 12 est évaluée de façon précoce.

Pour ce faire, il est par exemple possible de calculer un taux de risque fluidique du réseau en additionnant le taux d'infiltration et le taux d'exfiltration préalablement calculés en pourcentage, et un taux de risque structurel qui peut être calculé pour chaque canalisation 12 à partir de l'historique des réparations réalisées sur la canalisation 12, de l'âge de la canalisation 12, de la pente de la canalisation 12, de la nature du sol au voisinage de la canalisation 12, de la nature du matériau de la qualité canalisation 12, d'une note donnée lors d'une inspection visuelle de la canalisation 12... Chacun de ces facteurs peut être évalué par une note choisie parmi une pluralité de notes prédéterminées, par exemple sur trois notes correspondant à trois niveaux de dangerosité, en pourcentage.

Avantageusement, le système 16 informatique d'un dispositif selon l'invention peut être adapté pour également réaliser une aide à la décision d'intervention. Après exécution de l'étape 25 de diagnostic et de l'étape 27 de prévention, le système 16 informatique est adapté pour déclencher une étape 26 d'alerte lors de laquelle une demande d'intervention sur le réseau les informations sur le défaut détecté est transmise à au moins un terminal 19 opérateur en vue de déclencher une intervention. Cette demande d'intervention comprend en particulier des informations sur un défaut détecté ou potentiel (risquant d'apparaître) à corriger.

Ainsi, à partir du taux de risque fluidique et du taux de risque structurel calculé lors de l'étape 27 de prévention, et/ou en cas de détection d'un défaut sur une canalisation 12 lors de l'étape 25 de diagnostic, le système 16 informatique peut être adapté pour proposer lors de l'étape 26 d'alerte, à l'utilisateur (au moins un terminal 19 opérateur) un scénario d'intervention parmi une pluralité de scénarii prédéterminés, par exemple : - une intervention immédiate (en cas de défaillances brusques et importantes, avec une interprétation sur la nature de la défaillance et sa localisation probable) ; - une intervention de prévention à programmer dans le futur dans une période de temps défini (par exemple sous une semaine, ou sous un mois, ou sous un trimestre) déterminée en fonction d'une analyse des tendances d'évolution et de l'évaluation des risques ; - une intervention de réparation différée après détection d'un défaut spécifique présentant un risque limité.

Le système 16 informatique peut également être adapté pour proposer une nature d'intervention en fonction du défaut détecté et des taux de risque fluidique et structurel préalablement calculés, par exemple une intervention choisie parmi une inspection visuelle, un nettoyage, un curetage, une réparation, une réhabilitation, un remplacement de la canalisation 12...

Par ailleurs, le système 16 informatique est aussi avantageusement adapté pour réaliser après chaque instance de l'étape 24 de comparaison, une étape 28 de synthèse lors de laquelle un bilan de diagnostic de l'ensemble du réseau est constitué et régulièrement mis à jour. Ce bilan peut être communiqué sous forme d'un tableau de bord à au moins un terminal 19 opérateur lors d'une étape 29 subséquente.

Par exemple, ce bilan comprend les informations suivantes : la température atmosphérique moyenne et/ou la température atmosphérique au niveau de chaque capteur 14 d'écoulement ; la hauteur de la nappe phréatique au niveau de chaque capteur 17 de niveau de nappe phréatique ; le niveau ou le débit délivré par chaque capteur 14 d'écoulement ; le niveau des précipitations de pluie délivré par chaque pluviomètre ; les données météorologiques reçues de chaque station météorologique 18 ; la cartographie du réseau ; l'historique des différentes données ; les différentes alertes d'intervention élaborées avec la cause de l'alerte, sa localisation et son niveau ; l'état des liaisons de communication entre les différents capteurs et périphériques du système 16 informatique... L'utilisation selon l'invention d'un modèle nominal journalier auto adaptatif élaboré par des mesures réalisées en l'absence de pluie et sur une plage nocturne permet d'obtenir une surveillance continue extrêmement précise et fiable d'un réseau de canalisations de circulation d'eaux résiduaires, permettant d’évaluer la santé du réseau, de déterminer les risques associés, et de déclencher des alertes préventives ou curatives, des préconisations d’investissement et de réhabilitation ciblée et localisée du réseau.

Le système 16 informatique central peut être programmé de toute façon appropriée par un programme d’ordinateur selon l’invention pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention et obtenir un dispositif selon l’invention. Un programme d’ordinateur selon l’invention peut être également avantageusement associé à un ou plusieurs logiciels tel qu’un logiciel de simulation du réseau de canalisations permettant ainsi d’obtenir un modèle de fonctionnement nominal du réseau. En outre, un programme d’ordinateur selon l’invention peut incorporer au moins un module logiciel choisi parmi : - un module de détection qui alerte les opérateurs d’un dysfonctionnement lorsque la valeur H(ti) s’éloigne fortement de Ho(tn), - un module de diagnostic qui donne l’origine du dysfonctionnement réel ou potentiel futur : infiltration, exfiltration, bouchage et qui donne, si le réseau est bien instrumenté, la branche ou canalisation du réseau concernée la plus probable, - un module d’évaluation de l’état du réseau (taux d’infiltration/exfiltration) et de son évolution dans le temps adapté pour évaluer sa vitesse de dégradation, - un module d’aide à la décision dans la conduite des travaux de maintenance et de réhabilitation préventive ou curative permettant notamment de définir chaque zone du réseau où il est nécessaire d’intervenir pour réparer ou réhabiliter le réseau, selon la vitesse de dégradation évaluée.

Il va de soi que l'invention de faire l'objet de nombreuses variantes de réalisations et applications autres que celles décrites ci-dessus et en référence aux figures. En particulier, le système 16 informatique peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation, peut être programmé de toute façon appropriée, notamment pour réaliser tout calcul statistique et présentation d'informations en vue d'une aide à la décision.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS 1/ - Procédé mis en œuvre par ordinateur de surveillance continue d’un réseau de canalisations (12) de circulation d’eaux résiduaires s’étendant entre une pluralité de sources (11) normales d’alimentation du réseau en eaux résiduaires et au moins une station (13) destinataire des eaux résiduaires, dans lequel : - au moins une canalisation (12) du réseau est dotée d’au moins un capteur, dit capteur (14) d’écoulement, adapté pour délivrer des signaux de mesure représentatifs du débit d’écoulement des eaux résiduaires dans la canalisation, - pour chaque capteur d’écoulement : o des données, dites modèle nominal, sont définies et enregistrées représentatives d’un profil temporel des signaux devant être théoriquement délivrés par le capteur d’écoulement pour un état normal sans fuite d’infiltration/exfiltration du réseau sur une plage temporelle cyclique prédéterminée, dite période de référence, o au moins un indicateur d’état du réseau à l’endroit du capteur d’écoulement est élaboré à au moins un instant de mesure au moins à partir d’une comparaison entre : des signaux de mesure réellement délivrés par le capteur d’écoulement audit instant de mesure, et des données du modèle nominal à un instant de ladite période de référence correspondant audit instant de mesure, caractérisé en ce que : - le modèle nominal est défini et enregistré pour des signaux devant être théoriquement délivrés par le capteur (14) d’écoulement en l’absence de précipitations pluvieuses intervenant dans au moins une partie d’une zone géographique, dite zone géographique d’influence pluviométrique, comprenant chaque portion de canalisation située à l'amont du capteur (14) d'écoulement, et pendant une période de temps, dite période d’influence pluviométrique, précédant immédiatement l’instant correspondant de ladite période de référence, ladite période d’influence pluviométrique étant définie avec une durée prédéterminée choisie de telle sorte que des précipitations pluvieuses intervenant dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique sont susceptibles d’avoir une influence sur la valeur du signal de mesure délivré par le capteur d’écoulement audit instant correspondant de ladite période de référence en cas d’infiltration d’au moins une parties desdites précipitations pluvieuses dans le réseau, - ladite période de référence du modèle nominal comprenant au moins une plage horaire, dite plage nocturne, incluse entre T00:00 et T06:00 heure locale du lieu du capteur d'écoulement, au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration représentatif d’écoulements anormaux d’infiltration/exfiltration se produisant entre le réseau et l’extérieur du réseau est élaboré au moins à partir d’au moins une comparaison entre : o des signaux de mesure réellement délivrés par le capteur (14) d’écoulement à au moins un instant de mesure ti choisi dans une plage temporelle correspondant à une plage nocturne, o et des données du modèle nominal à un instant, dit instant de référence tn, de ladite plage nocturne correspondant audit instant de mesure ti.
2. 2/ - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est défini à partir d’au moins une valeur d'un taux de variation instantanée V(ti) calculé selon la formule : V(ti) = (H(ti)-Ho(tn))/Ho(tn) où : - ti est un instant de mesure choisi pour correspondre à un instant de référence tn de ladite plage nocturne, - H(ti) est la valeur du signal de mesure réellement délivré par le capteur (14) d’écoulement à l’instant de mesure ti, - Ho(tn) est la valeur du modèle nominal pour l’instant de référence tn de ladite plage nocturne.
3. 3/ - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que : - si V(ti) > 0 et si ti est un instant de mesure immédiatement précédé d’une période d’influence pluviométrique, dite période de pluie, lors de laquelle des précipitations pluvieuses sont intervenues dans au moins une partie de ladite zone géographique d’influence pluviométrique, au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est un taux d’infiltration Tin défini à partir de V(ti), - si V(ti) < 0 et si la canalisation dotée du capteur d'écoulement est au-dessus de la nappe phréatique, au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est un taux d’exfiltration Tex défini à partir de V(ti).
4. 4/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est élaboré à partir d'une pluralité de mesures réalisées pour plusieurs instants de mesure ti, tj,... d’une même plage horaire correspondant à une pluralité d'instants de référence tn, tm,... dans ladite plage nocturne.
5. 5/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'au moins un indicateur d’infiltration/exfiltration est élaboré à partir d'une pluralité de mesures réalisées pour plusieurs instants de mesure til, ti2,... de plusieurs plages horaires correspondant à un même instant de référence tn dans ladite plage nocturne.
6. 6/ - Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce qu'au moins un indicateur d'infiltration/exfiltration est élaboré par calcul d'une moyenne sur ladite pluralité de mesures.
7. 7/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ladite période de référence est une période de 24 heures.
8. 8/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ledit réseau est un réseau gravitationnel et en ce que l’on équipe le réseau de capteurs (14) d’écoulement répartis pour pouvoir détecter le niveau des eaux résiduaires en une pluralité de points de mesure dans les canalisations (12) du réseau.
9. 9/ - Procédé selon l’une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les précipitations pluvieuses pendant une période d’influence pluviométrique sont évaluées à partir de signaux délivrés par au moins un pluviomètre installé dans ladite zone géographique d’influence pluviométrique et/ou à partir de données météorologiques représentatives du niveau des précipitations pluvieuses pour ladite zone géographique d’influence pluviométrique.
10. 10/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ledit modèle nominal est élaboré et mis à jour périodiquement par autoapprentissage à partir d'un historique de valeurs des signaux de mesure délivrés réellement par ledit capteur (14) d'écoulement sur des plages temporelles sans pluie correspondant à ladite période de référence.
11. 11/- Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le réseau est doté d’au moins un capteur, dit capteur (17) de niveau de nappe phréatique, adapté pour délivrer des signaux de mesure représentatifs du niveau d’une nappe phréatique, et en ce que pour chaque capteur (17) de niveau de nappe phréatique : - des données, dites modèle de niveau de nappe phréatique, sont définies et enregistrées représentatives d’un profil temporel des signaux devant être théoriquement délivrés parle capteur de niveau pour un état normal sans fuite d’infiltration/exfiltration du réseau sur une plage temporelle cyclique prédéterminée, dite période de référence de niveau de nappe phréatique, - au moins un indicateur d’état du réseau à l’endroit du capteur de niveau de nappe phréatique est élaboré à au moins un instant de mesure au moins à partir d’une comparaison entre : o des signaux de mesure réellement délivrés parle capteur de niveau de nappe phréatique audit instant de mesure, o et des données du modèle de niveau de nappe phréatique à un instant de ladite période de référence de niveau de nappe phréatique correspondant audit instant de mesure.
12. 12/- Dispositif informatique de surveillance continue d’un réseau de canalisations (12) de circulation d’eaux résiduaires s’étendant entre une pluralité de sources (11) normales d’alimentation du réseau en eaux résiduaires et au moins une station (13) destinataire des eaux résiduaires, comprenant au moins un capteur, dit capteur (14) d’écoulement, adapté pour délivrer des signaux de mesure représentatifs du débit d’écoulement des eaux résiduaires dans une canalisation du réseau, et un système (16) informatique doté de ressources informatiques programmables de traitement de données relié à chaque capteur (14) d’écoulement de façon à en recevoir les signaux de mesure, caractérisé en ce que le système (16) informatique est programmé pour exécuter un procédé selon l’une des revendications 1 à 11.
13. 13/ - Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce qu’il comporte au moins un capteur (14) d’écoulement installé à l’amont d'un nœud tous les deux nœuds successifs du réseau, et un capteur (14) d’écoulement installé immédiatement à l’amont de chaque station (13) destinataire.
14. 14/ - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13 caractérisé en ce qu’il comprend au moins un capteur, dit capteur (17) de niveau de nappe phréatique, adapté pour délivrer au système informatique des signaux de mesure représentatifs du niveau d’une nappe phréatique.
15. 15/- Réseau de canalisations interconnectées de circulation d'eaux résiduaires s'étendant entre une pluralité de sources normales d'alimentation du réseau en eaux résiduaires et au moins une station destinataire des eaux résiduaires, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif selon l'une des revendications 12 à 14.
16. 16/- Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme informatique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de programmation : - lisibles par un système (16) informatique doté de ressources informatiques programmables de traitement de données, - adaptés pour, une fois exécutés par ledit système informatique, mettre en œuvre au moins pour partie un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.